Состояние и перспективы развития российской химической и нефтехимической промышленности

РЕЙТИНГ СТРАН ПО ДОБЫЧЕ

НЕФТИ
Данный список 20 стран-лидеров по добыче нефти основан на оценках ЦРУ США на 2014 год, опубликованных во «Всемирной книге фактов» (The World Factbook). Приведены показатели ежедневной добычи нефти в баррелях (при 1 барреле равном в среднем ≈0,1364 тонн нефти).

СА в настоящее время обеспечивает 18% мирового экспорта нефти.
2.

Россия: Является вторым в мире государством, обладающим крупными запасами нефти, газа и угля.
3. США: Обладает 10% мирового производства нефти. Однако импортирует нефть из-за рубежа (Нигерия поставляет в США ежедневно 1,02 млн. баррелей нефти)
4. Китай: Обладая огромными запасами нефти, из-за большого количества населения может обеспечивать только собственные нужды.
5. Иран: Обладает самыми крупными месторождениями нефти и газа в мире.
6. Канада: Ежедневно производит 3 млн. 856 тысяч баррелей нефти, обеспечивает 4% всего мирового экспорта.
7. Мексика крупнейший производитель нефти
8. Объединенные Арабские Эмираты: страна с малочисленным населением, обеспечивая свои нужды, занимается экспортом

риформинг

каталитический крекинг

алкилирование

термические процессы

изомеризация

- гидрокрекинг

Россия

США Италия Франция Германия Япония

Первичная переработка 334 827 117 95 114 250
нефти
Гидрообессеривание 118 448 40 41 50 87
Гидроочистка 1 89 18 10 34 124
Каталит. риформинг 42 176 13 13 20 36
Каталитический крекинг 19 278 15 17 17 37
Термические процессы 27 104 23 8 17 41
Гидрокрекинг 2 71 11 1 6 8
Алкилирование 0,5 54 2 1 1 2
Изомеризация 0,7 32 4 3 3 1

Население, млн. человек 142 309 60 65 81 127

Суммарные мощности производств,

млн. т

областям применения

Выделяют 9 основных групп нефтепродуктов:


1.

Топлива – бензины автомобильные, реактивные,
дизельные, газотурбинные, печные, котельные,
сжиженные газы бытового назначения
2. Нефтяные масла
3. Парафины и церезины
4. Ароматические углеводороды
5. Нефтяные битумы
6. Нефтяной кокс
7. Пластичные смазки
8. Присадки к топливам и маслам
9. Прочие нефтепродукты различного назначении

являющиеся основой для дальнейшего органического синтеза:
Предельные углеводороды: метан; парафины
Непредельные углеводороды: этилен; олефины; ацетилен;
Ароматические углеводороды
Синтез-газ

По назначению продукция основного органического синтеза делится на две большие группы:
Полупродукты или промежуточные продукты — продукты, имеющие крайне ограниченное или не имеющие конечного назначения в промышленности и служащие для дальнейшего синтеза других веществ (например: 1,2-дихлорэтан, 99 % которого идёт на дальнейший выпуск винилхлорида);
Конечные продукты или продукты целевого назначения.

Конечные продукты основного органического синтеза делятся на товарные группы:
Мономеры и основные компоненты полимерных материалов;
Пластификаторы и вспомогательные компоненты полимерных материалов;
Синтетические поверхностно-активные и моющие вещества;
Синтетические виды топлива, смазочные масла и присадки;
Растворители; химические средства защиты растений

жирные (ВСЖ)
Карбоновые кислоты, в том числе синтетические жирные (СЖК);

Кетоны: ацетон, метилэтилкетон (МЭК);
Эфиры, в том числе метилтретбутиловый эфир (МТЭБ)
Алкилбензолы: бензол, толуол, этилбензол, стирол, кумол
Фенолы, нитробензолы
Галогенпроизводные
Синтетический каучук, латексы
Шины, резино-технические изделия (РТИ);
Технический углерод

