Ruská federace je jedním ze světových lídrů v produkci a produkci ropy. Ve státě je více než 50 podniků, jejichž hlavními úkoly jsou rafinace ropy a petrochemie. Mezi nimi jsou Kirishi NOS, Omsk Oil Rafinery, Lukoil-NORSI, RNA, YaroslavNOS a tak dále.
V současnosti je většina z nich spojena se známými ropnými a plynárenskými společnostmi, jako jsou Rosněfť, Lukoil, Gazprom a Surgutněftegaz. Doba provozu takové výroby je cca 3 roky.
Hlavní rafinované produkty– jedná se o benzín, petrolej a naftu. Nyní se více než 90 % veškerého vytěženého černého zlata používá k výrobě paliva: letectví, tryskání, nafty, pecí, paliva do kotlů, stejně jako mazacích olejů a surovin pro budoucí chemické zpracování.
Technologie rafinace ropy
Technologie rafinace ropy se skládá z několika fází:
- dělení produktů na frakce, které se liší bodem varu;
- zpracování asociačních dat pomocí chemické sloučeniny a výroba komerčních ropných produktů;
- míchání komponent pomocí různých směsí.
Vědním oborem, který se věnuje zpracování hořlavých nerostů, je petrochemie. Studuje procesy získávání produktů z černého zlata a finální chemickou výrobu. Patří sem alkohol, aldehyd, amoniak, vodík, kyselina, keton a podobně. Dnes pouze 10 % vytěžené ropy slouží jako surovina pro petrochemii.
Základní procesy rafinace ropy
Procesy rafinace ropy se dělí na primární a sekundární. První neimplikuje chemickou změnu černého zlata, ale zajišťuje jeho fyzikální rozdělení na frakce. Ta má za úkol zvýšit objem vyrobeného paliva. Podporují chemickou přeměnu molekul uhlovodíků, které jsou součástí ropy, na jednodušší sloučeniny.
Primární procesy probíhají ve třech fázích. Prvotní je příprava černého zlata. to projde dodatečné čištění od mechanických nečistot, lehkých plynů a vody jsou eliminovány pomocí moderních elektrických odsolovacích zařízení.
Následuje atmosférická destilace. Ropa se přesouvá do destilační kolony, kde se dělí na frakce: benzín, petrolej, naftu a nakonec na topný olej. Kvalita produktů v této fázi zpracování neodpovídá obchodním charakteristikám, proto jsou frakce podrobeny sekundárnímu zpracování.
Sekundární procesy lze rozdělit do několika typů:
- prohlubování (katalytické a tepelné krakování, visbreaking, pomalé koksování, hydrokrakování, výroba bitumenu atd.);
- rafinace (reformace, hydrorafinace, izomerizace atd.);
- další operace výroby ropy a aromatických uhlovodíků a alkylace.
U benzínové frakce se používá reformování. Díky tomu je nasycen aromatickými směsmi. Vytěžené suroviny se používají jako prvek k výrobě benzínu.
Katalytické krakování slouží k rozkladu molekul těžkých plynů, které se pak používají k uvolnění paliva.
Hydrokrakování je metoda štěpení molekul plynu v přebytku vodíku. V důsledku tohoto procesu se získá motorová nafta a prvky pro benzín.
Koksování je operace extrakce ropného koksu z těžké frakce a zbytků sekundárního procesu.
Hydrokrakování, hydrogenace, hydrorafinace, hydrodearomatizace, hydrodevoskování – to vše jsou hydrogenační procesy při rafinaci ropy. Jejich charakteristickou vlastností je, že provádějí katalytické přeměny za přítomnosti vodíku nebo plynu obsahujícího vodu.
Moderní zařízení pro primární průmyslovou rafinaci ropy jsou často kombinována a mohou také provádět některé sekundární procesy v různých objemech.
Zařízení na rafinaci ropy
Zařízení na rafinaci ropy je:
- generátory;
- nádrže;
- filtry;
- kapalinové a plynové ohřívače;
- spalovny (zařízení pro tepelnou likvidaci odpadu);
- světlicové systémy;
- plynové kompresory;
- parní turbíny;
- Tepelné výměníky;
- stojany pro hydraulické testování potrubí;
- trubky;
- armatury a podobně.
Kromě toho podniky využívají technologické pece pro rafinaci ropy. Jsou určeny k ohřevu procesního prostředí pomocí tepla uvolněného při spalování paliva.
Existují dva typy těchto jednotek: trubkové pece a zařízení na spalování kapalných, pevných a plynných zbytků výroby.
Základem rafinace ropy je, že v první řadě výroba začíná destilací ropy a její tvorbou na jednotlivé frakce.
Poté se hlavní část výsledných sloučenin přemění na potřebnější produkty změnou jejich fyzikální vlastnosti a struktura molekul pod vlivem krakování, reformování a dalších operací, které se týkají sekundárních procesů. Dále se ropné produkty postupně podrobují různým typům čištění a separace.
Velké ropné rafinerie se podílejí na frakcionaci, přeměně, zpracování a míchání černého zlata s mazivy. Kromě toho produkují těžký topný olej a asfalt a mohou také dále rafinovat ropné produkty.
Návrh a stavba ropných rafinérií
Nejprve je nutné provést návrh a výstavbu ropné rafinérie. Jedná se o poměrně složitý a odpovědný proces.
Návrh a výstavba ropné rafinérie probíhá v několika fázích:
- formování hlavních cílů a záměrů podniku a provádění investiční analýzy;
- výběr území pro výrobu a získání povolení k výstavbě závodu;
- samotný projekt komplexu rafinace ropy;
- shromažďování potřebných zařízení a mechanismů, provádění konstrukce a instalace, jakož i uvádění do provozu;
- Poslední fází je uvedení závodu na těžbu ropy do provozu.
K výrobě produktů z černého zlata dochází pomocí specializovaných mechanismů.
Moderní technologie rafinace ropy na výstavě
Ropný a plynárenský průmysl je v Ruské federaci široce rozvinutý. Vyvstává proto otázka vytváření nových výrobních zařízení a zlepšování a modernizace technického vybavení. Aby se ruský ropný a plynárenský průmysl dostal na novou, vyšší úroveň, každoročně se koná výstava vědeckých úspěchů v této oblasti "Neftegaz".
Expozice "Ropa a plyn" se bude vyznačovat svým rozsahem a velkým počtem pozvaných společností. Jsou mezi nimi nejen oblíbené tuzemské firmy, ale i zástupci jiných zemí. Předvedou své úspěchy, inovativní technologie, čerstvé obchodní projekty a podobně.
Kromě toho výstava představí produkty rafinace ropy, alternativní paliva a energie, moderní vybavení pro podniky a tak dále.
Součástí akce budou různé konference, semináře, prezentace, diskuse, mistrovské kurzy, přednášky a diskuze.
Přečtěte si naše další články.
Kvalita vyrobené ropy je hlavním faktorem ovlivňujícím trh rafinace ropy.
Odborníci poznamenávají, že v posledních letech se vektor těžby ropy posouvá ve prospěch těžby vysoce viskózního produktu (těžké ropy). Tento pohyb se projevuje i v závodech na zpracování surovin, měnících se výrobních strukturách a technologického vybavení.
Historie rafinace ropy
Vznik černého zlata je proces, který v přírodě trvá až 330–360 milionů let, ropu lze nalézt v hloubkách desítek metrů nebo v kilometrových hloubkách. Historie těžby v SSSR sahá až do roku 1847, kdy byl v Baku proveden první vrt, který následně učinil z tohoto regionu průkopníka v těžbě ropy. Vývoj těžby a rafinace ropy podle historických dat:
Polský chemik Łukasiewicz, který se zabýval léčivy, navrhl v roce 1853 použití petroleje jako zdroje světla při jeho spalování. Objevil také proces získávání petroleje z ropy a vyrobil první petrolejovou lampu. Łukasiewicz postavil první závod na destilaci ropy v Rakousku.
Rok 1859 se nesl ve znamení prvních vrtů ve Spojených státech, ve státě Pensylvánie, kdy byly navrtány k těžbě vody a skončily v naftonosných formacích. Hodnota tohoto produktu byla již známa, důležitý byl proces snadné těžby této suroviny.
Kavkaz 1866 (pole Kudakin), těžba ropy, organizace první vrtné věže.
Podle statistik byly na konci dvacátého století celkové zásoby ropy jen něco málo přes bilion barelů. Barel je jednotka ropy, která odpovídá 159 litrům. Olej Brent je akceptován jako standard kvality. Čím více rozdílů od referenčního barelu, tím levnější je ropa.
Moderní trh a vyhlídky na rafinaci ropy
Přírodní zdroje jsou pro stát vždy cenné, ale ropa je hlavním ukazatelem bohatství země a kolem ní je postavena ekonomika státu. Rusko je vedoucí zemí v produkci ropy, která je jedním ze tří největších lídrů v produkci ropy. Kromě Ruské federace jsou vůdci Saudská arábie a USA. V první trojici se neustále bojuje o vedení v hodnocení těžby ropy.
Výroba aktivních uhlovodíků se provádí v zemích, jako jsou:
- Čína;
- Irák;
- Írán;
- Kanada;
- Kuvajt;
- Venezuela.
Hodnocení produkce ropy nezávisí na objemu prověřené ropy dostupné v dané zemi. V poslední době země OPEC spolu s Ruskem, aby udržely cenu tohoto produktu, pozastavily množství vyráběných surovin.
Těžba ropy, rafinace ropy a petrochemické podniky
Vygon Consulting, společnost provádějící poradenský výzkum v Rusku, uspořádala akci ke studiu a analýze stavu ropného průmyslu pro rok 2016 a jeho dlouhodobého vývoje do roku 2018.
Výsledky této studie jsou následující:
V roce 2016 byl zaznamenán pokles objemů rafinace ropy, objem ztracených produktů činil 3,5 mil. tun.
S obnovením nákladů na barel ropy bude rok 2017 ve znamení nárůstu rafinérských objemů o 2 miliony tun a na základě výsledků roku 2018 o 8 milionů tun produktů, což vrátí původních 289 milionů tun ropných produktů v roce 2014. Růstu je dosahováno prostřednictvím následujících akcí: modernizace výrobních procesů, optimalizace struktury rafinérského podniku, zvyšování marží.
Růst objemu zpracování surovin roste díky správným krokům s daňovým řádem Ruské federace ve vztahu k rafineriím, což umožnilo udržet finanční pozice ruských ropných společností na trhu.
Odborníci poznamenávají, že moderní vývoz rafinovaných ropných produktů má vektorový směr, jedná se o Střední východ (Írán), Afrika.
Rafinace ropy a petrochemické produkty
Rusko je jedním ze světových lídrů ve výrobě ropných produktů a rafinaci ropy. Na území Ruské federace existuje více než 50 podniků v oblasti petrochemie a zpracování surovin, jsou to: RNA, Omsk Oil Rafinery, Lukoil-Norsi a další podniky. Všichni mají úzký kontakt s výrobními společnostmi: Rosněfť, Gazprom, Lukoil, Surgutněftegaz.
Odborníci zdůrazňují, že palivový průmysl není jeden podnik, ale soubor několika vzájemně souvisejících odvětví. Rafinérie je komplex, který pomocí technologických linek, dílen a celků, za přítomnosti pomocných služeb, vyrábí potřebné množství ropných produktů a také vyrábí suroviny pro petrochemii.
Odborníci rozdělují zpracovatelské podniky do skupin:
- směr paliva rafinérie;
- petrochemický a palivový profil rafinérií;
- směr paliva a oleje rafinérie;
- palivové, petrochemické a ropné podniky.
Tři hlavní segmenty rafinace ropy v Ruské federaci:
- Rafinérské podniky jsou velké, jedná se o 27 zařízení, celkem zpracují 262 milionů tun surovin ročně;
- podniky na zpracování ropy a plynu, sektor Gazprom, celkem 8,4 milionů tun ročně;
- malé rafinérské podniky, více než 50 zařízení s celkovým zpracováním asi pět milionů tun ročně.
