Что является основой при создании автомобильных бензинов нафта шфлу суг
Нефтехимическое производство XXI века, процессы
и основные продукты
Нефтехимики утверждают, что достаточно оглянуться — и из пяти любых предметов четыре обязательно окажутся продукцией нефтехимического производства. Спорить с этим утверждением практически невозможно, если учесть, что нефтехимия — это пластики и полимеры, резина и синтетическая ткань, лакокрасочные материалы и даже парфюмерия
Нефтехимическое производство — один из вариантов сложной переработки углеводородов. Сырьем здесь, как правило, служат продукты, получившиеся в результате базовых процессов. К особенностям нефтехимии можно отнести то, что она имеет дело только с легкими фракциями углеводородов — от газов до прямогонных бензинов. Именно нафта (бензиновые фракции атмосферной перегонки) в большинстве стран используется в качестве основного нефтехимического сырья. Исключение составляет лишь США, где отдают предпочтение этану.
Следующее по востребованности сырье — сжиженные углеводородные газы (СУГ). Под этим общим названием скрываются как отдельные газы — пропан, бутан или изобутан, так и их смеси. За редким исключением, СУГ получают в процессе разделения широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). ШФЛУ, в свою очередь, выделяется в процессе переработки природного или попутного нефтяного газа, газового конденсата. В российской нефтехимии ШФЛУ иногда используют и как самостоятельное сырье для дальнейших процессов. И наконец, еще один важный вид сырья — этан. Его чаще также получают из попутного нефтяного и природного газа.
Хотя нефтехимическое сырье разнообразно по химическому составу и по своим свойствам, у него есть одна общая характеристика: нафта, ШФЛУ, СУГ — все это алканы* или предельные, насыщенные углеводороды (парафины). С точки зрения химии их молекулы устроены таким образом, что разорвать связи между атомами очень сложно, а значит, алканы — это инертные соединения, плохо вовлекаемые в дальнейшие химические преобразования. Поэтому первая задача нефтехимиков — превратить их в более «дружелюбные» вещества.
Таким классом соединений оказались алкены, они же — олефины. Структурно от парафинов они отличаются меньшим количеством атомов водорода при том же количестве углерода. В результате олефины оказываются более реакционноспособны и даже могут соединяться между собой, образуя длинные молекулярные цепочки — полимеры. Этой способностью не обладают практически никакие исходные соединения, содержащиеся, например, в нафте или ШФЛУ. Существует ряд процессов, в результате которых парафины могут быть преобразованы в олефины, но основной среди них — пиролиз.
Пиролиз
Cамые важные с точки зрения дальнейшей переработки олефины — этилен (с формулой С2Н4) и пропилен (с формулой С3Н6), а пиролиз — главный процесс для их получения. При этом пропилен может производиться еще и в процессе дегидрирования пропана и на НПЗ в процессе каталитического крекинга. Этилен же — достижение исключительно пиролиза.
В дальнейшем простейшие олефины подвергаются полимеризации — реакции соединения одинаковых молекул, или сополимеризации — реакции соединения в одну полимерную цепочку молекул разных олефинов. Молекулярные цепочки полимеров могут содержать тысячи и даже миллионы звеньев.
По данным экспертов, объем мирового потребления полимеров превышает 200 млн тонн в год и лидерство на рынке с довольно большим отрывом держит полиэтилен. В виде бытовых изделий с этим материалом знакомы все, в фабричном же варианте это гранулы белого цвета, которые затем подвергаются термической обработке: полиэтилен крайне пластичен при нагревании и может принимать любые формы.
Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехман, который в 1899 году открыл его случайно в ходе нагревания раствора газа диазометана. В ходе реакции на дне сосуда образовался воскообразный белый осадок. Впрочем, тогда химики не смогли даже выделить из структуры молекулы отдельное звено этилена. К теме вернулись только в 1930-х, когда также случайно в виде осадка полиэтилен получили британские химики. Понимание, что в полимеризации этилена ключевую роль играет кислород, пришло только в 1939 году, после чего был разработан
Вторая мировая война подтолкнула новую индустрию к развитию — полиэтилен использовали для изоляции проводов и изготовления корпусов для радиотехники. После войны полиэтилен стал достоянием гражданской промышленности. В 1957 году в США был произведен первый полиэтиленовый пакет, в 1973 году их выпускалось 11,5 млн штук, а сегодня в мире ежегодно производится несколько триллионов полиэтиленовых пакетов.
Второй по объемам производства полимерный продукт — полипропилен. Он самый легкий и жароустойчивый среди термопластов — эксплуатационные характеристики изделий из полипропилена сохраняются вплоть до 140–150°C. С морозом же дела обстоят хуже, чем у полиэтилена, — в суровом климате детали из полипропилена недолговечны. Зато этот материал химически стоек. Даже концентрированная серная кислота при комнатной температуре оказывает на него слабое действие. Полипропилен используют для изготовления самой разной продукции — от упаковочной пленки и пластиковых боксов до приборных панелей автомобилей. Благодаря его прочности полипропилен сегодня применяют и при дорожном строительстве — для формирования армирующих слоев дорожного покрытия.
Молекула пропилена больше и сложнее, чем этилена, а потому характеристики полимера существенно зависят от того, как в цепочке молекулы располагаются по отношению друг к другу. Из-за невозможности получать продукт со стабильными свойствами полипропилен долгое время не интересовал промышленность. Ситуация изменилась лишь в начале когда итальянский химик Джулио Натта сумел получить катализаторы для реакции полимеризации пропилена, которые смогли косвенно управлять и строением получающихся продуктов. За свое изобретение Натта получил Нобелевскую премию. Уже в 1959 году было освоено производство волокон из полипропилена.
Тогда же разработка собственной технологии получения полипропилена началась на Московском НПЗ. Сначала был опробован метод получения полипропилена из пропан-пропиленовой фракции, а чуть позже сконструирована опытная установка — прообраз будущего оборудования. В промышленных условиях новый пластик начал выпускаться в 1966 году. Существовавшее в советские времена в периметре завода полноценное производство полипропилена сегодня стало совместным предприятием «Газпром нефти» и СИБУРа — НПП « Нефтехимия». А вот сырье попрежнему поступает с завода — это пропан-пропиленовая фракция (ППФ), образующаяся в составе других газов как побочный продукт при каталитическом крекинге вакуумного газойля. Аналогично с Омского НПЗ пропан-пропиленовая фракция идет на завод «Полиом» — еще одно совместное нефтехимическое производство трех компаний: ГК «Титан», СИБУРа и «Газпром Нефти».
Поливинилхлорид — всего лишь третий на рынке, зато, пожалуй, самый известный: аббревиатура ПВХ известна сегодня каждому благодаря использованию этого пластика при производстве стеклопакетов.
С химической точки зрения мономер ПВХ — винилхлорид — это этилен (С2Н4), в котором один из атомов водорода заменен на хлор. Винилом называется углеводородный радикал из двух атомов углерода и трех водорода, но нередко это название применяют и к самому полимеру, и даже к изделиям из него — вспомним виниловые грампластинки.
История ПВХ началась в Германии в 1830-е годы, когда химик Юстус Либих сумел получить новый бесцветный газ со сладковатым запахом — винилхлорид. Позже был описан процесс полимеризации газа, а вот промышленный выпуск ПВХ начался лишь в 1926 году в Америке.
Дегидрирование
В отличие от пиролиза, где на выходе получаются смеси важнейших олефинов, а сам процесс сложен и очень энергоемок, в ходе дегидрирования алканы прпают отдельные компоненты сжиженных углеводородных газов, а сам процесс заклю-чается в «отъеме» у них молекулы водорода (Н2).Так, например, из молекулы пропана (С3Н8) получается пропилен (С3Н6), а из бутана (С4Н10) — бутилен (С4Н8). Многокомпо-нентные продукты пиролиза должны проходить дальнейшее дорогое и сложное фрак-ционирование, в то же время при дегидрировании достаточно отделить целевой оле-фин от исходного, не вступившего в реакцию алкана и незначительного количества побочных продуктов. Среди недостатков процесса можно отметить высокую стоимость его катализаторов и ограниченный состав сырья, требующего предварительного фракционирования.
