Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. Вып. 9

УДК 338.242+665.6

О ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ И РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЙ

ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В РОССИИ (обзор)

¹ «Российское энергетическое агентство» Минэнерго России,

129085, г. Москва, пр. Мира д. 105, стр. 1

² Министерство энергетики Российской Федерации,

107996, ГСП-6, г. Москва, ул. Щепкина, д. 42

* E-mail: Korenev@rosenergo.gov.ru

Поступила в Редакцию 27 июля 2020 г.

После доработки 27 июля 2020 г.

Принята к публикации 30 июля 2020 г.

В Российской Федерации до 2035 г. запланирован ввод более 50 установок вторичной переработки

нефти общей стоимостью более 1.5 трлн рублей, для которых понадобится более 120 реакторов,

90 печей, 150 ректификационных колонн. До 70% оборудования для этих установок может быть

произведено на российских заводах, в том числе и за счет использования конструкторских и производ-

ственных мощностей предприятий оборонно-промышленного комплекса, в том числе на предприятиях

ГК «Ростех», ГК «Роскосмос», АО «Алмаз-Антей» и т. д. На основании проведенных исследований

рынка определена доля иностранных технологий, в том числе технологий производства присадок и

катализаторов, в отечественной нефтеперерабатывающей индустрии. В качестве приоритетных

определены технологии, связанные с получением продукции с высокой маржинальностью и наилучши-

ми экологическими характеристиками. Обосновано предложение о внедрении по аналогии с военной

приемкой механизма государственной приемки создаваемых объектов переработки нефти, который

бы позволил обеспечить соблюдение выполнения требований технических заданий при полном или

частичном финансировании разработок государством.

Ключевые слова: переработка нефти; технологическая независимость; катализаторы; технологи-

ческое партнерство

DOI: 10.31857/S0044461820090029

Введение

вторичной переработки нефти и достижение техно-

логического уровня НПЗ наиболее промышленно

В среднесрочной перспективе до 2030-2035 гг. пе-

развитых стран.

ред нефтеперерабатывающей отраслью России стоит

Задачи Российской Федерации в части разви-

задача завершения модернизации нефтеперерабаты-

тия индустрии нефтепереработки ориентированы

вающих заводов (НПЗ) с целью увеличения глубины

на высокотехнологичное интенсивное развитие со-

переработки нефти и выхода светлых нефтепродук-

временных процессов глубокой переработки нефтя-

тов, повышения их качества при максимальном ис-

ного сырья, способных обеспечить национальную

пользовании отечественных технологий и оборудо-

энергетическую безопасность, повысить обеспечен-

вания. Предусматривается ввод более 50 установок

ность современными топливами высших экологиче-

1263

1264

Жданеев О. В. и др.

ских классов и непрерывность процессов производ-

Методологическая часть

ства [1].

В 2018-2019 гг. Министерством энергетики

Среди наиболее значимых проблем отечественной

Российской Федерации в инициативном порядке было

нефтепереработки можно выделить износ основных

проведено анкетирование нефтеперерабатывающих

фондов нефтеперерабатывающих заводов, достигаю-

предприятий России с целью сбора данных по ряду

щий 80% [2], недостаточно высокую обеспеченность

показателей.

отечественными катализаторами процессов нефте-

— Наименование продукции, технологии, ус-

переработки (до 50% катализаторов каталитического

луг (с указанием кодов ОКВЭД в соответствии с

крекинга и практически полностью все катализаторы

ОК 034-2014 (КПЕС 2008), которые структуриро-

гидроочистки дизельного топлива, вакуумного газой-

ваны в рамках двух- или трехуровневой иерархии.

ля и гидрокрекинга на данный момент закупаются у

Иерархия могла быть построена по отраслевому

зарубежных поставщиков [3]).

принципу, технологическим процессам, областям

Большое внимание уделяется автоматизации су-

применения, категориям заказчиков и т. п. Например,

ществующих и вводящихся в строй установок, по

установка вакуумной перегонки классифицировалась

данному направлению российские предприятия за-

по принципу технологического процесса, а депрес-

частую опережают зарубежные [4]. Однако доля оте-

сорно-диспергирующая присадка к дизельным топли-

чественного программного обеспечения в отрасли

вам — по области применения.