Výsledkem práce rafinérií v Rusku je výroba ropných produktů: motorového oleje, benzínu různých značek, leteckého paliva, petroleje, raketového paliva, topného oleje a dalších těžkých frakcí.
Strategií rozvoje průmyslu je spolehlivá dodávka zpracovaných produktů veřejným a soukromým strukturám v Ruské federaci.
Rafinace ropy v Kazachstánu
V roce 2017 bylo v Kazachstánu vyrobeno již více než 28 milionů tun ropy, což je dvakrát více než loňská čísla za stejné období. Nárůst objemů výroby se vyznačuje schopností zpracovávat suroviny. Kanat Bozumbayev, ministr energetiky republiky, poznamenal, že zvýšení produkce bylo možné díky spuštění nového pole, Kashagan.
Růstový faktor ovlivnily včas modernizované rafinérie: zpracovatelský podnik Atyrau, podniky Shymkent a Pavlodar. Při modernizaci výroby byla instalována nová zařízení a nastaveny nové technologické postupy. Produkty těchto rafinérií umožňují zcela uspokojit potřeby Kazachstánu v oblasti ropných produktů. Přestože výsledky z roku 2016 ukázaly závislost Kazachstánu na dodávkách benzínu na 40 % jeho potřeb, jedná se především o vysokooktanové druhy.
Rafinace ropy v USA
Pro specialisty a odborníky jsou ukazatele zásob ropy ve Spojených státech ukazatelem kotace tohoto produktu mezi jeho poptávkou na trhu a stávající nabídkou. Informace o množství ropy ve Spojených státech zveřejňuje API (American Petroleum Institute), American Petroleum Institute.
Týdenní zpráva obsahuje:
- kvantitativní dodávka benzínu;
- kolik ropy je v zásobě;
- přítomnost petroleje;
- množství topného oleje;
- kolik destilátů?
Uvedené produkty tvoří 85 % americké rafinace ropy. Existuje další zpráva předložená nezávislou strukturou – Americkou energetickou agenturou EIA.
Jediný rozdíl v číslech je, že: agentura EIA uvádí data amerického ministerstva energetiky, agentura API poskytuje prognózy na blízkou budoucnost.
Údaje ve zprávě mají dopad na všechny politiky prodeje ropy. Je to dáno tím, že čím větší jsou skutečné zásoby strategických přírodních zdrojů ve Spojených státech, tím nižší je cena ropy na světovém trhu.
Velká americká centra rafinace ropy
Amerika je vždy na prvních třech místech v produkci ropy; její stálé zásoby se pohybují kolem 20,8 miliard barelů, což je 1,4 % světové produkce „černého zlata“.
Střediska rafinace ropy ve Spojených státech se nacházejí podél pobřeží Atlantiku:
- přístavní zařízení pro zpracování dovážené ropy, severovýchod USA;
- rafinerií podél hlavních kanálů pro přepravu ropy.
V ekonomice USA zaujímají významné postavení zisky z prodeje ropných produktů, na energetické potřeby se v Americe vynakládá téměř 7 % z celkového HDP;
Produkce břidlicové ropy je pro Ameriku nezbytná, aby se snížila závislost na surovinách ze Saúdské Arábie, Nigérie, Kanady, Venezuely a dalších zemí.
Společnost WBH Energy je lídrem v těžbě ropy a nejrozvinutějšími oblastmi jsou: Aljaška, těžba na moři v Mexický záliv, Kalifornie, Texas. Do roku 2015 měly Spojené státy zákaz vývozu vlastní ropy, nyní byl ale zrušen, aby přilákal evropský trh k prodeji vlastních surovin.
Společnosti a ropné rafinérie v Rusku
Podívejme se na top 5 velkých a vyspělých ropných rafinérií v Rusku, které celkem již zpracovávají asi 90 milionů tun ropy.
- Rafinérské město Omsk, Gazprom Neft OMPZ, struktura Gazprom Rusko, vlastník Gazprom Neft, rok výstavby 1949, rok uvedení do provozu 1955. Kapacita závodu je 20,88 milionů tun. Poměr zpracování k výstupním produktům (hloubka zpracování) dosahuje 91 %. Rostlinné produkty: palivo různých značek, kyseliny, bitumen, další produkty. Společnost monitoruje čistotu životního prostředí, emise do ovzduší se oproti roku 2000 snížily pětkrát.
- Kirishi Oil Rafinery, "Kirishinefteorgsintez", je závod Surgutneftegaz, který má kapacitu 20,14 milionů tun, který se nachází v Leningradské oblasti, město Kirishi, uveden do provozu v roce 1966. Hloubka zpracovávaných surovin 54 %. Charakteristickým rysem výroby je výroba nejen paliv a maziv, ale také: čpavku, xylenu, bitumenu, rozpouštědel, plynu. Neexistují žádné záznamy o škodlivých emisích do atmosféry.
- Ryazan Oil Rafinery, Ryazan Oil Rafinery Company, struktura Rosněft. Má kapacitu 18,81 milionů tun. Rostlinné produkty: automobilový benzin různých značek, motorová nafta, kotelní palivo, letecký petrolej, asfalty pro stavebnictví a silniční práce. Hloubka zpracování dosahuje 68 %. Závod provozuje středisko environmentálního výzkumu v regionu, každoročně jsou prováděny laboratorní testy a měření škodlivých emisí do ovzduší.
- Společnost Lukoil Lukoil-Nizhegorodnefteorgsintez, Kstovo, oblast Nižnij Novgorod. Kapacita závodu je 17,1 milionů tun, závod byl uveden do provozu v roce 1958. Hloubka zpracování až 75%. Podnik ve městě Kstovo vyrábí asi 70 druhů výrobků, včetně paliva a paliv a maziv, navíc má své specifikum, výrobu potravinářského parafínu.
- Podnik Lukoil-Volgogradneftepererabotka, zahájený v roce 1957, je součástí společnosti Lukoil od roku 1991. Zpracovává suroviny s hloubkou 93 %. Kapacita podniku je 15,71 milionů tun, vyrábí produkty: zkapalněný plyn, benzín, motorová nafta, až 70 druhů produktů.
Odborníci zaznamenávají zvýšení hloubky rafinace ropy v Ruské federaci, zvýšení primárního zpracování surovin a zvýšení kapacity podniků, což zlepšuje kvalitu produktů. Zároveň je patrná aktivní pozice rafinérie v boji za snižování škodlivých emisí a znečištění ovzduší.
Centra, komplexy a zařízení na zpracování ropy
Ropa se nepoužívá v surové formě, vyžaduje primární a sekundární zpracování, které provádějí centra a komplexy po celém světě.
Rusko je považováno za lídra ve výrobě, ale není lídrem ve zpracování „černého zlata“ světová centra jsou hodnocena podle hodnocení:
- USA;
- Japonsko;
- Německo;
- Francie;
- Čína;
- Anglie;
- Brazílie;
- jiné státy.
Objemy ruských zpracovaných produktů na trhu představují tyto společnosti: Lukoil, Salavatnefteorgsintez, Ufaorgsintez, Bashkiria Chemistry a další společnosti.
V Moskevské oblasti a v průmyslové zóně hlavního města se nacházejí následující přední petrochemické podniky: „Polymeriya“, „AquaChem“, „Rospostavka“, „ChemExpress“ a další podniky.
Provoz zařízení na rafinaci ropy
Zařízení na rafinaci ropy jsou komplexní systémy, které řeší problémy zpracování uhlovodíkových surovin na produkty prezentace nebo do polotovarů pro petrochemii.
Hlavní prvky zahrnuté do provozu výzkumných a vývojových zařízení:
- reaktory a procesní potrubí;
- sloupová zařízení;
- nádrže a kompresorová zařízení spolu s čerpadly.
Provoz VaV zařízení zahrnuje kromě hlavního zařízení a instalací zařízení, která zajišťují technologický proces:
- elektrické skříně a jiná elektrická zařízení;
- systémy kontrolních měřicích zařízení;
- inženýrské vodovodní systémy.
Počet prvků podílejících se na provozu VaV zařízení, v jejichž důsledku může vzniknout havarijní situace v důsledku jejich vyřazení z provozu (poruchy), dosahuje různé významy od stovek po tisíce. Z tohoto důvodu je důležité provádět včasnou analýzu rizik technologického systému. Pro provádění takových výpočtů existují speciální techniky.
Technologie rafinace ropy
Rafinace ropy v rafineriích zahrnuje průchod surovin několika fázemi:
- Rozdělením suroviny na frakce je za to odpovědný parametr bod varu.
- Použití chemických sloučenin při zpracování výsledných sloučenin, získání obchodovatelného produktu.
- Proces míchání složek s přidáním speciálních směsí.
Petrochemie je vědecký obor, který se zabývá důkladným zpracováním surovin. Cílem tohoto směru je získávat z ropy jak finální produkt, tak i polotovary pro chemický průmysl.
Hlavními produkty jsou čpavek, keton, kyselina, alkohol, aldehydy a další sloučeniny. Pouze 10 % vytěžené ropy a jejího zpracování se nyní využívá k výrobě petrochemických produktů.
Základní technologické postupy a způsoby rafinace ropy
Hlavní procesy rafinace ropy jsou primární procesy, které ne chemická expozice na vstupní surovině se vyrobená ropa dělí na frakce a také na frakce, kdy úkolem je získat velké objemy paliva ovlivněním chemické struktury ropy a získáním jednodušších sloučenin.
Primární proces se skládá ze tří fází:
- přípravný stupeň vytěžené ropy, plynů a vody se čistí a odstraňují, používá se elektrické odsolovací zařízení;
- atmosférická destilace přečištěných surovin, kde se pomocí destilační kolony získávají frakce: petrolej, benzín, motorová nafta;
- další destilací k získání topného oleje.
Katalytické procesy při rafinaci ropy
Katalytický proces se používá ke zvýšení kvality výstupního produktu. Mezi moderní katalytické procesy patří: odsíření, krakování, hydrokrakování, reformování, izomerizace.
Jedním z široce používaných katalytických procesů je katalytické krakování, díky kterému je možné při zpracování surovin získat velké objemy frakcí s nízkým bodem varu.
Díky použití moderních katalyzátorů se syntetickými zeolity, prvky oxidů kovů vzácných zemin, se objem získaných produktů zvýšil na 40 %.
Katalyzátory při rafinaci ropy
V katalytických procesech mají použité katalyzátory velký význam. Například hydrokrakování zahrnuje štěpení uhlovodíkové struktury pod tlakem v prostředí vodíku.
Proces reformování zahrnuje použití jemně dispergované platiny jako katalyzátoru, která je nanesena na nosič z oxidu hlinitého. Parafíny se tedy používají k výrobě aromatického produktu pro vysokooktanové benzíny a aromatických polotovarů pro chemický průmysl.
Použití rhenia jako přísad do katalyzátorů umožnilo zintenzivnit proces zpracování. Platinové a palladiové katalyzátory jsou nezbytné pro získání nejkvalitnějšího benzínu.
Rektifikace při rafinaci ropy
Proces rafinace oleje, ke kterému dochází, když se směsi oddělují v důsledku pohybu protilehlých hmot a aplikované výměny tepla mezi kapalinou a párou, se nazývá rektifikace. Tento proces je primárním zpracováním suroviny, kdy se při rozdělení na frakce získávají tyto produkty: motorová nafta, benzín, petrolej, topný olej.
Při rektifikaci se v AT závodech (atmosféry) získávají lehké frakce (benzín a petrolej, motorová nafta). Ohřev probíhá v trubkové peci. Zbytek této destilace topného oleje se zpracovává ve vakuové jednotce na výrobu motorových a mazacích olejů.