Поливинилхлорид достаточно прочен, относительно морозостоек, устойчив к щелочам, многим кислотам, маслам и растворителям, почти не горюч и сам по себе нетоксичен. Пленки из ПВХ обладают хорошими барьерными свойствами. Весь этот комплекс свойств обуславливает широчайший спектр применения ПВХ и изделий из него.
По тоннажности три описанных полимера — ПЭ, ПП и ПВХ — занимают более 80% всего мирового рынка полимеров. Оставшаяся доля приходится еще на целый ряд пластиков: хорошо нам известный по пластиковым бутылкам полиэтилентерефталат, по коробочкам для DVD — полистирол и его сополимеры, так называемые АБС-пластики.
Также, говоря о нефтехимической продукции, невозможно не вспомнить о синтетических каучуках, сыгравших огромную роль в развитии цивилизации или как минимум автомобильной промышленности. Каучуки — это те же полимеры, но, в отличие от описанных выше, они не термопласты, а эластомеры, то есть проявляют свои высокоэластичные свойства при тем-пературе эксплуатации. Сегодня синте-тические каучуки занимают примерно 60% рынка каучуков, и эта цифра еже-годно растет.
Эффектный процесс
Мировой тренд на повышение эффективности в условиях жесткой конкуренции и сложной макроэкономики затронул и такую консервативную промышленную сферу как нефтепереработка. Сегодня компании уже не ограничиваются созданием новых катализаторов, обеспечивающих лучшие производственные показатели. В целом ряде стран ведутся разработки новых технологических процессов. Одним из процессов, обеспечивающих производство высокооктанового бензина, может стать ароформинг. «Газпром нефть» приняла непосредственное участие в его создании
Существует стереотип, что все лучшие технологии в нефтепереработке уже изобретены. И НПЗ при достаточном оснащении легко может выпускать востребованный рынком набор продуктов в оптимальных пропорциях, получая при этом максимальную прибыль. Тем не менее и в применяемых сегодня технологических процессах есть узкие места. А именно — получение маловостребованных углеводородных фракций, чьи химические свойства предполагают крайне небольшой перечень сфер полезного использования. Повышение экономической привлекательности таких фракций — одно из направлений развития современной нефтепереработки. Для получения высокооктановых компонентов бензина из низкомаржинальных фракций «Газпром нефть» в партнерстве с резидентом «Сколково» компанией «НГТ-cинтез» разрабатывает уникальную отечественную технологию — ароформинг. В 2018 году пилотный проект перейдет в фазу опытно-промышленных испытаний. В случае успеха новая установка появится на Омском НПЗ.
Из грязи в князи
Ароформинг представляет собой одностадийный каталитический процесс, который позволяет из побочных продуктов нефтепереработки — низкооктанового бензина газового стабильного (БГС) и олефинсодержащего газа (см. глоссарий) — получить основу для производства бензина АИ-92 с октановым числом в диапазоне В качестве третьего сырьевого компонента в технологическом процессе используется доступный и недорогой метиловый спирт.
Традиционно БГС с октановым числом порядка 60 единиц, которого только на Омском НПЗ в результате процессов переработки ежегодно получают более 300 тыс. тонн, считается головной болью нефтепереработчиков. С облагораживанием этого продукта не справляется ни одна из существующих технологий получения товарных бензинов. В составе БГС преобладают высокомолекулярные парафиновые углеводороды С7. Их можно перерабатывать с помощью процессов изомеризации или риформинга. Но в ходе изомеризации не удается повысить октановое число конечного продукта до 90 единиц и больше, а риформинг не обеспечивает снижение содержания бензола до соответствия требованиям стандарта «Евро-5».
