Нефтеперерабoтка

НЕФТЕПЕРЕРАБOТКА, крупнотоннажное произ-во, основанное на превращениях нефти, ее фракций и нефтяных газов в товарные нефтепродукты и сырье для нефтехимии, основного органического синтеза и микробиологического синтеза. Это произ-во представляет собой совокупность осуществляемых на нефтеперераб. заводах (НПЗ) физ. и хим.-технол. процессов и операций, включающую подготовку сырья, его первичную и вторичную переработку.

Перед переработкой нефть подвергают спец. подготовке сначала на нефтепромыслах, а затем непосредственно на НПЗ, где ее освобождают от пластовой воды, минер. солей и мех. примесей (см. Обезвоживание и обессоливание нефти)и стабилизируют, отгоняя гл. обр. пропан-бутановую, а иногда частично и пентановую углеводородные фракции. Первичная переработка нефти заключается в разделении ее на фракции, различающиеся пределами выкипания, с помощью первичной (в основном) или вторичной атм. и вакуумной перегонки (см. Дистилляция нефти). Такая переработка позволяет выделять из нефти только изначально присутствующие в ней в-ва. Ассортимент, выход и качество вырабатываемых продуктов полностью определяются хим. составом сырья.

Для увеличения выхода т. наз. светлых нефтепродуктов (фракций, выкипающих до 350 °С,- бензинов, керосинов, газотурбинных, дизельных и реактивных топлив) и улучшения качества фракций и продуктов, полученных при перегонке, широко используется вторичная переработк а нефти. Последняя включает: процессы деструктивной переработки тяжелого и остаточного сырья (см., напр., Висбре-кинг, Гидрокрекинг, Деасфалътизация, Деметаллизация, Каталитический крекинг, Коксование, Термический крекинг); процессы, обеспечивающие повышение качества осн. типов нефтепродуктов - топлив и масел (см. Гидроочистка, Гидро-обессеривание, Каталитический риформинг и др.); процессы переработки нефтяных газов (Газы нефтяные попутные, Газы нефтепереработки), произ-в масел, парафинов, присадок, битумов и иных спец. типов нефтепродуктов, а также нефтехим. и хим. сырья (см., напр., Ароматизация, Газификация нефтяных остатков, Гидродеалкилирование, Депара-финизация, Пиролиз).

Историческая справка. Переработка нефти с целью ее очистки для уменьшения неприятного запаха при использовании в лечебных целях была известна еще в начале нашей эры. Описания разл. способов перегонки нефти приведены в средневековых иностр. и рус. лечебниках. Впервые нефтепереработка в пром. масштабе была осуществлена в России на заводе, построенном на р. Ухте (1745). В 18-19 вв. в России и др. странах действовали отдельные примитивные НПЗ, на к-рых получали преим. осветит. керосин и смазочные масла. Большой вклад в развитие нефтепереработки внесли рус. ученые и инженеры. Д. И. Менделеев, детально изучив технол. и экономич. проблемы нефтепереработки, предложил строить нефтеперегонные заводы в местах концентрированного потребления нефтепродуктов. А. А. Летний создал основы крекинга и пиролиза нефти; под его руководством запроектирован и построен ряд НПЗ. К. В. Харичков предложил способ переработки высокопарафинистых мазутов для послед. использования их в качестве котельного топлива; Л. Г. Гурвич разработал основы очистки нефтепродуктов. В. Г. Шухов изобрел форсунку для сжигания жидкого топлива, что позволило применять не находивший квалифицированных источников потребления мазут как топливо для паровых котлов; кроме того, совместно с С. П. Гавриловым он запатентовал трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, техн. принципы к-рой используются в работе совр. установок первичной переработки нефти.

Дальнейшее развитие нефтепереработка получила в 20 в. в связи с появлением автомобильного и авиац. транспорта. Особенно быстрыми темпами происходил рост нефтепереработки после 2-й мировой войны: производств. мощности, напр., капиталистичесхик стран с 1947 по 1988 возросли с 416 до 2706 млн. т/год.

Направления и схемы. Основные совр. тенденции нефтепереработки: укрупнение единичных мощностей технол. установок; комбинирование процессов и снижение их энергоемкости благодаря повышению активности и селективности катализаторов, утилизации отходящей тепловой энергии, оптимизации теплообмена и коэф. избытка воздуха, подаваемого в технол. печи, и т.д.; углубление переработки нефти (см. ниже); улучшение качества товарных нефтепродуктов при ухудшении качества перерабатываемых нефтей; широкое внедрение автоматизации и компьютеризации и др.

К числу гл. факторов, определяющих выбор схемы нефтепереработки, относятся выход светлых нефтепродуктов и содержание в нефти S. Переработка сернистых и высокосернистых нефтей, содержащих S соотв. 0,5-2,5% и более 2,5% по массе, требует включения в состав НПЗ установок гидроочистки и гидрообессеривания нефтепродуктов.