Sekundární procesy rafinace ropy
Při rafinaci ropy uvádějí sekundární procesy výsledné produkty primárního zpracování do tržního stavu.
Druhy sekundárních procesů:
- zvětšování objemu (prohlubovací zpracování) pomocí tepelného a katalytického krakování, hydrokrakování;
- zlepšení kvality pomocí reformování, hydrorafinace, izomerizace;
- získávání aromatických uhlovodíků, výroba olejů.
Reformování se používá hlavně u benzínu. Během reformování dochází k nasycení aromatických směsí za vzniku vysoce kvalitního benzínu.
Hydrokrakování je nezbytné pro získání vysoce kvalitní motorové nafty. Proces využívá metodu molekulárního štěpení plynu v přebytku vodíku.
Moderní zpracovatelské zařízení je kombinovaná instalace, která kombinuje primární a sekundární procesy.
Hloubka rafinace ropy
Hloubka rafinace ropy se nazývá parametr (GPN), který ukazuje vztah mezi množstvím vytěžených surovin a výsledným komerčním produktem nebo polotovary pro chemii. Na základě GPN je stanovena účinnost rafinérie.
Hodnota GPN, stejně jako rozsah použití produktu, závisí na kvalitě vstupní suroviny. západní státy GPG je uvažován pouze ve směru paliva a jsou brány v úvahu pouze produkty lehké frakce.
Odborníci nyní rozdělují rafinérie podle typu zpracování na hluboké a mělké. Ukazatel GPN udává nasycenost výroby zařízeními a zařízeními pro zpracování vstupních surovin.
Automatizace procesů rafinace ropy
Rafinace ropy je komplex vzájemně souvisejících procesů (fyzikálních a chemických), které by měly zlepšit kvalitu výstupního produktu.
Automatizace rafinérií zvyšuje efektivitu výrobních procesů. V moderní podmínky požadavky na výsledný kvalitní produkt lze realizovat zavedením automatického řízení pro získání komerčního produktu.
Chcete-li zvýšit úroveň automatizace rafinérií:
- zavádějí se technologické nápady využívající digitální zařízení;
- používají se automatická regulační zařízení.
Automatizace podniku snižuje nákladovou část rafinérie a umožňuje počítačové sledování procesů.
Zařízení, zařízení, zařízení na rafinaci ropy
Podniky na zpracování ropy používají především následující zařízení a instalace: nádrže a generátory, filtry, ohřívače plynu a kapalin, spalovací systémy, parní turbíny a výměníky tepla, kompresorové jednotky, potrubí a další zařízení.
Rafinérské podniky využívají pece pro tepelnou destilaci ropy a její dělení na frakce. Trubkové pece se používají ke spalování zbytků získaných z výrobního procesu. Základem zpracování je rozdělení surovin na frakce.
Poté, s přihlédnutím ke směru rafinérie a typu zařízení, dochází k dalšímu zpracování primárního produktu, čištění a následnému dělení, aby se získal obchodovatelný produkt.
Pece a výměníky tepla při rafinaci ropy
Pece používané při rafinaci ropy jsou jednotky nezbytné pro:
- pro ohřev vytěženého oleje, emulze, plynového kondenzátu a plynu;
- zajistit proces obnovy;
- pro pyrolýzu oleje.
Hlavním problémem při používání pecí při rafinaci ropy je tvorba koksu při krakování, což vede k neefektivnímu využití potrubí a výměníků tepla.
Tepelný výměník je zařízení, bez kterého nemůže rafinerie fungovat. Počet výměníků tepla v podniku závisí na objemu finálního produktu a technologického zařízení.
Moderní podnik na rafinaci ropy má asi 400 zařízení na výměnu tepla, médium, které jimi prochází: motorová nafta, petrolej, benzín, topný olej.
Aplikovaný tlak ve výměnících tepla dosahuje 40 atmosfér, když se médium zahřeje na 400 stupňů Celsia. Často se používají zařízení určená pro tlak 25 atmosfér, záleží na specializovaných technologiích rafinérie.
Reaktory ropných rafinérií
Rafinérské podniky pro zlepšení parametru GPT (hloubka čištění) používají zařízení reaktoru pro procesy, jako je hydrorafinace, reformování, hydrokrakování, hydrokonverze. Jedná se o zařízení pro hloubkové zpracování surovin pro výrobu benzínu evropské kvality.
Zařízení je vyráběno v licencích následujících světových společností: ExxonMobil, Chevron Lummus Global.
Produkty rafinace ropy a odpad
Když je vytěžená ropa odeslána ke zpracování, výstup kromě prodejných produktů vždy obsahuje odpad z rafinace ropy.
Hlavními produkty rafinace ropy jsou rafinérské produkty získané využitím primárních a sekundárních zpracovatelských procesů, mezi které patří: vysoce kvalitní benzín, motorová nafta, letecký petrolej, raketové palivo, motorové oleje, topný olej, petrochemické produkty.
Odpad z rafinace ropy zahrnuje adsorbenty. Jedná se o chemikálie, které nelze dále regenerovat. Hlavním způsobem likvidace odpadu je spalování. Spalování však může způsobit značné škody na životním prostředí.
Existují možnosti využití popela a strusky, odpadů z rafinace ropy, jako plniva do stavebních produktů se zřídka používají pro hnojiva nebo pro výrobu chemických prvků. Když odpad nelze zlikvidovat, je odeslán na speciální skládky ke skladování.
Ekologie a ochrana životního prostředí při rafinaci ropy
Rafinérské podniky mají dopad na ekologii celého regionu. Celý proces zpracování je provázen přítomností škodlivých látek v ekologii regionu.
Velké rafinérské závody mají vlastní laboratoře pro neustálé monitorování škodlivých emisí do ovzduší. Na základě zaměření práce zpracovatelských podniků lze hovořit o škodách, které mohou být způsobeny životnímu prostředí.
Například při zpracování kyselé ropy se znečištění ovzduší šíří na velké vzdálenosti. Proto každý podnik naplánoval práci na snížení znečištění životního prostředí kolem podniku.
Produkty, instalace, zařízení, technologie, procesy, centra, podniky na zpracování ropy na výstavě Neftegaz na výstavišti Expocenter.
Přečtěte si naše další články:Ropa je nejdůležitější surovinou pro ruský průmysl. Otázky související s tímto zdrojem byly vždy považovány za jednu z nejdůležitějších pro ekonomiku země. Rafinaci ropy v Rusku provádějí specializované podniky. Dále se budeme podrobněji zabývat vlastnostmi tohoto odvětví.
Obecná informace
Tuzemské rafinerie ropy se začaly objevovat již v roce 1745. První podnik založili bratři Čumelovové na řece Ukhta. Vyráběl petrolej a mazací oleje, které byly v té době velmi oblíbené. V roce 1995 činila primární rafinace ropy již 180 milionů tun. Mezi hlavní faktory pro umístění podniků působících v tomto odvětví patří suroviny a spotřební zboží.
Rozvoj průmyslu
V poválečných letech se v Rusku objevily velké ropné rafinérie. Před rokem 1965 bylo v zemi vytvořeno asi 16 kapacit, což je více než polovina aktuálně fungujících. Během ekonomické transformace v 90. letech došlo k výraznému poklesu výroby. Důvodem byl prudký pokles domácí spotřeby ropy. V důsledku toho byla kvalita produktů poměrně nízká. Poměr hloubky konverze také klesl na 67,4 %. Teprve v roce 1999 se Omská rafinérie dokázala přiblížit evropským a americkým standardům.
Moderní reality
V posledních několika letech začala rafinace ropy dosahovat nové úrovně. Důvodem jsou investice do tohoto odvětví. Od roku 2006 činily více než 40 miliard rublů. Kromě toho se také výrazně zvýšil koeficient hloubky konverze. V roce 2010 bylo dekretem prezidenta Ruské federace zakázáno napojovat na dálnice ty podniky, u kterých nedosáhlo 70%. Hlava státu to vysvětlila tím, že takové závody potřebují seriózní modernizaci. V celé zemi počet takových minipodniků dosahuje 250. Do konce roku 2012 se počítalo s vybudováním velkého komplexu na konci ropovodu procházejícího podél Tichého oceánu. východní Sibiř. Jeho hloubka zpracování měla být asi 93 %. Toto číslo bude odpovídat úrovni dosažené v podobných amerických podnicích. Odvětví rafinace ropy, které je z velké části konsolidované, je pod kontrolou společností jako Rosněfť, Lukoil, Gazprom, Surgutněftegaz, Bashneft atd.
Význam průmyslu
Dnes je těžba a rafinace ropy považována za jedno z nejperspektivnějších odvětví. Počet do nich zapojených velkých i malých podniků neustále roste. Rafinace ropy a plynu přináší stabilní příjmy, což má pozitivní dopad na ekonomickou situaci země jako celku. Tento průmysl je nejrozvinutější v centru státu, v Čeljabinské a Ťumeňské oblasti. Ropné produkty jsou žádané nejen v tuzemsku, ale i v zahraničí. Dnes podniky vyrábějí petrolej, benzín, letectví, rakety, motorovou naftu, bitumen, motorové oleje, topný olej a tak dále. Téměř všechny rostliny byly vytvořeny vedle věží. Díky tomu je rafinace ropy a přeprava prováděna s minimálními náklady. Největší podniky se nacházejí v okresech Volha, Sibiř a Centrální federální okruh. Tyto rafinerie představují asi 70 % veškeré kapacity. Mezi regiony země zaujímá Bashkiria vedoucí postavení v tomto odvětví. Zpracování ropy a zemního plynu se provádí v Chanty-Mansijsku, oblast Omsk. Podniky působí v Krasnodarský kraj.
Statistiky podle regionů
V evropské části země se hlavní výrobní závody nacházejí v oblastech Leningrad, Nižnij Novgorod, Jaroslavl a Rjazaň, Krasnodarské území, Dálný východ a jižní Sibiř, ve městech jako Komsomolsk na Amuru, Chabarovsk, Achinsk. , Angarsk, Omsk. Moderní rafinérie byly postaveny v oblasti Perm, regionu Samara a Bashkiria. Tyto regiony byly vždy považovány za největší centra produkce ropy. Přemístěním výroby na západní Sibiř se průmyslové kapacity v Povolží a na Uralu staly nadbytečnými. V roce 2004 se Bashkiria stala lídrem mezi zakládajícími subjekty Ruské federace v primárním zpracování ropy. V tomto regionu se čísla pohybovala na úrovni 44 milionů tun. V roce 2002 představovaly rafinérie Baškortostánu asi 15 % z celkového objemu rafinace ropy v Ruské federaci. To je asi 25,2 milionu tun Další místo obsadila oblast Samara. Ta zemi poskytla zhruba 17,5 milionu tun. Další v objemu byly Leningradské (14,8 milionu) a Omské (13,3 milionu) regiony. Celkový podíl těchto čtyř subjektů činil 29 % celoruské rafinace ropy.
Technologie rafinace ropy
Výrobní cyklus podniků zahrnuje:
- Příprava surovin.
- Primární rafinace ropy.
- Sekundární destilace frakcí.
V moderních podmínkách se rafinace ropy provádí v podnicích vybavených složitými stroji a zařízeními. Pracují v podmínkách nízké teploty, vysokého tlaku, hlubokého vakua a často v agresivním prostředí. Proces rafinace ropy zahrnuje několik stupňů v kombinovaných nebo samostatných jednotkách. Jsou určeny k výrobě široké škály produktů.
Čištění
Během této fáze se zpracovávají suroviny. Ropa pocházející z polí je podrobena čištění. Obsahuje 100-700 mg/l solí a vody (méně než 1 %). Během čištění se obsah první složky upraví na 3 nebo méně mg/l. Podíl vody je menší než 0,1 %. Čištění se provádí v elektrických odsolovacích zařízeních.