Чаще всего БГС направляют на пиролиз, на выходе получая сырье для нефтехимических процессов. Некоторые производители фасуют БГС в качестве растворителя для лакокрасочных изделий. Что касается олефинсодержащего газа, который также называют сухим газом каткрекинга, то его обычно сжигают в заводских печах в качестве топлива. «В составе сырьевой смеси для ароформинга 20% — это олефинсодержащий газ. Таким образом, значительная часть этого газа с Омского НПЗ может быть преобразована в бензиновую фракцию, — отмечает главный специалист управления научно-технического развития департамента развития нефтепереработки и нефтехимии „Газпром нефти“ Валерий Головачев. — У технологии есть еще одно преимущество: она нетребовательна к октановому числу исходного сырья и допускает его широкие колебания, позволяя в любом случае вытянуть в конечном продукте нужный нам октан 90 и выше».
Технологическая эволюция
С точки зрения химии новая технология объединила в себе процессы изомеризации и риформинга, но проходит при более мягких условиях — меньшей температуре и давлении. Весь процесс идет в присутствии катализаторов на основе цеолита. При этом, в отличие от той же изомеризации, катализаторы ароформинга не содержат драгоценных металлов.
Технология, родственная ароформингу, была разработана в нашей стране еще в годах прошлого века. Первый процесс получил название цеоформинг, обозначив таким образом использование цеолитных катализаторов. Цеоформинг был опробован в промышленных условиях и даже внедрен в производство на ряде миниНПЗ, однако широкого применения так и не получил. К вопросу вернулись уже в двухтысячных. Компания «НГТ-синтез» вовлекла в процесс метанол, дав новой технологии название метаформинг. Именно он и стал прообразом ароформинга.
«Специалисты „Газпром нефти“, Омского НПЗ и „НГТ-синтеза“ доработали первоначальную идею, экспериментируя с различными видами низкомаржинального сырья. В результате мы получили собственную разработку, не имеющую аналогов в мире ни по набору технологических решений, ни по эффективности переработки БГС», — говорит Валерий Головачев.
Химики и технологи смоделировали технологию в лабораторных условиях. Следующий шаг — полномасштабные испытания на специально строящейся в Подмосковье опытно-промышленной установке. На ней будут подобраны оптимальные режимы для первого в мире комплекса ароформинга, который по плану может появиться в Омске в 2022 году.
Перспективная экономика
Использование ароформинга в промышленных масштабах предполагает, что от 80 до 90% от объема БГС, направленного на переработку, превратится в высокооктановый бензин, соответствующий стандарту «Евро-5».
Предварительные расчеты, которые будут уточнены по итогам пилотного проекта, оценивают мощность будущей установки ароформинга в 450 тыс. тонн по сырью, а объем инвестиций — в 3,7 млрд рублей. Это сравнительно небольшие капитальные затраты при сроке окупаемости проекта всего в 6 лет. По выполненным расчетам, ни один из рассмотренных альтернативных путей использования БГС не показал подобного результата.
«За счет того, что реакции проходят при сравнительно невысоких температуре и давлении, мы можем спрогнозировать достаточно простую и легкую конструкцию будущей установки. Использование доступного в необходимых количествах сырья и катализатора без содержания драгоценных металлов делает саму технологию экономически крайне привлекательной. Об этом говорят расчеты специалистов „Газпром нефти“ и сторонних экспертов», — объясняет Валерий Головачев.
В 2020 году уточненный инвестпроект должен выйти на стадию реализации. И специалисты уже предрекают технологии успех на рынке.