По назначению НПЗ делятся на предприятия топливного и топливно-масляного профилей, а также топливно-масляного профиля с выпуском нефтехим. продукции (последние в СССР ранее наз. нефтехим. комбинатами; за рубежом именуются "НПЗ хим. профиля"). Наиб. важная характеристика НПЗ-г л у б и н а п е р е р а б о т к и нефти, к-рая определяется выходом (в расчете на нефть, % по массе) всех светлых нефтепродуктов или только моторных топлив либо, наоборот, выходом остаточного котельного топлива - мазута. Увеличение глубины переработки нефти, т.е. фактически уменьшение выхода мазута по сравнению с его естеств. содержанием в сырье, м.б. достигнуто с помощью разл. деструктивных процессов. Их уд. вес (отношение суммарной мощности установок к мощности установок первичной переработки нефти) определяет возможности НПЗ и нефтеперераб. пром-сти в целом по обеспечению определенной глубины переработки.

НПЗ т о п л и в н о г о п р о ф и л я с н е г л у б о к о й п е р ер а б о т к о й н е ф т и. Характерны для районов с высоким потреблением мазута. На этих предприятиях осуществляются технол. процессы: подготовка нефти к переработке; ее атм. перегонка, при к-рой получают бензины, керосины, дизельные топлива и мазут; облагораживание топлив - каталитич. риформинг и изомеризация бензинов (для получения высокооктановых компонентов автомобильных топлив), гидроочистка керосинов и дизельных топлив, гидрообес-серивание мазута (для получения товарных топлив с низким содержанием S). Выход последнего на таких НПЗ может достигать 50% по массе и более; при необходимости часть мазута м.б. направлена на вакуумную перегонку с целью получения остаточных битумов или сырья для произ-ва окисленных битумов.

НПЗ т о п л и в н о г о п р о ф и л я с г л у б о к о й п е р ер а б о т к о й нефти. Предназначены для регионов с низким уровнем потребления мазута. Реализуемые технол. процессы: подготовка нефти к переработке, ее атм. и вакуумная перегонка; деструктивная переработка (каталитич. крекинг и гидрокрекинг) тяжелого и остаточного сырья и облагораживание нефтепродуктов (каталитич. риформинг, гидроочистка и др.). Существует большое число деструктивных процессов переработки нефтяных остатков (мазут, гудрон) в светлые нефтепродукты с целью увеличения в них соотношения водород/углерод по сравнению с исходным сырьем. Они подразделяются на процессы, обеспечивающие снижение содержания углерода (термич. и каталитич. крекинг, коксование, деасфальтизация); процессы, приводящие к возрастанию содержания водорода (разновидности гидрокрекинга). Последние характеризуются повышенными выходом и качеством нефтепродуктов, однако требуют значительно более высоких капиталовложений и эксплуатац. расходов, обусловленных необходимостью проведения процессов при высоких давлениях (15-25 МПа) в атмосфере водорода. Технол. схема переработки остатков может включать один целевой процесс либо комбинацию процессов (напр., гидро-обессеривание мазута-каталитич. крекинг). Выбор схемы определяется техн. и экономии, особенностями функционирования НПЗ. Известны предприятия, на к-рых достигается практически полное превращение нефти в светлые нефтепродукты.

НПЗ т о п л и в н о-м а с л я н о г о п р о ф и л я. На этих предприятиях осуществляются процессы: подготовка к переработке нефти и ее атм. перегонка; вакуумная перегонка мазута, при к-рой получают неск. вакуумных дистиллятов и гудрон. Дистилляты проходят последовательно селективную очистку, депарафинизацию и гидродоочистку либо доочистку H₂SO₄ (см. Сернокислотная очистка)или с помощью отбеливающих глин (см. Адсорбционная очистка, Контактная очистка, Перколяциопиая очистка). Гудроны подвергают деасфальтизации, причем образующийся де-асфальтизат обрабатывают по той же схеме, что и дистил-лятные фракции, а остаток (т. наз. концентрат) используют для произ-ва битумов или в качестве сырья для газификации. После доочистки дистиллятные и остаточный компоненты направляют на компаундирование (смешение). Изменяя соотношения компонентов и вводя разл. присадки, получают товарные смазочные масла.

НПЗ т о п л и в н о-м а с л я н о г о п р о ф и л я с в ы п у ск о м н е ф т е х и м и ч е с к о й п р о д у к ц и и. На этих предприятиях в отличие от рассмотренных выше реализованы процессы пиролиза и каталитич. риформинга, обеспечивающие выработку осн. видов нефтехим. сырья (низших олефи-нов и ароматич. углеводородов), а также более или менее длинная цепочка процессов получения разл. нефтехим. продуктов (спиртов, смесей олефинов и др.). Доля нефти, расходуемой в мире на произ-во продукции нефтехимии, в среднем составляет 6%, достигая в Японии 9-11%.