Klasifikace
Každý závod na rafinaci ropy používá chemické a fyzikální metody pro zpracování surovin. Tím se dosáhne separace na ropné a palivové frakce nebo odstranění nežádoucích složitých chemických prvků. Rafinace ropy pomocí chemických metod umožňuje získat nové komponenty. Tyto transformace jsou klasifikovány:
Hlavní etapy
Hlavním procesem po čištění v ELOU je atmosférická destilace. Během tohoto procesu se vybírají frakce paliva: benzín, nafta a letecké palivo, stejně jako petrolej. Během atmosférické destilace se také odděluje topný olej. Používá se buď jako surovina pro další hloubkové zpracování, nebo jako prvek kotlového paliva. Frakce se pak rafinují. Procházejí hydrorafinací, aby se odstranily heteroatomové sloučeniny. Benziny procházejí katalytickým reformováním. Tento proces se používá ke zlepšení kvality surovin nebo k získání jednotlivých aromatických uhlovodíků - materiálu pro petrochemii. Mezi posledně jmenované patří zejména benzen, toluen, xyleny a tak dále. Topný olej prochází vakuovou destilací. Tento proces umožňuje získat širokou frakci plynového oleje. Tato surovina prochází následným zpracováním v jednotkách hydro- nebo katalytického krakování. V důsledku toho se získají složky motorového paliva a úzké frakce destilátu. Dále se zasílají do následujících stupňů čištění: selektivní zpracování, odparafinování a další. Po vakuové destilaci zůstává dehet. Lze jej použít jako surovinu při hlubinném zpracování k získání dalších objemů motorových paliv, ropného koksu, stavebních a silničních asfaltů nebo jako složku kotlového paliva.
Metody rafinace ropy: hydrogenační rafinace
Tato metoda je považována za nejběžnější. Hydrorafinace se používá ke zpracování síry a olejů s vysokým obsahem síry. Tato metoda umožňuje zlepšit kvalitu motorových paliv. Během procesu se odstraňují sloučeniny síry, kyslíku a dusíku a olefiny suroviny jsou hydrogenovány ve vodíkovém prostředí na hliník-kobalt-molybdenových nebo nikl-molybdenových katalyzátorech při tlaku 2-4 MPa a teplotě 300-400 stupně. Jinými slovy, hydrogenační rafinace rozkládá organickou hmotu obsahující dusík a síru. Reagují s vodíkem, který cirkuluje v systému. V důsledku toho se tvoří sirovodík a amoniak. Výsledná připojení jsou odstraněna ze systému. Během celého procesu se 95-99 % suroviny přemění na čištěný produkt. Zároveň se tvoří malé množství benzínu. Aktivní katalyzátor prochází periodickou regenerací.
Katalytické krakování
Probíhá bez tlaku při teplotě 500-550 stupňů na katalyzátorech obsahujících zeolit. Tento proces je považován za nejúčinnější a prohlubuje rafinaci ropy. Je to dáno tím, že během ní lze z vysokovroucích frakcí topného oleje (vakuový plynový olej) získat až 40-60 % vysokooktanové složky automobilového benzinu. Kromě toho uvolňují mastný plyn (asi 10-25%). Ten se zase používá v alkylačních závodech nebo závodech na výrobu esterů k výrobě vysokooktanových složek automobilového nebo leteckého benzínu. Během krakování se na katalyzátoru tvoří uhlíkové usazeniny. Prudce snižují jeho aktivitu – v tomto případě schopnost praskání. Pro obnovení komponenta prochází regenerací. Nejběžnější zařízení jsou ta, ve kterých katalyzátor cirkuluje ve fluidním nebo fluidním loži a v pohybujícím se proudu.
Katalytické reformování
Jedná se o moderní a poměrně široce používaný proces výroby nízko- a vysokooktanového benzínu. Provádí se při teplotě 500 stupňů a tlaku 1-4 MPa v prostředí vodíku na hliníkovo-platinovém katalyzátoru. Pomocí katalytického reformování se primárně provádějí chemické přeměny parafinických a naftenických uhlovodíků na aromatické uhlovodíky. V důsledku toho se výrazně zvyšuje oktanové číslo (až 100 bodů). Produkty získané katalytickým reformováním zahrnují xyleny, toluen a benzen, které se pak používají v petrochemickém průmyslu. Výtěžky reformátu jsou typicky 73-90 %. Pro udržení aktivity se katalyzátor periodicky regeneruje. Čím nižší je tlak v systému, tím častěji se obnova provádí. Výjimkou je proces vytváření platforem. Během tohoto procesu nedochází k regeneraci katalyzátoru. Tak jako hlavní rys Hlavní výhodou celého procesu je, že probíhá v prostředí vodíku, jehož přebytek je ze systému odváděn. Je mnohem levnější než ten, který se získává speciálně. Přebytek vodíku se pak používá při hydrogenačních procesech při rafinaci ropy.
Alkylace
Tento proces umožňuje získat vysoce kvalitní komponenty automobilových a leteckých benzinů. Je založen na interakci olefinických a parafinických uhlovodíků za vzniku výševroucího parafinického uhlovodíku. Donedávna byla průmyslová modifikace tohoto procesu omezena na katalytickou alkylaci butylenu isobutany v přítomnosti kyseliny fluorovodíkové nebo sírové. V posledních letech se kromě uvedených sloučenin používají propylen, ethylen a dokonce amyleny a v některých případech směsi těchto olefinů.
Izomerizace
Jde o proces, při kterém se parafinické nízkooktanové uhlovodíky přeměňují na odpovídající isoparafinové frakce s vyšším oktanovým číslem. V tomto případě se používají převážně frakce C5 a C6 nebo jejich směsi. V průmyslových zařízeních lze za vhodných podmínek získat až 97-99,7 % produktů. Izomerizace probíhá v prostředí vodíku. Katalyzátor se periodicky regeneruje.
Polymerizace
Tento proces je přeměna butylenů a propylenu na oligomerní kapalné sloučeniny. Používají se jako součást automobilového benzinu. Tyto sloučeniny jsou také výchozími surovinami pro petrochemické procesy. V závislosti na zdrojovém materiálu, výrobním režimu a katalyzátoru se výstupní objem může měnit v poměrně širokých mezích.
Slibné směry
V posledních desetiletích byla věnována zvláštní pozornost kombinování a posilování kapacit primární rafinace ropy. Další aktuální oblastí je realizace velkokapacitních instalací pro plánované prohloubení zpracování surovin. Díky tomu se sníží objem výroby topného oleje a zvýší se výroba lehkých motorových paliv, petrochemických produktů pro polymerní chemii a organickou syntézu.
Konkurenceschopnost
Odvětví rafinace ropy je dnes velmi slibným odvětvím. Je vysoce konkurenceschopná na domácím i mezinárodním trhu. Vlastní výrobní kapacita nám umožňuje plně pokrýt potřeby v rámci státu. Co se týče dovozu, ten je realizován v relativně malých objemech, lokálně a sporadicky. Rusko je dnes mezi ostatními zeměmi považováno za největšího vývozce ropných produktů. Vysoká konkurenceschopnost je dána absolutní dostupností surovin a relativně malou vysoká úroveň výdaje na další materiální zdroje, elektřina, ochrana životního prostředí. Jedním z negativních faktorů v tomto průmyslovém odvětví je technologická závislost domácí rafinace ropy ze zahraničí. Samozřejmě to není jediný problém, který v oboru existuje. Na vládní úrovni se neustále pracuje na zlepšení situace v tomto průmyslovém odvětví. Zejména jsou vyvíjeny programy na modernizaci podniků. Zvláštní význam má v této oblasti aktivity velkých ropných společností a výrobců moderních výrobních zařízení.
Rozvoj ruského ropného rafinérského průmyslu má v posledních letech jasnou tendenci zlepšovat stav průmyslu. S rostoucími objemy rafinace se kvalita vyráběných motorových paliv postupně zlepšuje. V řadě ruských rafinérií se staví nové komplexy pro hlubinnou rafinaci ropy, z nichž některé již byly uvedeny do provozu, pro další pokrok je však třeba udělat mnohem více, zejména přijmout legislativu zpřísňující ukazatele kvality ropných produktů a změnit daňovou politiku státu v oblasti rafinace ropy. Kromě toho, aby se urychlila transformace průmyslu a stimulovaly podmínky pro rozvoj a implementaci konkurenceschopných domácích technologií a zařízení, měl by být trh s designem reorganizován, především vytvořením ruského státního vědeckého a inženýrského centra pro rafinaci ropy a petrochemii. Dnes se ukazuje mimořádně příznivá situace pro globální rafinaci ropy, kdy ceny lehkých ropných produktů rostou dvakrát rychleji než ceny ropy. Zvýšení ziskovosti průmyslu vede k tomu, že země produkující ropu začaly aktivně budovat a zavádět nové zpracovatelské kapacity s cílem vyvážet nikoli suroviny, ale ropné produkty a petrochemické produkty. To platí pro země jako Írán, Saúdská Arábie, Kuvajt, Spojené arabské emiráty, Venezuela atd. Stačí říci, že jen v Kataru se plánuje zavedení zpracovatelské kapacity pro 31 milionů twagů. Celosvětovým trendem, nejvýraznějším v průmyslových zemích dovážejících ropné produkty, bylo zpřísňování ekologické legislativy zaměřené na snižování škodlivých emisí ze spalování paliv a také neustálé zvyšování požadavků na kvalitu ropných produktů. Hovoříme-li o nejdůležitějším produktu průmyslu – motorovém palivu, trendy posledních let ukazují, že například v zemích EU nejrychleji roste poptávka po destilátových motorových naftách a kvalitních benzínech. Roste také spotřeba benzínu v USA a asijsko-pacifických zemích. Poptávka po leteckém palivu poroste v menší míře a tržní poptávka po kotlovém palivu bude postupně klesat při modernizaci ruského ropného průmyslu. Odvětví zpracování ropy v Rusku ve svém rozvoji výrazně zaostává za průmyslovými zeměmi světa. Hlavními problémy průmyslu jsou malá hloubka rafinace ropy, nízká kvalita produkovaných ropných produktů, zaostalá struktura výroby, vysoká míra opotřebení fixních aktiv a vysoká spotřeba energie. Ruské ropné rafinérie se vyznačují nízkou úrovní přeměny ropných surovin na hodnotnější rafinované produkty. V průměru v Ruské federaci je produkce hlavních motorových paliv (benzín, motorová nafta) nižší než ukazatele rafinace ropy v průmyslových zemích světa a podíl výroby topného oleje je nejvyšší. Vzhledem k nízké hloubce rafinace jsou ruské rafinerie vytíženy na 70-75%, zatímco globální rafinace ropy se dnes díky obrovské poptávce a vysokým cenám ropných produktů vyznačuje vytížením blízkou 100%. V roce 2005, zatímco čtyři největší západní ropné společnosti zpracovaly více ropy, než samy vyprodukovaly, čtyři ruské společnosti zpracovaly mnohem méně ropy, než je jejich objem produkce. To znamená, že pokud se společnosti na Západě snaží vydělat co nejvíce na rafinaci ropy, a proto nakupují další ropu bokem, pak jsou ruské společnosti nuceny soustředit se hlavně na vývoz ropy, protože kvalita jejich ropných produktů je takové, že je obtížné je prodat do zahraničí. Významný podíl těch vyrobených ruské podniky ropné produkty jsou tvořeny zastaralými značkami paliv, jejichž kvalita neodpovídá moderním světovým standardům. Podíl topného oleje v produktech ruských rafinérií je stále velký (v roce 2005 bylo vyrobeno 56,6 mil. tun, tedy téměř tolik jako automobilového benzínu). Kvalita motorových paliv vyráběných v Rusku odráží technický stav vozového parku země. Zejména přítomnost zastaralých modelů, které spotřebovávají palivo nízké kvality (benzín A-76) ve vozovém parku osobních a nákladních automobilů, vyžaduje zachování jeho výroby v ruských rafinériích. Nízká kvalita produkovaných ropných produktů je dána zaostalou strukturou rafinace ropy ve většině ruských rafinérií, ve kterých je nízký nejen