Этилен — самое производимое органическое соединение в мире; общее мировое производство этилена 2008 году составило 113 миллионов тонн и продолжает расти на 2—3 % в год.
Этилен является ведущим продуктом основного органического синтеза и применяется для получения следующих соединений:
Полиэтилен (1-е место, до 60 % всего объема)
Окись этилена (2-е место, 14 -15 % всего объема)
Дихлорэтан/ винилхлорид (3-е место, 12 % всего объема)
Винилацетат
Стирол
Уксусная кислота
Этилбензол
Этиленгликоль
Этиловый спирт

ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Гидрообессеривание, гидроочистка, используются для повышения качества моторных топлив путем удаления (гидрогенолиза) сернистых, азотистых и кислородных соединений и гидрирования олефинов сырья в среде H2 на алюмокобальт- или никельмолибденовых катализаторах (Т=300 – 400oС, Р=2-4 МРа). Это наиболее распространенный процесс, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей, при котором происходит разложение органических веществ, содержащих серу и азот, при воздействии водорода. Они реагируют с водородом, циркулирующим в системе, с образованием сероводорода и аммиака, которые удаляют из системы. Степень очистки исходного сырья 95—99 % мас. (гидрогенизат). Одновременно образуется незначительное количество бензина. Катализатор необходимо регенерировать.

Р=1- 4 МРа) в среде H2 на алюмоплатиновом катализаторе, происходят химические превращения нафтеновых и парафиновых УВ в ароматичес- кие, в результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов) продукта. Это — современный, широко применяемый процесс для производства высокооктановых бензинов из низкооктано- вых. Риформинг при более низких давлениях в системе и в сочетании с экстрактивной перегонкой или экстракцией растворителями позволяет получать ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы и высшие).  Катализатор необходимо периодически регенерировать. Исключением является процесс платформинга, когда катализатор не регенерируют. Важной особенностью каталитического риформинга является то, что процесс протекает в среде H2, который выделяется так же, как и в реакциях риформинга; избыток водорода удаляют из системы. Этот водород намного дешевле специально получаемого, и его используют в гидрогенизационных процессах нефтепереработки.

давления) на цеолитсодержащих катализаторах, является наиболее эффективным, углубляющим нефтепереработку, процессом,

поскольку позволяет из высококипящих фракций мазута (вакуумного газойля) получить до 40 - 60% высокооктанового компонента автобензина, 10-25% жирного газа, дистиллятные фракции — газойли, используемого, в свою очередь, на установках алкилирования или производствах эфиров для получения высокооктановых компонентов авиа - или автобензинов. Наибольшее распространение получили установки с циркулирующим катализатором в движущемся потоке и псевдоожижженном, или кипящем, слое.

щих нефтяных фракций, мазута, вакуумного газойля (фр.350-500°С) или деасфальтизата для получения бензина, дизельного и

реактивного топлива, смазочных масел, сырья для каталитического крекинга  и др. Проводят в среде H2 при 330—450°С и давлении 5-30 МPа в присутствии никельмолибденовых катализаторов. В процессе гидрокрекинга происходят следующие превращения:
Гидроочистка — из сырья удаляются сера-азотсодержащие соединения;
Расщепление тяжелых молекул углеводородов на более мелкие;
Насыщение водородом непредельных углеводородов.
В зависимости от степени превращения сырья различают:
легкий (мягкий) гидрокрекинг — процесс, проходящий при давлении 5 МРа, температуре 380—400°С и избытке H2 в одном реакторе (1-ой стадии), который направлен на получение дизельного топлива  и сырья каталитического крекинга ;
жесткий гидрокрекинг — процесс, проходящий при давлении 10 МРа и температуре 380—400°С и избытке H2 в нескольких реакторах (стадиях), который направлен на получение  дизельного топлива, керосиновых и бензиновых фракций.

авиационных и автомобильных бензинов. В основе процесса лежит взаимодействие парафиновых

углеводородов с олефиновыми УВ с образованием более высококипящего парафинового углеводорода. До недавнего времени процесс протекал при каталитическом алкилировании изобутана бутиленами в присутствии серной или фтористоводородной кислот. В последнее время изобутан алкилируют также этиленом, пропиленом и даже амиленами, а иногда и смесью этих олефинов.
Изомеризация — процесс превращения (Kt, H2) низкооктановых парафиновых углеводородов, преимущественно фракций С5 и С6 или их смесей, в соответствующие изопарафиновые фракции с более высоким октановым числом. На промышленных установках в соответствующих условиях можно получать до 97—99,7 об.% продуктов изомеризации. Полимеризация — процесс превращения пропилена и бутиленов в жидкие олигомерные продукты, используемые в качестве компонентов автомобильных бензинов или сырья для нефтехимических процессов.