нефтепереработки не превышает 5-10%. Порой для

— Доля отечественной продукции в потреблении

покупки отечественного решения заказчик требует

или технологий в применении.

подтверждения эксплуатации на других предприяти-

— Емкость рынка (внутреннее потребление, на-

ях, которое невозможно получить без самого внед-

туральный показатель, оценочная стоимость и др.).

рения.

— Наименование зарубежных производителей.

Дополнительным негативным фактором, оказы-

— Наименование альтернативных зарубежных

вающим воздействие на состояние дел в нефтепере-

производителей.

работке, является ухудшение качества сырой нефти

— Наименование отечественных производителей

[5, 6]. Общая «сернистость» нефти в России ежегодно

(производящих или способных освоить производство

растет с 2007 г. на 0.01%, увеличилась доля добыва-

конкурентоспособной продукции или технологичес-

емой нефти с осложненными реологическими харак-

ких процессов).

теристиками и аномальными качественными парамет-

— Возможности импортозамещения.

рами (нефти Ванкорского месторождения, Западная

— Оценка приоритета.

Сибирь), объем добычи которых достиг 21 млн тонн

— Обоснование критичности (высокая доля им-

(с содержанием серы 0.15% при аномально высоком

порта, высокая доля технологической зависимости,

значении плотности — 876 кг·м^-3 [6]).

критичность с точки зрения национальной безопас-

Еще одним негативным фактором является меж-

ности, влияния на развитие других отраслей и эконо-

страновая и межпродуктовая конкуренция на рынках

мики в целом и т. п.).

сбыта, интенсивное развитие мирового рынка субсти-

— Обоснование возможности/невозможности им-

тутов традиционных моторных топлив за счет вне-

портозамещения.

дрения технологических инноваций может привести

Полученные от компаний данные в части объе-

к уменьшению доли моторных топлив в структуре

мов потребляемой продукции верифицировались по

потребления энергоресурсов.

тендерной документации на электронных торговых

Цель работы — анализ мероприятий, которые

площадках компаний. Потребность в оборудовании

необходимо реализовать на отечественных нефте-

рассчитывалась на основании программ по модер-

перерабатывающих предприятиях для развития

низации НПЗ, заявленных нефтяными компаниями в

технологий нефтепереработки по наиболее пер-

четырехсторонних Соглашениях между нефтяными

спективным направлениям и перестройки системы

компаниями, Федеральной антимонопольной служ-

взаимоотношений между производителями обору-

бой, Ростехнадзором и Росстандартом.

дования, разработчиками технологий, сервисными

компаниями и нефтеперерабатывающими завода-

Обсуждение результатов

ми, а также для выработки наиболее подходящих

отечественным предприятиям нефтепереработки

Международные и российские направления раз-

методов финансирования и развития проектов мо-

вития нефтепереработки. В настоящее время в ми-

дернизации.

ре насчитывается более 800 НПЗ. Их число про-

О приоритетных направлениях и развитии технологий переработки нефти в России (обзор)

1265

должает расти (для сравнения в 2000 г. было 784

и отчасти висбрекинга, каталитического крекинга и

НПЗ). Бум строительства НПЗ в Европе пришелся

гидрокрекинга.

на 1960-1970-е годы, однако мировой энергетиче-

— Интеграция с нефтехимическими производства-

ский кризис 1970-х годов не только снизил прибыль-

ми, при этом продукция НПЗ используется в дальней-

ность переработки нефти, но и обусловил постепен-

ших цепочках переработки нефтехимических заводов.

ный переход Европы на природный газ в структуре

— Управление рисками глобального перепроизвод-

топливно-энергетического баланса (в связи с этим

ства нефтепродуктов, в том числе с помощью инте-

только в 1973-1989 гг. потребление мазута в регио-

грированных решений автоматизации производства,

не уменьшилось в 2 раза).* США и Европа начали

календарного планирования и управления цепями

увеличивать мощности вторичной переработки и

поставок. Реализация данных мер достигается вне-

производство светлых нефтепродуктов и закрывать

дрением новых систем планирования производства,

неэффективные мощности первичной переработки

оптимизацией цепочек поставок, что можно достичь

(табл. 1). Конкуренция НПЗ обусловливала невысо-

посредством повсеместного внедрения элементов

кую операционную маржинальность даже для заво-

Индустрии 4.0 [8]: киберфизических систем, систем

дов Европы, имеющих установки крекинга. Для НПЗ

управления и аналитики, автоматизации и роботизации.