podíl destruktivních prohlubovacích procesů, ale i sekundárních procesů zaměřených na zlepšení kvality vyráběných ropných produktů. Vývoz ruské rafinace ropy sestává především z relativně levných ropných produktů, včetně benzinu, vakuového plynového oleje, motorové nafty nízké kvality ve srovnání s evropskými požadavky na obsah síry, dále topných olejů a základových olejů. Podíl komerčních ropných produktů s vysokou přidanou hodnotou je extrémně malý. Významným problémem v ruském ropném průmyslu je vysoká míra znehodnocení dlouhodobého majetku, dosahující až 80 %, a také používání zastaralých energeticky náročných a ekonomicky nedokonalých technologií. V důsledku toho se ruská rafinace ropy vyznačuje vysokou úrovní spotřeby energie, což negativně ovlivňuje ekonomickou efektivitu průmyslu. Specifická spotřeba energetických zdrojů v provozovaných ruských závodech je 2-3krát vyšší než u jejich zahraničních protějšků. Kapacity ropných rafinérií jsou v Rusku rozloženy nerovnoměrně a iracionálně. Většina ruských rafinérií se nachází ve vnitrozemí, daleko od námořních exportních překladišť, což výrazně snižuje efektivitu exportu ropných produktů. Následek vážné problémy S expanzí odvětví dochází k nárůstu počtu minirafinerií s primární zpracovatelskou kapacitou z 10 na 500 tisíc tg. V současnosti produkují asi 2 % všech ropných produktů vyrobených v zemi. Takové minirafinérie zpravidla provádějí nekvalifikované zpracování ropných surovin a jejich existence výrazně komplikuje ekologickou situaci v regionech. V poslední době existuje tendence ke zlepšení stavu ruského ropného rafinérského průmyslu. Známkou zlepšení je výrazný nárůst investic ruských ropných společností do rafinace ropy, nárůst objemu rafinace ropy, postupné zlepšování kvality vyráběných motorových paliv v důsledku opuštění výroby olovnatých automobilových benzinů a nárůst podíl výroby vysokooktanových benzínů a ekologicky šetrných motorových naft. Celková instalovaná kapacita ruských rafinérií, včetně minirafinerií, je 275,3 milionů tun, ale využívá se jen asi 75 % kapacity – zbytek je nečinný kvůli morálnímu a fyzickému opotřebení zařízení. Baškortostán má největší celkovou kapacitu rafinace ropy; jsou ve vlastnictví společností OJSC Bashneftekhim a OJSC Salavatnefteorgsintez. Obr.39. Rafinace ropy (bez minirafinerií) v ustavujících subjektech Ruské federace v roce 2007, mil. tun Největšími podniky v rafinérském sektoru jsou Omská ropná rafinérie s instalovanou kapacitou primární rafinace ropy 19,5 mil. tun ročně, Rjazaň Ropná rafinerie (18,2 mil. tun), Kirishinefteorgsintez (17,3 mil. tun) a závod Angarské petrochemické korporace v Angarsku (16,4 mil. tun). Mezi ropnými společnostmi je na prvním místě z hlediska instalované kapacity rafinace ropy na začátku roku 2007. obsazené společností OJSC NK Rosněft - 61,4 milionů tun ročně. V roce 2007 byla také lídrem v rafinaci ropy. OJSC NK LUKOIL (40,6 milionů tun) a OJSC Bashneftekhim (32,2 milionů tun) mají menší kapacity. V roce 2007 tuzemské rafinérie obdržely 229,5 milionů tun, tedy asi 48 % vyrobené ropy; to je téměř o 8 milionů tun více než v roce 2006. Z toho bylo zpracováno 227,7 milionu, tedy asi 99,2 % dodaných surovin. Téměř celý se zpracovává ve 27 velkých rafinériích. Nevratné ztráty ropy v ruských rafinériích činily méně než 1 %. Obr. 40. Struktura primární rafinace ropy ruské společnosti v roce 2007, % (bez minirafinerií) Hloubka rafinace ropy v ruských podnicích v roce 2007 činil pouze 71,3 %, včetně rafinérií - 70,9 % (v roce 2006 - 71,7, resp. 71,2 %). U zahraničních továren je hodnota tohoto ukazatele 85-90 % a vyšší. Největší hloubky rafinace bylo dosaženo v závodě OJSC LUKOIL-Permnefteorgsintez (84,1 %), v rafinérii Omsk společnosti Gazprom Neft OJSC (83,3 %) a v rafinérii Novoufimsky společnosti Bashneftekhim OJSC (82,1 %). Faktor složitosti rafinace ropy je nízký, v důsledku čehož má země omezenou schopnost vyrábět kvalitní motorová paliva, přičemž podíl topných olejů na hrubém objemu produkce ropných produktů je stále velmi vysoký – více než 33 %. (ve vyspělých zemích je to v průměru 12 %, v USA asi 7 %). Podíl výroby vysokooktanových benzinů (A-92 a vyšší) na celkové výrobě automobilových benzinů v Ruské federaci však neustále roste; v roce 2007 činil 74,5 %. Obr.41. Produkce ropných produktů v Ruské federaci v roce 2007, mil. tun Obr. 42. Struktura produkce hlavních ropných produktů v Rusku v roce 2007, % V posledních letech řada ruských rafinérií aktivně staví nové komplexy hlubinné rafinace ropy (DOC ). Vakuový hydrokrakovací komplex plynového oleje byl spuštěn v Perm Oil Rafinery (LUKOIL OJSC), komplex pro hydrorafinaci plynového oleje byl spuštěn v Slavněft Yaroslavl Oil Rafinery a vakuový komplex pro hydrorafinaci plynového oleje byl spuštěn v Ryazan Oil Rafinery, ve vlastnictví od TNK-BP. Komplex katalytického krakování byl spuštěn v Nižněkamské rafinérii společnosti TAIF. Uvedení do provozu uvedených rafinačních stanic plynu umožnilo výrazně zvýšit hloubku rafinace ropy a tím snížit množství topného oleje produkovaného rafinérií a výrazně zvýšit objem vyrobených lehkých ropných produktů. Zároveň se v rekonstruovaných rafinériích začaly vyrábět ropné produkty evropské kvality a zlepšila se ekologická situace v oblastech, kde se podniky nacházely. Zprovozněním nových čerpacích stanic se zvýšily objemy výroby motorových paliv u benzinu o více než 1,6 mil. tg au motorové nafty o více než 2,5 mil. tg. Bohužel v procesu modernizace ruské rafinace ropy se domácí vývoj prakticky nepoužívá. Většina technologií a zařízení nezbytných pro zprovoznění nových plynoplynových čerpacích stanic v tuzemských rafinériích je nakupována od předních západních výrobců. Snad jediná výjimka obecné pravidlo se stal projektem výstavby komplexu katalytického krakování v Nižněkamsku, který vyvinuly ruské VNIINP a VNIPIneft. Je známo, že ropa produkovaná v Tatarstánu je těžká, vysoce sirná a její přidávání do exportní směsi Ural má negativní dopad na cenu ruské ropy na světovém trhu. Aby se omezil vývoz ropy s vysokým obsahem síry, je Tatarstán nucen na svém území vybudovat nová zařízení pro místní zpracování surovin. Plánovaná výstavba nového zpracovatelského komplexu v Nižněkamsku společností Tatněfť má kromě cíle snížení prodeje ropy do zahraničí také získat další objemy motorového paliva evropské kvality, které by se v budoucnu mohlo exportovat místo ropy. Obr. 43. Dynamika výroby vysoko- a nízkooktanového benzínu v Ruské federaci v letech 2000-2007, mil. tun V blízké budoucnosti se očekává vstup Ruska do Světové obchodní organizace (WTO), která by měla mít význam dopad na domácí rafinaci ropy. Mezi pozitivní dopady patří potřeba zpřísnění ekologických zákonů a zvýšení požadavků na kvalitu ropných produktů. Zavedením evropských norem (Euro-4, Euro-5) se vytvoří předpoklady pro výrobu vysoce kvalitních motorových paliv a olejů v Rusku. Dalším pozitivním vývojem by mohlo být zlepšení podmínek pro přístup na zahraniční trhy. Současně, aby se stimulovala domácí rafinace ropy k výrobě vysoce kvalitních ropných produktů, je nutné stanovit preferenční sazby spotřební daně na ropné produkty podle norem Euro-4 a Euro-5. Další výhodou je nutnost úpravy ruské legislativy v oblasti certifikace. Mezi nevýhody vstupu Ruska do WTO patří otevření domácího trhu pro zboží a služby, což povede k výraznému zvýšení konkurence zahraničních ropných a strojírenských společností a výrobců zařízení. Je třeba poznamenat, že již dnes 50-70 % katalyzátorů používaných při rafinaci ropy a více než 200 druhů paliv a olejových aditiv nezbytných pro vojenskou a civilní techniku dodávají zahraniční společnosti. Na ruský trh aktivně vstoupili přední světoví poskytovatelé licencí a strojírenské společnosti s významným finančním potenciálem. To vedlo k zastavení zavádění nových domácích technologických procesů rafinace ropy v Rusku, vytlačení ruských projekčních organizací z domácího trhu inženýrských služeb a prudkému nárůstu počtu dovážených zařízení při modernizaci ropných rafinérií. Abychom čelili úplnému převzetí ruského trhu západními firmami, je v první řadě nutné posílit vládní regulaci, aby byl domácí trh chráněn dovozními a vyrovnávacími cly. Důležitým opatřením by mohl být proces konsolidace ruských projekčních organizací. Dnes na ruském trhu rafinace ropy spolu s tradičními projekčními organizacemi s významnými zkušenostmi a technickými možnostmi existují malé společnosti, které nejsou schopny produkovat vysoce kvalitní projektovou dokumentaci. V důsledku toho klesá kvalita průmyslových instalací, ekonomické ukazatele a úroveň bezpečnosti výroby. Pro zlepšení situace na strojírenském trhu je vhodné zpřísnit požadavky na licencování inženýrských činností v Rusku. Analýza trendů ve vývoji domácí rafinace ropy v posledních letech nám umožňuje dospět k závěru, že v tomto odvětví dochází k pozitivním změnám. V řadě závodů byl zahájen proces aktivní modernizace dlouhodobého majetku rafinérií a výstavba nových komplexů hlubinné rafinace ropy. Obecně však v průmyslu zůstává řada problémů, jejichž řešení by podle našeho názoru mohla napomoci následující opatření: - přijetí legislativy zpřísňující požadavky na kvalitu vyráběných ropných produktů; - zavedení daňových pobídek pro modernizaci průmyslu; - posílení pozic předních tuzemských designérských organizací prostřednictvím reorganizace designového trhu; - vytvoření velké tuzemské strojírenské společnosti pro rafinaci ropy a petrochemii; - vytváření podmínek pro rozvoj a implementaci konkurenceschopných domácích technologií, zařízení, katalyzátorů a přísad.„NÁRODNÍ VÝZKUM
POLYTECHNICKÁ UNIVERZITA TOMSK"
Ústav přírodních zdrojů
Pokyny (odbornost) - Chemická technologie
Katedra chemické technologie paliv a chemické kybernetiky
Současný stav rafinace ropy a petrochemie
Vědecký a vzdělávací kurz
Tomsk – 2012
1 Problémy rafinace ropy. 3
2 Organizační struktura rafinace ropy v Rusku. 3
3 Regionální distribuce ropných rafinérií. 3
4 Výzvy v oblasti vývoje katalyzátorů. 3
4.1 Praskající katalyzátory. 3
4.2 Reformní katalyzátory. 3
4.3 Hydroprocesní katalyzátory. 3
4.4 Izomerizační katalyzátory. 3
4.5 Alkylační katalyzátory. 3
Závěry .. 3
Bibliografie.. 3
1 Problémy rafinace ropy
Proces rafinace oleje podle hloubky zpracování lze rozdělit do dvou hlavních fází:
1 rozdělení ropných surovin na frakce lišící se rozsahem teplot varu (primární zpracování);
2 zpracování výsledných frakcí chemickými přeměnami uhlovodíků v nich obsažených a výroba komerčních ropných produktů (recyklace). Uhlovodíkové sloučeniny obsažené v oleji mají určitý bod varu, nad kterým se odpařují. Primární rafinační procesy nezahrnují chemické změny ropy a představují její fyzikální rozdělení na frakce:
a) benzinová frakce obsahující lehký benzin, benzin a naftu;
b) petrolejová frakce obsahující petrolej a plynový olej;
c) získává se topný olej, který prochází dodatečnou destilací (při destilaci topného oleje motorová nafta, mazací oleje a zbytek - dehet).