продукции у нас составляет 6-7%, в то время как в

США и странах Евросоюза, использующих привозные нефть и газ, она в два-три раза выше (14-20%). В структуре продукции нашей нефтехимии конечные потребительские товары занимают весьма скромное место, а позиции России на мировом нефтехимическом рынке существенны только в части производства углеводородного сырья и отдельных видов каучуков.

Доля России в мировом производстве некоторых продуктов НГХК

год сжигается более 20 миллиардов кубометров попутного газа. Такое расточительство

недопустимо!»

*Совещание по вопросу развития нефтегазовой отрасли 6 августа 2007г.

ПНГ – мощный ресурс метана для нефтехимии

В.В. Путин*:

Всемирный банк (2004): Объем сожженного ПНГ в РФ 50,7 млрд. куб.м

переработки природного и попутного газа в такие полупродукты, как алкены

и другие, способные заместить источники этих веществ из нефтяного сырья

Основные источники метана:

Природный газ
Попутный нефтяной газ (ПНГ)
Биогаз

попутного газа от соединений серы, СО2 и аминов

Очистка от соединений серы проводится с помощью тканевых сорбционно-активных электрокаталитических электродов. Они поглощают эти соединения, окисляют до сульфат или сульфит-ионов. Очистка от аминов проводится с помощью тканевых сорбентов, проводящих ионы водорода и ионы аммония, а от СО2 – с помощью тканевых сорбентов, проводящих гидроксил и карбонат ионы. Образующиеся соли, например сульфат натрия, карбонат натрия и сульфат аммония переносят в отдельные сборники. Процессы проводятся путем пропускания газа через камеры с тканями при комнатной температуре. Степень очистки – не менее 97%.
Институт физической химии и электрохимии им. Фрумкина РАН. (г. Москва)
2. Каталитическая переработка попутного газа в ценные жидкие продукты
В стационарном слое цеолитсодержащего катализатора превращение газообразных УВ состава С2-С6 в ароматические соединения протекает при Т=600-650°С, Р= 0,2-0,5 МРа. Не требуется присутствие водорода. Получаемый продукт - смесь ароматических углеводородов, состоящая из бензол-толуол-ксилольной фракции (75-80%), одноядерных ароматических углеводородов С9+ (1-3%), нафталина (10-15%) и алкилнафталинов (3-5%). Выход целевого продукта составляет не менее 35% мас., степень превращения – более 50%.
Целевой продукт можно использовать как высокооктановую добавку к низкооктановым бензиновым фракциям для производства товарных автомобильных бензинов, а также для получения путем ректификации индивидуальных ароматических углеводородов – бензола, толуола, ксилолов, нафталина и др. Если переработка ведется непосредственно в местах добычи углеводородного сырья, то полученную жидкую фракцию можно закачивать в магистральный конденсато- или нефтепровод и транспортировать на нефтеперерабатывающие заводы. Побочный продукт – газообразные углеводороды С1-С2 и водород, может использоваться как топочный газ для печей установки или для местных нужд.
Институт химии нефти СО РАН, (г. Томск)
Институт катализа СО РАН, (г. Новосибирск)

химического реактора сверхадиабатического сжатия ХРСС

В качестве одного из путей переработки ПНГ предлагается его некаталитическая конверсия в смеси с воздухом в синтез-газ (смесь H2 и CO) с возможным дальнейшим преобразованием в метанол. Синтез-газ служит исходным сырьем для производства многих химических и нефтехимических продуктов: метанола, аммиака, продуктов оксосинтеза и т.д. Конверсия происходит в реакторе, выполненном на основе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), Т= ~ 1500К, Р = ~50-80 атм. Данный реактор отличается надежностью и простотой в эксплуатации, может функционировать в автономном режиме. Возможна работа ХРСС в составе мобильной, автономной малотоннажной установки по синтезу метанола или при проведении процесса Фишера – Тропша, в котором получается широкий спектр УВ, в том числе синтетическое моторное топливо. С применением таких реакторов возможно продлить период продуктивной эксплуатации низконапорных месторождений газа, доля которых в общем балансе постоянно растет, а также вовлечь в эксплуатацию сотни малоресурсных месторождений.

Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН. г. Москва

4. Получение этилена из углеводородов попутного нефтяного газа (ПНГ)
Созданы новые композитные материалы - высокоэффективные катализаторы получения этилена из метана. Выход этилена достигает 30% в расчете на поданный метан, содержание этилена в продуктах реакции - 10%.

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина г. Москва,
ИОНХ РАН им. Н.С. Курнакова,
ОАО «Газпром».

Разработан способ снижения энергозатрат на перевод газа в газогидратное состояние

и обратно, что позволяет сделать процесс энерговыгодным. Учитывая северное расположение России, температура на нашей территории достаточно длительную часть года низкая, особенно за полярным кругом. Это также способствует энерговыгодости перевода газа в газогидратное состояние, хранению и перевозке газогидратов.

Фонд содействия экономическому развитию имени Байбакова Н.К. (г. Москва)

6. Система генерации синтез-газа для переработки попутного нефтяного газа (ПНГ)
Найдены новые подходы к эффективному решению существующих проблем по переработке ПНГ:
- разработаны основы энергосберегающей новой технологии получения крупногабаритных микроканальных каталитических блоков в виде пластин, цилиндров размером до 1000 мм и более;
- c использованием каталитических блоков нового типа апробирован пилотный генератор синтез-газа высокой производительности, работающий на принципе парциального окисления природного газа. Особенностью генератора является отсутствие энергозатрат при производстве синтез-газа.
Возможно решение следующих задач:
- разработка компактных промышленных генераторов синтез-газа;
- разработка и освоение производства блочных катализаторов повышенной производительности для промышленной переработки природных углеводородов.

ТНЦ СО РАН. (г. Томск)

моторные топлива и другие ценные продукты

Предлагаемый метод включает окислительную конверсию всех компонентов ПНГ в синтез-газ, который затем перерабатывается по известным технологиям в моторные топлива, метанол или другие ценные продукты. Оригинальность данного метода заключается в использовании специальных оксиднометаллических систем, содержащих до 20 % масс. активного кислорода, который способен окислять углеводороды в синтез-газ:
СН4 + МеОх+1 = 2Н2 + СО + МеОх.
Последующая обработка воздухом полностью регенерирует восстановленную систему, т.е. не только повышает содержание активного кислорода до исходного уровня, но и удаляет образовавшийся углерод:
МеОх + 0,5О2 (воздух) = МеОх+1 + азот; С + О2 = СО2.
По данным РФА, эти системы состоят из наноразмерных частиц (25-35 нм), что является необходимым условием достижения обратимости окислительно-восстановительных переходов.

ИОХ РАН (г. Москва)

8. Конверсия природного газа в водород и/или синтез-газ в каталитических реакторах с использованием мембран со смешанной проводимостью
Разработаны оксидные материалы со смешанным, кислородно-ионным и электронным, типом проводимости, проявляющие долговременную устойчивость и высокую эффективность в процессе сепарации кислорода из воздуха и парциального окисления природного газа. Получены основные данные, необходимые для создания компактных, высокоэффективных конверторов метана, ПНГ и биогаза в водород или синтез-газ для последующей переработки в метанол и синтетические углеводороды.

ИХТТ УрО РАН, (г. Екатеринбург)

осуществления химических превращений ПНГ - мембранно-каталитические методы переработки попутных нефтяных

газов в высокоценные химические продукты. Создание наномембранно-каталитических реакторов, являющихся базовым, легко встраиваемым элементом в комплексные технологические процессы нефтегазового комплекса, позволит получать широкий класс высокотехнологичной продукции, например, олефины (этилен, пропилен, бутилены) и ароматические углеводороды (бензол, толуол и др.). Наномембранно-каталитические структуры позволяют одновременно осуществить скоростные селективные реакции (со скоростью и селективностью на порядки выше, чем в обычных условиях) за счет каталитической компоненты и размерных эффектов в нанокапиллярах, обеспечить эффективное разделение и очистку получаемых продуктов при низком энергопотреблении за счет мембранной компоненты. При этом каждая пора наномембранно-каталитической структуры выполняет роль микрореактора, в котором осуществляется единый цикл химических превращений и разделения продуктов реакций.