«Ежегодный рост мирового спроса на бензин превышает 5,5 млн тонн в год, — говорит генеральный директор компании „НГТ-синтез“ Денис Пчелинцев, — при этом производство именно легкой, в том числе сланцевой нафты, малопригодной для традиционных установок риформинга, растет темпами свыше 12 млн тонн в год. Такая ситуация делает легкую нафту очень недорогим исходным сырьем, которое благодаря ароформингу может эффективно использоваться для производства основы высокооктанового бензина». Денис Пчелинцев отметил также, что ароформинг становится все более актуален в странах, где растет добыча легкой сланцевой нефти, в связи с высоким содержанием в ней углеводородов С7. А также в странах, где ужесточаются требования по снижению выбросов парниковых газов и есть экономические преференции в случае вовлечения спиртов, например биоэтанола, в производство автомобильных бензинов. «Новая технология отвечает всем этим требованиям», — подчеркнул директор компании «НГТ-синтез».
Безусловно, у арофоминга существуют перспективы для дальнейшей коммерциализации, и мы планируем детально их изучить после строительства и запуска промышленной установки на Омском НПЗ. Участие в создании этой технологии еще раз свидетельствует о том, что на текущий момент «Газпром нефть» существенно продвинулась в разработке новых процессов в сфере нефтепереработки. Что немаловажно, все внедренные нами к настоящему времени технологии доказали свою окупаемость. Это означает, что научно-техническое развитие может приносить прибыль и компания идет по правильному пути, уделяя НИОКР особое внимание.
В свою очередь, специалисты «Газпром нефти» рассчитывают на интерес к технологии и в России. В этом случае компания имеет все шансы стать первым среди ВИНК лицензиаром технологического процесса.
Глоссарий
• Название олефинсодержащий газ происходит от английского названия этилена — gas olefiant, «маслородный газ». В данном случае имеется в виду газ, образующийся в результате реакций каталитического крекинга.
• Бензол традиционно считается одним из наиболее токсичных углеводородов, входящих в состав автомобильных бензинов. В связи с этим количество бензола в топливе ограничено современными стандартами до минимума.
• Пиролиз — процесс высокотемпературного превращения углеводородов — основной способ получения этилена и пропилена. В промышленных условиях пиролиз углеводородов осуществляют при температурах 800—900°C и при давлениях, близких к атмосферному.
• Ароформинг — одностадийный каталитический процесс, который позволяет из побочных продуктов нефтепереработки — низкооктанового бензина газового стабильного (БГС) и олефинсодержащего газа — получить высокооктановые компоненты для производства бензина АИ-92 с октановым числом в диапазоне В качестве третьего сырьевого компонента в технологическом процессе используется метиловый спирт.
Бизнес-модель
Основные процессы производства
ГАЗОПЕРЕРАБОТКА
Попутный нефтяной газ (ПНГ) –
побочный продукт при добыче нефти.
На газоперерабатывающем заводе его разделяют
на три группы: СОГ (сухой отбензиненный газ), ШФЛУ
и БГС (бензин газовый стабильный, используется
в дальнейшей нефтехимической переработке).
Широкая фракция легких
углеводородов (ШФЛУ)
это смесь газов, которая служит основным
сырьем для производства полимеров.
Альтернатива переработке ПНГ – его сжигание,
которое неэкологично
ГАЗОФРАКЦИОНИРОВАНИЕ
Широкая фракция легких
углеводородов (ШФЛУ)
на этом этапе разделяется на индивидуальные углеводороды и их смеси: пропан, бутан и изобутан.
Углеводородные газы (СУГ)
частично используются в коммунальном хозяйстве
для обогрева домов и в качестве топлива для машин.
Значительная часть СУГ и нафты отправляется на дальнейшую переработку.
ПИРОЛИЗ
Сжиженные
углеводородные газы (СУГ)
подвергаются высокотемпературному
воздействию – пиролизу. В результате исходные
элементы преобразовываются в вещества
с новыми свойствами – мономеры.
Этилен, пропилен и бензол,
полученные в процессе пиролиза, становятся
основным сырьем для производства полимеров.
ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
Молекулы мономеров
на этом этапе собираются в одну цепочку,
в результате чего образуются полимеры.
Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол –
это основные полимеры, которые различными
методами перерабатываются в конечные
изделия.