с простой конфигурацией и вовсе была характерна

— Консолидация отрасли и вертикальная интегра-

отрицательная доходность. Рост потребления свет-

ция за счет снижения маржинальности производства

лых нефтепродуктов в Европе и США до настоящего

нефтепродуктов. В ситуации падения маржинально-

времени (исключая послекризисные годы) был обе-

сти нефтепереработки и низкой скорости внедрения

спечен приростом мощностей глубокой переработки

технологий, кардинально увеличивающих прибыль-

и модернизацией в отрасли.

ность предприятий нефтепереработки в условиях

В Европе наблюдается тенденция к снижению

свободного рынка, конкурентоспособными остают-

количества НПЗ (в 2000-2016 гг. — с 148 до 115),

ся крупные игроки данного сегмента. Наблюдается

а в странах Азиатско-Тихоокеанского региона, на-

тенденция прироста единичных нефтеперерабаты-

оборот, к росту (с 229 до 277).** Если для периода

вающих мощностей. Стремление к повышению эф-

1995-2000 гг. был характерен стремительный об-

фективности стимулирует переход к более высокому

щемировой рост количества НПЗ ввиду активного

уровню мощностей, и можно ожидать, что уже в обо-

ввода в эксплуатацию новых мощностей в странах

зримой перспективе многие небольшие НПЗ (заводы)

Азии и Ближнего Востока, то в 2001-2016 гг. этот

столкнутся с падением прибыли и, как следствие,

рост замедлился.

невозможностью компенсировать значительные за-

В последние 15 лет динамика нефтеперерабатыва-

траты, необходимые для высокотехнологичной мо-

ющих мощностей в мире была положительной даже

дернизации.

в условиях глобального кризиса и резкого сниже-

С 2008 г. в Европе объем нефтепереработки сни-

ния цен на нефть в 2014 г. В 2004-2016 гг. прирост

зился на 3 млн барр. в сутки. Для преодоления кри-

мощностей в мире составил 14.6%, что во многом

зиса в отрасли Европа нуждается в дополнительном

обусловлено ростом мощностей в крупных развиваю-

снижении объемов переработки нефти в размере

щихся странах (в Китае и Индии за указанный период

1-1.5 млн барр. в сутки. Однако и этого недостаточ-

66.6 и 60.9% соответственно) [7], в традиционных

но для роста загрузки НПЗ до докризисного уровня.

центрах переработки (России и США) наблюдался

Прогнозы подтверждают, что имеющегося объема

более умеренный рост мощностей.

существующих мощностей нефтепереработки доста-

Основными технологическими направлениями в

точно для удовлетворения мировых потребностей в

нефтепереработке являются следующие.

нефтепродуктах даже до 2035 года.*

— Максимизация глубины переработки НПЗ за

Процессы нефтепереработки являются ресурсо-

счет отказа от производства или максимального сни-

затратными. Снижение стоимости нефтепродуктов

жения производства мазута, что достигается путем

достигается прежде всего минимизацией операци-

внедрения новых углубляющих процессов: замедлен-

онных затрат при производстве топлив, увеличением

ного коксования, гидроконверсии тяжелых остатков

межремонтных интервалов с выводом на техническое

обслуживание отдельных узлов установок нефтепе-

реработки «по состоянию», т. е. не в момент, когда

* BP Statistical Review of World Energy 2017. UK, June

это предусмотрено регламентом, а в срок, когда тому

2017. P. 22-23.

или иному узлу действительно требуется техническое

** World Oil and Gas Review 2017. V. 1. World Oil

Review. Rome, Italy, 2017. P. 70-71.

обслуживание или ремонт.

1266

Жданеев О. В. и др.