Технология получения биогаза
Биогаз - это один

из ярких примеров того, как из отходов можно получить золото. Побочные продукты хозяйственной деятельности, после переработки превращаются в экологически чистое газообразное топливо.
Данный цикл утилизации отходов позволяет построить замкнутое производство, на основе фермерского предприятия или городского очистительного сооружения.
Сырьем для производства биогаза могут служить как органическая составляющая твердых бытовых отходов, так и сточные воды, а также жидкие и твердые отходы сельскохозяйственного производства.
Получить биогаз можно в специальном устройстве: биогазовой установке. Это комплекс инженерных сооружений, который состоит из агрегатов и емкостей, предназначенных для хранения и подготовки сырья, непосредственно самого производства биогаза, а также его сбора и очистки, выделения таких побочных продуктов переработки как сухая часть, которая используется для получения высококачественных минеральных удобрений и воды.
Для получения электроэнергии  биогазовая установка  может быть совмещена с минигазотурбинным или другим типом генератора. Для получения не только электро-, но и дополнительно тепловой энергии, биогазовый завод комплектуется когенерационными установками.

– ценное сырье нефтехимии

биржа - 19 700 руб/т (112$/баррель)



Цены на топливо Московского НПЗ (20.05.2013): -Аи-95    

30 000 руб/т -Аи-92 28 400 руб/т -Аи-80 26 000 руб/т -ДТ (Л)   24 900 руб/т

(по российской классификации - класс 3) устанавливает жёсткие требования по

содержанию серы и ароматических углеводородов в автомобильном бензине. Массовая доля серы в бензине Евро-3 не может превышать 150 мг/кг (в Евро-2 - до 500 мг/кг). Ограничивается содержание ароматических углеводородов - не более 42% (Евро-2 - как получится), при этом содержание наиболее вредного ароматического углеводорода - бензола - не может превышать 1% (Евро-2 - до 5%). Соединения серы и продукты сгорания ароматики наносят вред здоровью людей и разрушают двигатели автомобилей. Кроме того, для топлива класса 3 устанавливаются жёсткие нормы содержания спиртов: метанола - не более 5%, этанола - не более 10%. Это ограничение касается и биоспиртов, полученных из растительного сырья. Бензин Евро-3 не может содержать октаноповышающие присадки на основе свинца, железа или марганца, вредящие здоровью людей и создающие нагар на свечах и деталях двигателей.
Требования Евро-3 к дизельному топливу аналогичны. Массовая доля серы - не более 350 мг/кг (Евро-2 разрешает 500 мг/кг), содержание полициклической ароматики - не более 11% (Евро-2 не регламентирует эту норму).
Использование топлива класса Евро-3 на территории России стало обязательным с 1 января 2011 года.

конкурентоспособных на мировом рынке промышленных технологий.
В

частности, специалистами ОАО «ВНИПИнефть» разработана технология вакуумной перегонки мазута, позволяющая получать вакуумные газойли с концом кипения до 580°С на тяжелых фракциях и 600°С – на легких фракциях при низком содержании металлов, а также обеспечивающая выпариваемость дизельного топлива на уровне 99% от потенциала сырья. Технологиявнедрена на НПЗ НК «ЛУКОЙЛ» и «Рос нефть».

Значительный интерес применительно к модернизации российских НПЗ представляет созданная в ОАО «ВНИПИнефть» совместно с ОАО «ВНИИ НП» и «ГрозНИИ» новая отечественная технология каталитического крекинга вакуумного газойля. На основе этой технологии построен комплекс мощностью 880 тыс.т/год с гидроочисткой бензина в ОАО «ТАИФ_НК» (Нижнекамск).

Создан ряд новых перспективных процессов, в настоящее время находящихся на стадии внедрения. К их числу относится разработанное совместно ОАО «ВНИПИнефть», Институтом катализа СО РАН, ЗАО «ВНИИОС», ОАО «НИПИгазопереработка» производство ароматических углеводородов из попутных нефтяных газов с использованием уникального нанопористого катализатора.