V tomto ohledu jsou ropné frakce dodávány do sekundárních technologických zařízení (zejména katalytické krakování, hydrokrakování, koksování), které jsou určeny ke zlepšení kvality ropných produktů a prohloubení rafinace ropy.
V současné době rafinace ropy v Rusku výrazně zaostává ve svém rozvoji za průmyslovými zeměmi světa. Celková instalovaná kapacita rafinace ropy v Rusku dnes činí 270 milionů tun ročně. V současné době je v Rusku 27 velkých ropných rafinerií (s kapacitou 3,0 až 19 milionů tun ropy ročně) a asi 200 minirafinerií. Některé z minirafinerií nemají licence Rostechnadzor a nejsou součástí Státní rejstřík nebezpečných výrobních zařízení. Vláda Ruské federace rozhodla: vypracovat předpisy pro vedení registru rafinérií v Ruské federaci Ministerstvem energetiky Ruské federace, kontrolovat minirafinérie z hlediska dodržování požadavků na připojení rafinerií k hlavním ropovodem a/nebo potrubí pro ropné produkty. Velké továrny v Rusku mají obecně dlouhou životnost: počet podniků uvedených do provozu před více než 60 lety je maximum (obrázek 1).
Obrázek 1. - Životnost ruských rafinérií
Kvalita vyráběných ropných produktů výrazně zaostává za světovou úrovní. Podíl benzinu splňujícího požadavky Euro 3.4 je 38 % z celkového objemu vyrobeného benzinu a podíl motorové nafty splňující požadavky třídy 4.5 je pouze 18 %. Podle předběžných odhadů činil objem rafinace ropy v roce 2010 asi 236 milionů tun, přičemž bylo vyrobeno: benzín - 36,0 milionů tun, petrolej - 8,5 milionů tun, motorová nafta - 69,0 milionů tun (obrázek 2).
Obrázek 2. - Rafinace ropy a výroba základních ropných produktů v Ruské federaci, miliony tun (bez)
Zároveň se objem rafinace ropy oproti roku 2005 zvýšil o 17 %, což při velmi nízké hloubce rafinace ropy vedlo k produkci značného množství nekvalitních ropných produktů, po kterých není poptávka. na tuzemský trh a exportují se jako polotovary. Struktura produkce produktů v ruských rafinériích se za posledních deset let (2000 – 2010) prakticky nezměnila a výrazně zaostává za světovou úrovní. Podíl výroby topného oleje v Rusku (28 %) je několikanásobně vyšší než obdobné ukazatele ve světě – méně než 5 % v USA, až 15 % v západní Evropě. Kvalita automobilových benzinů se zlepšuje po změnách ve struktuře vozového parku v Ruské federaci. Podíl výroby nízkooktanového benzínu A-76(80) se snížil z 57 % v roce 2000 na 17 % v roce 2009. Roste i množství nízkosirné motorové nafty. Benzín vyrobený v Rusku se používá hlavně na domácím trhu (obrázek 3).
font-size:14.0pt;line-height:150%;font-family:" times new roman>Obrázek 3. - Výroba a distribuce paliva, miliony tun
Při celkovém objemu exportu motorové nafty z Ruska do zemí mimo SNS ve výši 38,6 milionů tun tvoří motorová nafta Euro-5 asi 22 %, tj. zbývajících 78 % tvoří palivo, které nesplňuje evropské požadavky. Prodává se zpravidla za nižší ceny nebo jako polotovar. S nárůstem celkové produkce topného oleje za posledních 10 let se prudce zvýšil podíl topného oleje prodaného na export (v roce 2009 - 80 % veškeré produkce topného oleje a více než 40 % celkového exportu ropných produktů) .
Do roku 2020 bude mezera na trhu s topným olejem v Evropě pro ruské výrobce extrémně malá, protože veškerý topný olej bude převážně druhotného původu. Doručení do jiných regionů je extrémně nákladné kvůli vysoké složce dopravy. V důsledku nerovnoměrného rozložení průmyslových podniků (většina rafinérií se nachází ve vnitrozemí) se zvyšují náklady na dopravu.
2 Organizační struktura rafinace ropy v Rusku
V Rusku působí 27 velkých ropných rafinérií a 211 moskevských ropných rafinérií. Kromě toho řada závodů na zpracování plynu zpracovává i kapalné frakce (kondenzát). Zároveň je zde vysoká koncentrace výroby – v roce 2010 bylo 86,4 % (216,3 mil. tun) veškerého primárního zpracování kapalných uhlovodíků provedeno v rafinériích, které jsou součástí 8 vertikálně integrovaných ropných a plynárenských společností (VIOC) ( Obrázek 4). Řada ruských vertikálně integrovaných ropných společností - OJSC NK LUKOIL, OJSC TNK- B.P. “, OJSC Gazprom Neft, OJSC NK Rosněfť – vlastní nebo plánují nákup a výstavbu ropných rafinérií v zahraničí (zejména na Ukrajině, v Rumunsku, Bulharsku, Srbsku, Číně).
Objem primární rafinace ropy v roce 2010 nezávislými společnostmi a moskevskými rafinériemi je nevýznamný ve srovnání s vertikálně integrovanými ropnými společnostmi – 26,3 milionu tun (10,5 % celoruského objemu) a 7,4 milionu tun (2,5 %), v tomto pořadí s nakládkou ukazatele recyklace primárních zařízení 94, 89 a 71 %, resp.
Na konci roku 2010 je lídrem v objemu primární rafinace ropy Rosněfť – 50,8 milionů tun (20,3 % z celkového objemu v Rusku). Značné objemy ropy zpracovávají závody LUKOIL – 45,2 mil. tun, Gazprom Group – 35,6 mil. tun, TNK-BP – 24 mil. tun, Surgutneftegaz a Bashneft – každý 21,2 mil. tun.
Největší závod v zemi je Kirishi Oil Rafinery s kapacitou 21,2 milionů tun ročně (Kirishinefteorgsintez OJSC je součástí Surgutneftegaz OJSC); další velké závody jsou také ovládány vertikálně integrovanými ropnými společnostmi: rafinérie Omsk (20 milionů tun) - Gazprom Neft, Kstovsky (17 milionů tun) a Perm (13 milionů tun) - LUKOIL, Jaroslavl (15 milionů tun) - TNK-BP a "Gazprom Neft", Rjazaň (16 milionů tun) -TNK-BP.
Ve struktuře produkce ropných produktů je koncentrace produkce nejvyšší v segmentu benzinů. V roce 2010 zajišťovaly podniky vertikálně integrovaných ropných společností 84 % výroby ropných paliv a olejů v Rusku, včetně asi 91 % výroby automobilového benzínu, 88 % motorové nafty, 84 % topného oleje. Automobilové benziny jsou dodávány především na tuzemský trh, ovládaný především vertikálně integrovanými ropnými společnostmi. Továrny, které jsou součástí podniků, mají nejmodernější strukturu, poměrně vysoký podíl sekundárních procesů a hloubku zpracování.
Obrázek 4. - Primární rafinace ropy velkými společnostmi a koncentrace výroby v ruském ropném rafinérském průmyslu v roce 2010
Technická úroveň většiny rafinérií také neodpovídá vyspělé světové úrovni. V ruské rafinaci ropy zůstává hlavním problémem průmyslu po nízké kvalitě výsledných ropných produktů nízká hloubka rafinace ropy - (v Rusku - 72%, v Evropě - 85%, v USA - 96%) , zaostalá struktura výroby - minimum sekundárních procesů a nedostatečná úroveň procesů zlepšujících kvalitu výsledných produktů. Dalším problémem je vysoká míra opotřebení dlouhodobého majetku a v důsledku toho zvýšená spotřeba energie. V ruských rafinériích má asi polovina všech pecí účinnost 50–60 %, zatímco průměr v zahraničních závodech je 90 %.
Hodnoty Nelsonova indexu (koeficient technologické složitosti) pro většinu ruských rafinérií jsou pod průměrnou hodnotou tohoto ukazatele ve světě (4,4 oproti 6,7) (obrázek 5). Maximální index ruských rafinérií je asi 8, minimum je asi 2, což je způsobeno nízkou hloubkou rafinace ropy, nedostatečnou kvalitou ropných produktů a technicky zastaralým vybavením.
Obrázek 5. - Nelsonův index v rafinériích v Ruské federaci
3 Regionální distribuce ropných rafinérií
Regionální rozmístění podniků, které zajišťují více než 90 % primární rafinace ropy v Rusku, se vyznačuje značnou nerovnoměrností jak na území země, tak z hlediska objemů rafinací ve vztahu k jednotlivým federálním distriktům (FD) (tabulka 1).
Více než 40 % všech ruských kapacit na rafinaci ropy je soustředěno ve federálním okruhu Volha. Největší závody v okrese patří společnosti LUKOIL (Nizhegorodnefteorgsintez a Permnefteorgsintez). Významné kapacity kontrolují Bashneft (skupina podniků Baškir) a Gazprom (skupina Gazprom) a jsou rovněž soustředěny v rafinériích Rosněfť v regionu Samara (Novokuibyshevsky, Kuibyshevsky a Syzransky). Významný podíl (asi 10 %) navíc poskytují nezávislé rafinérie – TAIF-NK Refinery a Mari Rafinery.
V Centrálním federálním okruhu zajišťují zpracovatelské podniky 17 % celkového objemu primární rafinace ropy (s výjimkou Moskevské rafinérie), zatímco vertikálně integrované ropné společnosti (TNK-BP a Slavněfť) představují 75 % objemu a Moskevská rafinérie - 25 %.
Továrny Rosněfť a Gazprom Group působí v Sibiřském federálním okruhu. Rosněfť vlastní velké závody na Krasnojarském území (Achinská rafinérie) a Irkutské oblasti (Angarský petrochemický závod) a Gazprom Group ovládá jeden z největších a high-tech závodů v Rusku – Omskou rafinerii. Okres zpracovává 14,9 % ropy v zemi (bez moskevské rafinérie).
Největší ruská ropná rafinérie Kirishinefteorgsintez (Kirishi Oil Rafinery), stejně jako Ukhta Oil Rafinery, se nachází v severozápadním federálním okruhu, jehož celková kapacita je o něco více než 10 % celoruského čísla.
Přibližně 10 % kapacity primární rafinace ropy je soustředěno v jižním federálním okruhu, přičemž téměř polovinu objemu rafinace (46,3 %) zajišťují podniky LUKOIL.
Ve federálním okruhu Dálného východu se zpracovává 4,5 % ruské ropy. Nachází se zde dva velké závody – Komsomolská ropná rafinérie, kterou ovládá Rosněfť, a Aliance-Chabarovská ropná rafinérie, součást skupiny společností Aliance. Oba závody se nacházejí na území Chabarovsk, jejich celková kapacita je asi 11 milionů tun ročně.