Таблица 1

Распределение вторичных процессов переработки нефти по отношению к мощностям первичной переработки

нефти в ведущих странах мира*

Доля вторичных процессов, %

Процесс

РФ

США

Китаи

Япония

Индия

Германия

Термические процессы

10.4

15.2

4.2

2.6

5.3

17.2

Каталитическии крекинг

8.3

29.4

11.1

19.8

10.5

15.5

Гидрокрекинг

4.9

11.7

5.1

1.9

3.5

8.8

Деструктивные процессы, всего

23.6

56.3

20.4

24.3

19.3

41.5

Каталитическии риформинг

8.3

16.5

4.4

14.0

1.0

16.8

Гидроочистка

23.7

78.1

15.8

83.8

3.9

81.7

Алкилирование

0.7

5.6

0.3

1.2

1.6

1.3

Изомеризация

2.6

3.1

0.2

0.4

0.0

3.5

Сумма основных вторичных процессов

58.8

159.7

41.1

123.7

25.8

144.8

Главная задача на период до 2035 г. — это повы-

уровня объема переработки НПЗ Германии в 2.3 раза,

шение качества топлива, что непосредственно связано

США в 2.1 раза, Китая в 2.9 раза, Японии в 2.4 раза и

с новыми экологическими требованиями и межто-

Индии в 2.9 раза. Средняя эквивалентная мощность в

пливной конкуренцией. Так, например, классические

расчете на один завод в России равна 20.6. Это ниже,

виды топлив начинают соперничать на рынке с газо-

чем в США — 104.6, в странах ЕС — 68.9 и средне-

моторным топливом, которое по ряду экологических

мировой — 58.4 (рис. 1).

показателей превосходит традиционное нефтяное [9].

По мощностям первичной переработки нефти

Также ведутся разработки автомобилей, работающих

Россия занимает третье место в мире после США и

на водородном топливе [10]. Использование водорода

Китая, однако по доле вторичных и деструктивных

не только обеспечивает существенное снижение вы-

процессов значительно отстает от ведущих стран

бросов загрязняющих веществ, но и рассматривается

мира (табл. 1), что обусловлено недостатком в схемах

как одно из основных направлений декарбонизации.

российских НПЗ деструктивных процессов, углу-

Поэтому в нефтепереработке основные усилия на-

бляющих переработку мазута. В период до 2035 г. в

правлены на поиск новых технологических решений,

российской нефтеперерабатывающей отрасли пред-

позволяющих повысить экологический класс топлив,

полагается 15%-ный рост первичной переработки

снизить вредные выбросы в атмосферу (СО₂ менее 130,

нефти (с ~285 134 до ~333 000 тыс. тонн) и прогно-

NO_x не более 0.08 г на 1 км пути).** Общее снижение

зируется увеличение числа установок для вторичных

экологической нагрузки также может быть достигнуто

процессов переработки нефти.***

за счет существенного повышения эффективности

— Значительный рост доли процесса гидрокре-

переработки нефти и прежде всего глубины перера-

кинга с ~18 170 до ~35 220 тыс. тонн, что увеличит

ботки (в идеале — до 100%, в настоящий момент в

производство дизельного топлива и авиационного

России этот показатель немного превышает 80% [11]).

керосина.

— Рост доли гидроочистки с

~72 050 до

~102 171 тыс. тонн, что обусловливается возраста-

Технологическое развитие в нефтепереработке

ющими экологическими требованиями к топливам.

Российской Федерации

— Рост доли замедленного коксования с ~11 338

Общий объем переработанной нефти на газопере-

до ~16 943 тыс. тонн, что позволит не только значи-

рабатывающих заводах и мини-НПЗ России составил

тельно увеличить глубину переработки нефти, но и

в 2019 г. 285 млн тонн в год. Средний объем пере-

обеспечить металлургию коксом для производства

работанной нефти на одном НПЗ в 2019 г. составил

электродов. Перспективным также представляется

3.6, максимальный — 20.5 млн тонн. Средний объем

использование полученного кокса в цементной про-

переработки нефти на одном российском НПЗ ниже

мышленности.

* Данные Energy Information Administration.

** Собственное исследование Дирекции технологий

*** Переработка нефти с газовым конденсатом // ТЭК

в ТЭК ФГБУ «Российское энергетическое агентство»

России: Журнал центрального диспетчерского управления

Минэнерго России.

топливно-энергетического комплекса. 2020. № 1. С. 69-70.

О приоритетных направлениях и развитии технологий переработки нефти в России (обзор)

1267

Рис. 1. Эквивалентная мощность по переработке нефти (Equivalent distillation capacity, EDC*) по регионам мира.

— Рост доли процесса изомеризации с ~8074 до

связан с отсутствием планов по увеличению стро-

~10 200 тыс тонн. Увеличение процесса изомериза-

ительства автомобильных дорог или с прогнозиру-

ции связано с увеличением спроса на высокооктано-

емой оптимизацией использования битумов при их

вые компоненты бензина.