ПОЛИМЕРЫ ВОКРУГ НАС
Полимерные материалы
сегодня просто незаменимы. Благодаря своей
легкости, прочности, термоустойчивости
и простоте в обработке, они высоко востребованы
при изготовлении автомобилей, бытовой техники,
упаковки, мебели, одежды и многих других
товаров.
Нафта и бензин: в чем разница?
И нафта, и бензин являются нефтепродуктами со схожими свойствами. Основное различие между ними заключается в физико-химических характеристиках и в технологии получения. Нафта – это летучая форма нефти, а бензин – одна из фракций, получаемых при переработке нефтяного сырья.
Нафта
Нафта представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость с характерным запахом. В составе смеси парафины, циклоалканы, ароматические соединения. Нафту производят из каменноугольной смолы, битуминозных песков, сланцевых отложений. Существует технология разрушительной перегонки древесины, которая также позволяет получать летучую углеводородную фракцию.
Существует заблуждение, что нафта – это уайт-спирит. В действительности растворитель является другим продуктом. Нафту не используют в чистом виде. Жидкость подвергают переработке на катализаторах, очистке от сернистых соединений и другим преобразованиям, позволяющим получить высокооктановые компоненты топлива.
На НПЗ нафту получают на первой стадии перегонки сырой нефти. Такое вещество называют «прямогонным». Прямогонную нафту перегоняют в диапазоне температур от 35 до 200 °С, а затем разделяют на легкую и тяжелую фракцию. В легкой форме содержатся углеводороды с 1-6 атомами углерода, а в тяжелой – макромолекулы с 6 и более звеньями. Обе фракции легковоспламеняемые и летучие.
Нафту используют в качестве топлива, растворителя, компонента технологических процессов на промышленных предприятиях. Горючее на основе нафты часто встречается в магазинах в качестве жидкости для розжига углей.
Бензин
Бензин – это одна из фракций нефти, получаемая по технологии перегонки. Жидкость представляет собой смесь углеводородов и технологических добавок, предназначенных для улучшения свойств. Продукт имеет одну модификацию, в составе которой макромолекулы из 4-12 углеродных звеньев. Бензин используют как топливо для ДВС с искровым зажиганием.
Основной характеристикой нефтепродукта является октановое число. Значение этого параметра показывает детонационную стойкость жидкости. Чем выше октановое число, тем качественнее бензин. Раньше для улучшения характеристики применяли свинец, но с ужесточением экологических требований от тяжелого металла пришлось отказаться и перейти на более безопасные технологии.
В процессе сгорания бензина в окружающую среду выделяется множество вредных веществ. Выхлопные газы вызывают смоги, глобальные изменения климата, негативно влияют на природу.
Таким образом, нафта – это одна из летучих форм нефти с широким диапазоном характеристик и большим спектром применения. Бензин – это продукт нефтепереработки, предназначенный для использования в двигателях внутреннего сгорания в качестве топлива.
Для выгодной покупки бензина на АЗС используйте топливные карты.
Другие статьи:
Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы
Московская, Пензенская область.
Начало реализации межсезонного дизельного топлива
Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы
Московская область, Красноярский край, Республика Татарстан.
Моторное масло Rosneft Revolux показало стабильные характеристики при увеличенном пробеге
В течение года в Краснодарском крае проходили испытания премиального моторного масла Rosneft Revolux D4 10W-40.
В Ростове-на-Дону появилась вторая «цифровая» АЗС «Роснефть»
В рамках расширения розничной сети автоматизированных заправок «Роснефть» открыла «цифровую» АЗС в Ростове-на-Дону.
«Роснефть» представила проект «Восток Ойл» зарубежным поставщикам и подрядчикам
«Восток Ойл» поможет в формировании новой нефтегазовой провинции на севере Красноярского края.
Продолжая использовать ruspetrol.ru вы соглашаетесь на использование файлов cookie.
Более подробную информацию можно найти в Политике cookie файлов.
© ООО «РусПетрол», 2007-2021
Воспроизведение материалов сайта
допускается с согласия владельца