Tabulka 1. - Rozdělení objemů rafinace ropy podle vertikálně integrovaných ropných společností a nezávislých producentů podle federálních distriktů v roce 2010 (bez moskevské rafinérie)
Rozvoj ruského ropného rafinérského průmyslu má v posledních letech jasnou tendenci zlepšovat stav průmyslu. Realizovaly se zajímavé projekty a finanční vektor změnil směr. Během uplynulého 1,5 roku se také ve městech uskutečnila řada důležitých jednání k otázkám rafinace ropy a petrochemie za účasti vedení země. Omsk, Nižněkamsk, Kirishakh a Nižnij Novgorod, Samara. To ovlivnilo přijetí řady včasných rozhodnutí: byla navržena nová metodika pro výpočet vývozních cel (při postupném snižování a zvyšování sazeb na produkty z tmavé ropy, tj. do roku 2013 by sazby měly být stejné a budou činit 60 % daně z ropy) a diferenciace spotřebních daní z automobilového benzinu a motorové nafty v závislosti na kvalitě, byla vyvinuta strategie rozvoje průmyslu do roku 2020 pro rozvoj rafinace ropy s investičním objemem ~1,5 bilionu rublů. a obecné uspořádání zařízení na rafinaci ropy a plynu, jakož i systém technologických platforem pro urychlení vývoje a implementace domácích technologií rafinace ropy, které jsou konkurenceschopné na světovém trhu.
V rámci strategie se plánuje zvýšení hloubky rafinace ropy na 85 %. Do roku 2020 se plánuje, že kvalita 80 % vyrobeného benzínu a 92 % motorové nafty bude splňovat normu EURO 5. Je třeba vzít v úvahu, že v Evropě do roku 2013 budou přísnější ekologické požadavky na paliva odpovídající normě Euro 6 zavedeno alespoň mezi společnostmi, které mají být vybudovány, 57 nových zařízení na zlepšení kvality: hydrorafinace, reformování, alkylace a izomerizace.
4 Výzvy v oblasti vývoje katalyzátorů
Nejmodernější podniky na zpracování ropy a plynu nedokážou bez použití katalyzátorů vyrábět produkty s vysokou přidanou hodnotou. To je klíčová role a strategický význam katalyzátorů v moderní globální ekonomice.
Katalyzátory patří k high-tech produktům, které jsou spojeny s vědeckým a technologickým pokrokem v základních sektorech hospodářství kterékoli země. Pomocí katalytických technologií se 15% hrubého národního produktu vyrábí v Rusku, ve vyspělých zemích - nejméně 30%.
Rozšiřování aplikace makrotechnologií „Katalytické technologie“ je celosvětovým trendem technologického pokroku.
Vysoký účel katalyzátorů ostře kontrastuje s přezíravým přístupem ruského byznysu a státu k jejich vývoji a výrobě. produktů, při jejichž tvorbě byly použity katalyzátory, jejich podíl na nákladech je menší než 0,5 %, což nebylo interpretováno jako ukazatel vysoké účinnosti, ale jako nevýznamné odvětví, které negeneruje velké příjmy.
Přechod země na tržní hospodářství, doprovázený záměrnou ztrátou státní kontroly nad vývojem, výrobou a používáním katalyzátorů, což byla zjevná chyba, vedl ke katastrofálnímu úpadku a degradaci domácího katalyzačního těžebního subodvětví.
Ruské podniky se rozhodly pro použití dovážených katalyzátorů. Dříve neexistující závislost na dovozu katalyzátorů vznikla v rafinaci ropy - 75 %, petrochemii - 60 %, chemickém průmyslu - 50 %, jejíž míra přesahuje kritickou úroveň z hlediska suverenity (schopnost bez dovozních nákupů) zpracovatelského průmyslu země. Z hlediska rozsahu lze závislost ruského petrochemického průmyslu na dovozu katalyzátorů kvalifikovat jako „katalytické léčivo“.
Nabízí se otázka, jak objektivní je tento trend, odráží přirozený proces globalizace nebo jde o expanzi světových lídrů v oblasti výroby katalyzátorů? Kritériem objektivity může být nízká technická úroveň domácích katalyzátorů nebo jejich vysoká cena. Jak však ukázaly výsledky realizace inovativního projektu „Vývoj nové generace katalyzátorů pro výrobu motorových paliv“ Ústavu katalýzy SB RAS a IPPU SB RAS, domácí průmyslové krakovací a reformovací katalyzátory společnosti Lux značky PR-71, provozované v zařízeních ropných společností Gazpromneft a TNK-VR nejenže nejsou horší, ale v řadě parametrů vykazují výhody oproti nejlepší příklady přední národní společnosti na světě za výrazně nižší náklady. Menší účinnost domácích průmyslových katalyzátorů je zaznamenána u hydrozpracování ropných surovin, což v některých případech ospravedlňuje jejich dovoz.
Vzhledem k dlouhodobé absenci dynamiky výrazné modernizace katalyzátorového subodvětví došlo k situaci, kdy se výroba katalyzátorů přesunula do příhraniční oblasti (s převládajícími odhady jejího úplného zániku), nebo v lepším případě byla absorbována. zahraničními firmami. Jak však ukazuje zkušenost (uvedené výše inovativní projekt), i drobná vládní podpora umožňuje realizovat stávající vědecký, technický a inženýrský potenciál k vytvoření konkurenceschopných průmyslových katalyzátorů a odolat tlaku světových lídrů v této oblasti. Na druhou stranu to ukazuje katastrofální situaci, kdy se výroba katalyzátorů ukazuje jako vedlejší a málo zisková oblast činnosti velkých ropných společností. A pouze pochopení výjimečného významu katalyzátorů pro ekonomiku země může radikálně změnit depresivní pozici průmyslu katalyzátorů. Pokud má naše země profesionální inženýrsko-technologický personál a výrobní potenciál, státní podpora a soubor organizačních opatření podnítí poptávku po domácích katalytických technologiích, zvýší produkci katalyzátorů tak nezbytných pro modernizaci ropných rafinérských a petrochemických komplexů, které zase zajistí zvýšení efektivity využívání uhlovodíkových zdrojů.
Níže se zabýváme problémy, které se zdají být relevantní pro vývoj nových katalytických systémů pro nejdůležitější procesy rafinace ropy.
Ve fázi vývoje katalytického krakování destilátové suroviny bylo nejdůležitějším úkolem vytvoření katalyzátorů, které zajistí maximální výtěžnost složek automobilových benzinů. Mnoho let práce v tomto směru odvedl IPPU SB RAS ve spolupráci s ropnou společností Sibneft (v současnosti Gazpromneft). Výsledkem bylo vyvinutí a zahájení výroby průmyslových krakovacích katalyzátorů (poslední řada „Lux“). které se z hlediska chemické struktury a technologie výroby zásadně liší od zahraničních katalytických složení. V řadě výkonnostních charakteristik, jmenovitě ve výtěžku krakovaného benzínu (56 % hm.) a selektivitě jeho tvorby (83 %), jsou tyto katalyzátory lepší než dovážené vzorky.
V současné době jsou v Ústavu polytechniky Sibiřské pobočky Ruské akademie věd ukončeny výzkumné práce na vytvoření katalytických systémů, které poskytují výtěžnost benzínu až 60-62 % se selektivitou na úrovni 85-90 %. Další pokrok v tomto směru je spojen se zvýšením oktanového čísla krakovaného benzínu z 91 na 94 (dle metoda výzkumu) bez výrazné ztráty výtěžnosti produktu, stejně jako se snížením obsahu síry v benzínu.
Další etapa vývoje katalytického krakování v tuzemském petrochemickém průmyslu. použití ropných zbytků (topného oleje) jako surovin bude vyžadovat katalytické systémy s vysokou odolností vůči kovům. Tento parametr je chápán jako stupeň akumulace kovů katalyzátorem ( Ni a V. které jsou ve struktuře porfyrinů obsaženy v uhlovodíkových surovinách) aniž by došlo ke zhoršení jeho výkonnostních charakteristik. V současné době dosahuje obsah kovu v pracovním katalyzátoru 15 000 ppm. Jsou navrženy přístupy k neutralizaci dekontaminačního účinku Ni a V díky vazbě těchto kovů ve vrstvených strukturách matrice katalyzátoru, což umožní překročení dosažené úrovně kovové intenzity katalyzátorů.
Petrochemická verze katalytického krakování, jejíž technologie se nazývá „hluboké katalytické krakování“, je nápadným příkladem procesu integrace rafinace ropy a petrochemie. Podle této technologie jsou cílovým produktem lehké C2-C4 olefiny, jejichž výtěžek dosahuje 45-48 % (hm.). Katalytické kompozice pro tento proces se musí vyznačovat zvýšenou aktivitou, což znamená zahrnutí zeolitů a vysoce kyselých složek nezeolitové struktury do katalytické kompozice. V Ústavu problematiky chemického zpracování SB RAS probíhá relevantní výzkum vývoje moderní generace katalyzátorů hlubokého krakování.
Evoluční rozvoj vědeckých základů přípravy katalyzátorů ve směru chemického návrhu katalytických kompozic jako nanokompozitních materiálů je hlavní činností IPPU SB RAS v oblasti zlepšování a vytváření nových katalyzátorů.
Katalytické systémy založené na složení Pt + Sn + Cl /A1203 a technologie reformního procesu s kontinuální regenerací katalyzátoru poskytují velmi vysokou hloubku aromatizace uhlovodíkové suroviny, která se blíží termodynamické rovnováze. Zdokonalování průmyslových reformingových katalyzátorů v posledních desetiletích bylo prováděno optimalizací fyzikálně-chemických vlastností a úpravou chemického složení nosiče - oxidu hlinitého, především γ modifikace, a také modernizací jeho výrobních technologií. Nejlepší katalyzátorové nosiče jsou homogenně porézní systémy, ve kterých je podíl pórů o velikosti 2,0-6,0 nm alespoň 90 % s celkovým specifickým objemem pórů 0,6-0,65 cm3/g. Je důležité zajistit vysokou stabilitu měrného povrchu nosiče na úrovni 200-250 m2/g, aby se při oxidační regeneraci katalyzátoru jen málo měnil. To je způsobeno skutečností, že měrný povrch nosiče určuje jeho schopnost zadržovat chlór, jehož obsah v katalyzátoru za podmínek reformování musí být udržován na úrovni 0,9-1,0 % (hmot.).
Práce na zlepšení katalyzátoru a technologie jeho přípravy jsou obvykle založeny na modelu aktivního povrchu, ale výzkumníci se často řídí rozsáhlými experimentálními a průmyslovými zkušenostmi nashromážděnými za více než 50 let provozu procesu, počítaje od přechodu k platformingu. instalací. Nový vývoj směřuje k dalšímu zvýšení selektivity procesu aromatizace parafinových uhlovodíků (až na 60 %) a prodloužení prvního reakčního cyklu (nejméně dva roky).
Vysoká stabilita výkonu katalyzátoru se stává hlavní výhodou na trhu reformovacích katalyzátorů. Ukazatel stability je určen dobou trvání generálních oprav reformovacích jednotek, která se za posledních 20 let prodloužila se zlepšováním procesního zařízení ze 6 měsíců na 2 roky a má tendenci se dále zvyšovat. Dosud nebyl vyvinut vědecký základ pro posouzení skutečné stability katalyzátoru. Pomocí různých kritérií lze experimentálně určit pouze relativní stabilitu. O správnosti takového hodnocení z hlediska jeho objektivity pro predikci doby trvání provozu katalyzátoru v průmyslových podmínkách se vedou diskuse.
Domácí průmyslové katalyzátory řady PR, REF, RU z hlediska provozních vlastností nejsou horší než zahraniční analogy. Zvýšení jejich stability však zůstává naléhavou technologickou výzvou.