Потенциал, темпы и перспективы развития. По объему нефтепереработки и выпуску осн. видов нефтепродуктов Советский Союз занимает второе место в мире, превосходя Великобританию, Италию, Францию и Германию вместе взятые, а по средней мощности НПЗ намного опережает все развитые капиталистич. страны. Практически все регионы СССР располагают пром. потенциалом по нефтепереработке и произ-ву нефтехим. продукции. Кроме традиц. центров нефтепереработки, размещенных в Волжско-Уральском и Центральном районах и в Закавказье, особенно бурное развитие в последние годы нефтепeрeраб. пром-сть получила в районах Западной и Восточной Сибири.

Наращивание пром. потенциала нефтепереработки в СССР особенно высокими темпами происходило в 1965-85, когда объем выработки нефтепродуктов увеличился более чем в 2 раза. В этот период преим. интенсивно наращивались мощности по первичной (прямой) перегонке нефти. Начиная с 11-й пятилетки отрасль перешла на качественно новый путь развития-повышение эффективности использования нефти на основе углубления ее переработки. Опережающими темпами растет выпуск сырья для нефтехим., хим. и микробиол. отраслей пром-сти. Наряду с углублением переработки нефти др. важной задачей нефтепереработки в СССР является улучшение качества гл. нефтепродуктов - моторных топлив и масел для удовлетворения возрастающих требований к охране природы, а также со стороны транспорта. В указанное 20-летие уд. вес высокооктановых бензинов в общем объеме произ-ва автомобильных бензинов удалось повысить с 3,1 до 79,1%, дизельного малосернистого топлива-с 50 до почти 100%, высокоиндексных моторных смазочных масел-с 2,25 до 87,3%.

За рубежом первое место по мощности установок нефтепереработки занимают США; крупными мировыми центрами нефтепереработки являются также страны Западной Европы и Япония. Быстрыми темпами развивается нефтепереработка в нефтедобывающих странах: Саудовской Аравии, Мексике и др. В связи с высоким спросом на мазут для западноевропейских стран и Японии вплоть до 1973 были характерны неглубокая переработка нефти с выпуском св. 40% мазута и соотв. незначит. мощности установок для деструктивных процессов. Вызванное нефтяным кризисом 70-х гг. резкое повышение цен на сырье привело к существ. сокращению потребления нефти и особенно мазута, к-рый стали заменять альтернативными источниками энергии (прир. газом, углем и др.). Поэтому возросла необходимость углубления переработки нефти, причем для стран Западной Европы и Японии наиб. актуальна деструктивная переработка тяжелых дистиллятных фракций (первый этап углубления). Для США, где и до 1973 глубина переработки нефти достигала 78%, прежде всего важна деструктивная переработка нефтяных остатков (второй этап углубления), что требует более совершенной технологии и значительно удорожает произ-во. В настоящее время за рубежом широко осуществляется стр-во установок каталитич. крекинга, гидрокрекинга и висбрекинга, блоков переработки нефтяных остатков, технол. схемы к-рых включают комбинации процессов гидрообессеривания и каталитич. крекинга или коксования, термич. крекинга и гидрокрекинга и т.д.

Проблема углубления переработки нефти в СССР и ведущих капиталистах, странах решается в условиях сокращения использования высококачеств. малосернистых нефтей при одновременном ужесточении экологич. требований к качеству нефтепродуктов. В последние годы значительно снижены, в частности, предельно допустимые значения содержания S в топливах, что привело к ускоренному росту мощностей установок гидроочистки. Др. важный фактор развития совр. нефтепереработки-постепенный отказ от этилирования бензинов (введения тетраэтилсвинца), что требует применения др. способов повышения антидетонационной стойкости автомобильных бензинов (каталитич. риформинг, алкилирование, изомеризация и т.д.).

Лит.: Сергиенко С. Р., Очерк развития химии и переработки нефти, М., 1955; Трошин А. К., История нефтяной техники в России, М., 1958; Гуревич И. Д., Смидович Е. В., Черножуков Н. И., Технология переработки нефти и газа, ч. 1-3, М., 1972-80; Эрих В. Н., Расина М. Г., Рудин М. Г., Химия и технология нефти и газа, 3 изд., Л., 1985; Справочник нефтепереработчика, под ред. Г. А. Ластовкина, Е.Д. Радченко и М. Г. Рудина, Л., 1986; Конь М. Я., Зелькинд Е. М., Шершун В. Г., Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность за рубежом. Справочник, М., 1986; Горная энциклопедия, т. 3, М., 1987, с. 472-73. М. Я. Конь.