Procesy hydrozpracování se vyznačují velmi vysokou produktivitou. Jejich integrovaná kapacita dosáhla úrovně 2,3 miliardy tun/rok a tvoří téměř 60 % objemu rafinovaných ropných produktů ve světové ekonomice. Výroba hydroprocesních katalyzátorů 100 tis.t/rok. Jejich sortiment zahrnuje více než 100 značek. Měrná spotřeba katalyzátorů pro hydrozpracování je tedy průměrně 40-45 g/t suroviny.
Pokrok ve vytváření nových hydrodesulfuračních katalyzátorů v Rusku je méně významný než ve vyspělých zemích, kde práci v tomto směru podnítily legislativní normy pro obsah síry ve všech typech paliv. Podle evropských norem je tedy omezený obsah síry v motorové naftě 40-200krát nižší než podle ruských norem. Je pozoruhodné, že tak významného pokroku bylo dosaženo v rámci stejného katalytického složení Ni-(Co)-Mo-S/Al2 03, který se používá v hydrorafinačních procesech již více než 50 let.
K realizaci katalytického potenciálu tohoto systému došlo evolučně, s rozvojem výzkumu struktury aktivních center na molekulární a nano úrovni, objevem mechanismu chemických přeměn heteroatomových sloučenin a optimalizací podmínek a technologie pro příprava katalyzátorů, které poskytují nejvyšší výtěžek aktivních struktur při stejném chemickém složení katalyzátoru. Právě v poslední složce se projevila zaostalost ruských průmyslových hydroprocessingových katalyzátorů, které z hlediska provozních charakteristik odpovídají světové úrovni počátku 90. let minulého století.
Na počátku 21. století se na základě zobecnění údajů o výkonu průmyslových katalyzátorů dospělo k závěru, že potenciál aktivity podporovaných systémů je prakticky vyčerpán. V poslední době však byly vyvinuty zásadně nové technologie pro výrobu kompozic Ni-(Co)-Mo-S , neobsahující žádné nosiče, založené na syntéze nanostruktur míšením (technolog Hvězdy a mlhovina ). Aktivita katalyzátorů byla několikrát zvýšena. Vývoj tohoto přístupu se jeví jako slibný pro vytvoření nové generace hydrorafinačních katalyzátorů. poskytující vysokou (téměř 100%) konverzi heteroatomových sloučenin s odstraněním síry až na stopová množství.
Z mnoha studovaných katalytických systémů se dává přednost sulfatovanému oxidu zirkoničitému s obsahem platiny (0,3-0,4 %). Silně kyselé (jak proton-donor, tak elektrony přitahující) vlastnosti umožňují provádět terčové reakce v termodynamicky příznivém teplotním rozmezí (150-170 °C). Za těchto podmínek i v oblasti vysokých konverzí n-hexan se selektivně izomeruje na dimethylbutany, jejichž výtěžek v jednom běhu závodu dosahuje 35-40 % (hmot.).
S přechodem procesu skeletální izomerace uhlovodíků z malotonážních na bazické se produkční kapacita tohoto procesu ve světové ekonomice aktivně zvyšuje. Ruská rafinace ropy také sleduje globální trendy, především rekonstruuje zastaralé reformní jednotky pro proces izomerizace. Specialisté z JE Neftekhim vyvinuli domácí verzi průmyslového katalyzátoru SI-2, který není technicky horší než zahraniční analogy a již se používá v řadě rafinérií. Pokud jde o vývoj prací na vytvoření nových, účinnějších izomeračních katalyzátorů, lze říci následující.
Konstrukce katalyzátoru vychází z ve větší míře nikoli na syntéze aktivních struktur v souladu s mechanismem procesu, ale na empirickém přístupu. Slibné je vytvořit alternativní katalyzátory k chlorovanému oxidu hlinitému, pracující při teplotách 80-100 °C, které mohou zajistit výtěžnost dimethylbutanů z n-hexan na úrovni 50 % a více. Problém selektivní izomerizace zůstává nevyřešen. n- heptan a n-oktan na vysoce rozvětvené izomery. Zvláště zajímavé je vytvoření katalytických kompozic, které implementují synchronní (koncertní) mechanismus skeletální izomerizace.
Již 70 let se proces katalytické alkylace provádí pomocí kapalných kyselin ( H2S04 a HF ), a po více než 50 let byly činěny pokusy nahradit kapalné kyseliny pevnými, zvláště aktivními v posledních dvou desetiletích. Bylo provedeno velké množství výzkumných prací s použitím různých forem a typů zeolitů impregnovaných kapalnými kyselinami, heteropolykyselinami, ale i aniontově modifikovanými oxidy a především sulfatovaným oxidem zirkoničitým jako superkyselinou.
Dnes nepřekonatelnou překážkou průmyslové implementace alkylačních katalyzátorů zůstává nízká stabilita pevných kyselých kompozic. Důvody pro rychlou deaktivaci takových katalyzátorů jsou 100krát menší počet aktivních center na 1 mol katalyzátoru než v kyselině sírové; rychlé blokování aktivních center nenasycenými oligomery vytvořenými jako výsledek konkurenční oligomerizační reakce; blokování porézní struktury katalyzátoru oligomery.
Dva přístupy k vytvoření průmyslových verzí alkylačních katalyzátorů jsou považovány za docela realistické. První je zaměřena na řešení následujících problémů: zvýšení počtu aktivních center alespoň o 2-10~3 mol/g; dosažení vysokého stupně regenerace – minimálně desetitisíckrát za životnost katalyzátoru.
S tímto přístupem není stabilita katalyzátoru klíčovým problémem. Konstrukční návrh technologie procesu zahrnuje regulaci trvání reakčního cyklu. Řídicím parametrem je rychlost cirkulace katalyzátoru mezi reaktorem a regenerátorem. Na základě těchto principů se spol UOP proces vyvinut Alkylen . navržený pro průmyslovou komercializaci.
Pro implementaci druhého přístupu je nutné vyřešit následující problémy: zvýšit životnost jednoho aktivního centra; spojují procesy alkylace a selektivní hydrogenace nenasycených oligomerů v jednom reaktoru.
Přes určité úspěchy při implementaci druhého přístupu je dosažená úroveň stability katalyzátoru stále nedostatečná pro jeho průmyslové využití. Je třeba poznamenat, že průmyslové alkylační kapacity na pevných katalyzátorech dosud nebyly ve světovém průmyslu rafinace ropy zavedeny. Lze však očekávat, že pokrok ve vývoji katalyzátorů a procesním inženýrství dosáhne v blízké budoucnosti úrovně komercializace pevné kyselé alkylace.
závěry
1. Ropný rafinérský průmysl Ruska je organizačně vysoce koncentrovaným a územně diverzifikovaným odvětvím ropného a plynárenského komplexu, zajišťující zpracování cca 50 % objemu kapalných uhlovodíků vyrobených v zemi. Technologická úroveň většiny továren je i přes modernizaci provedenou v posledních letech výrazně horší než ve vyspělých zemích.
2. Nejnižší indexy složitosti procesu a hloubky rafinace jsou v závodech Surgutneftegaz, RussNeft, Alliance a také v Moskevské rafinérii, zatímco technologické charakteristiky rafinerií Bashneft, LUKOIL a Gazprom Neft jsou v zásadě konzistentní na světové úrovni. Největší rafinerie v zemi, Kirishi Oil Rafinery (kapacita surovin - více než 21 milionů tun) má zároveň nejnižší hloubku zpracování - těsně nad 43%.
3. V posledních desetiletích snížení kapacity primární rafinace ropy ve velkých závodech, včetně Omsku, Angarsku, Ufa, Salavatu, dosáhlo asi 100 milionů tun, zatímco vytvoření velké číslo off-field rafinerie určené především pro primární rafinaci ropy za účelem výroby a exportu tmavých ropných produktů.
4. Během období v souvislosti s rostoucí těžbou ropy v zemi a zvyšující se domácí poptávkou po motorových palivech došlo k rozšíření rafinérských objemů a zvýšení produkce ropných produktů, v důsledku čehož se v roce 2010 zvýšila míra využití kapacit řady společností (podniky LUKOIL, Surgutneftegaz a rafinérie TNK-BP, "TAIF-NK") dosáhly 100 % s průměrným ruským vykazováním. Nemožnost dalšího zvyšování produkce ropných produktů z důvodu rezervní výrobní kapacity vedla v roce 2011 ke zvýšenému napětí a nedostatku na ruském trhu motorových paliv.
5. Pro zvýšení efektivity ruského ropného rafinérského průmyslu a zajištění technologické a regionální rovnováhy ropného komplexu jako celku je nutné:
· pokračovat v modernizaci stávajících rafinérií téměř ve všech regionech země (evropská část, Sibiř, Dálný východ), a pokud budou k dispozici technické možnosti, rozšířit jejich kapacitu na suroviny;
· vybudovat nové high-tech rafinérie v evropské části země (TANECO, Kirishi-2);
· vytvořit systém místních a polních rafinérií a závodů na zpracování plynu ve východní Sibiři (Lenek) a nových rafinérií a petrochemických komplexů pro regionální a exportní účely na Dálném východě (Elizarova Bay).
K vyřešení problémů průmyslu je tedy nezbytná úzká integrace vědy, akademické a univerzitní komunity, ale i obchodu a státu. Taková fúze pomůže Rusku dosáhnout slibné úrovně rozvoje technologií a výroby. To umožní změnit surovinovou orientaci ruské ekonomiky, zajistit výrobu high-tech produktů a prodej technologií konkurenceschopných na světovém trhu a přispěje k zavedení nového ruského vývoje orientovaného na inovace.
Bibliografie
1. Energetická strategie Ruska na období do roku 2020: nařízení vlády Ruské federace ze dne 01.01.2001 [Elektronický zdroj] // Ministerstvo průmyslu a obchodu Ruska - Režim přístupu: http://Svww. minprom. vlád. ru/docs/strateg/1;
2. Cestovní mapa „Využití nanotechnologií v katalytických procesech rafinace ropy“ [Elektronický zdroj] // RUSNANO-2010. Režim přístupu: http://www. rusnano. com/sekce. aspx/Zobrazit/29389;
3. Nové technologie: hloubku rafinace ropy lze zvýšit na 100 % [Elektronický zdroj] // Informační agentura pro ropu a plyn - 2009. - č. 7 - Režim přístupu: http://angi. ru/novinky. shtml? oid =2747954;
4. Problémy a způsoby rozvoje hlubinné rafinace ropy v Rusku. // Vrtání a olej - 2011 - č. 5;
5. , A V. Filimonová. Problémy a perspektivy rafinace ropy v Rusku // World of Petroleum Products - 2011 - č. 8 - str. 3-7;
6., L. Eder. Ropa a plyn z Ruska. Stav a vyhlídky // Ropa a plyn vertikální - 2007 - č. 7 - str. 16-24;
7. Analýza trendů ve vývoji ruského ropného komplexu: kvantitativní odhady, organizační struktura // Mineral Resources of Russia. Ekonomika a management. – 2N 3 .- S. 45-59;
8. .S. Šmatko Obsáhlá odpověď na staré otázky // Ropa RuskaN 2.- S. 6-9;
9. , . Na cestě k vysokým konverzním poměrům // Ropa RuskaN 8 - str. 50-55;
10. Rafinace, neobchodování s ropou // Vrtání a ropa N 5 s. 3-7;
11. P. Studie o stavu a perspektivách zpracování ropy a plynu, chemie ropy a plynu a Ruské federace // , - M.: Ekon-Inform, 20.;
12. E. Teljašev, I. Chajrudinov. Rafinace ropy: nové a staré technologie. // Technologie. Rafinace ropy - 2004 - . 68-71;
13. Chemie olejů a paliv: učebnice / . - Uljanovsk: UlSTU, 2007, - 60 s.;
14. Technologie a zařízení pro procesy rafinace ropy a plynu. Tutorial / , ; Ed. . - Petrohrad: Nedra, 2006. - 868 s.