строительстве.

— Рост доли процесса каталитического крекинга

— Производство серы возрастет с ~984 до

с ~22 750 до ~ 26 100 тыс. тонн. Увеличение процесса

~2450 тыс. тонн. Увеличение связано с ужесточением

каталитического крекинга связано с увеличением по-

требований по содержанию серы в топливах.

требности в высокооктановых компонентах бензина.

Что касается технологической зависимости от

— Увеличение доли процесса каталитического

импортных технологий, она наименьшая в области

риформинга с ~21 050 до ~24 000 тыс. тонн. Рост свя-

самых простых процессов: первичная переработка,

зан с увеличением потребности в высокооктановых

висбрекинг, деасфальтизация и т. д. Современные

компонентах бензина.

технологии нефтепереработки, например гидрокре-

— Незначительно вырастет производство высоко-

кинг, гидроочистка вакуумного газойля, риформинг с

октановых компонентов бензина по технологии алки-

движущимся слоем катализатора и т. д., в результате

лирования с ~1960 до 2090 тыс. тонн. Несмотря на то

которых получаются продукты с наибольшей маржи-

что в процессе алкилирования получаются высоко-

нальностью и наивысшими экологическими харак-

октановые компоненты бензина с минимальной раз-

теристиками, в России находятся на ранних стадиях

ницей октановых чисел по моторному и исследова-

разработки (уровень технологической готовности не

тельскому методам, технология достаточно сложна в

выше 6) и вряд ли будут реализованы в промышлен-

реализации и экономически не всегда целесообразна.

ности в ближайшие пять-десять лет без существенно-

— Производство метил-трет-бутилового эфира

го роста инвестиций в НИОКР и опытные установки.

вырастет с ~520 до ~630 тыс. тонн. Увеличение свя-

В условиях предстоящей модернизации заводов неф-

зано с необходимостью увеличения производства

тяным компаниям и разработчикам рекомендуется

высокооктановых компонентов бензинов.

обратить внимание на развитие именно этих техно-

— Производство нефтебитума не изменится и

логий в Российской Федерации.

составит ~6800 тыс. тонн. Вероятно, данный факт

Был оценен масштаб и градации емкости рынка

(рис. 2). Полученные результаты являются субъек-

тивными и основываются на анализе отечественных

* EDC = Индекс Нельсона·мощность по первичной

переработке нефти.

и международных тенденций в нефтепереработке.

1268

Жданеев О. В. и др.

Рис. 2. Импортозависимость технологических процессов нефтеперерабатывающих заводов в Российской Федерации.

Наибольшая емкость рынка с высоким потенциалом

Потенциал для разработки отечественных импорто-

импортозамещения имеется практически у всех вто-

замещающих технологий представляется высоким.

ричных процессов (табл. 2), что и позволяет говорить

При этом для улучшения технико-экономического

о работе в этой области как об одном из приоритетов.

обоснования проектов целесообразно повышать экс-

Таблица 2

Масштаб рынка технологических процессов

Емкий внутренний рынок,

Незначительная

Емкий внутренний рынок,

существует экспортный

емкость рынка

высокий потенциал импортозамещения

потенциал для отечественных

технологий

Каталитический ри-

Гидрокрекинг Юнифлекс, гидроочистка вакуумного газойля, изо-

Сероочистка природного газа,

форминг с непре-

меризация, каталитический риформинг, гидрокрекинг вакуум-

непрерывный риформинг

рывной регенера-

ного газойля, изодепарафинизация, изофинишинг, селективная

бензина

цией катализатора,

очистка, депарафинизация, очистка масел, олигомеризация,

алкилирование

атмосферно-вакуумная трубчатка, абсорбционно-газофрак-

ционирующая установка, гидроочистка бензина и дизельного

топлива, производство ароматики, производство гранулирован-

ной серы, каталитический крекинг, получение метил-трет-бу-

тилового эфира, деасфальтизация, висбрекинг, битумное про-

изводство, замедленное коксование

О приоритетных направлениях и развитии технологий переработки нефти в России (обзор)

1269

портный потенциал и иметь возможность провести

полноценную сертификацию в соответствии с меж-

дународными стандартами.

В 2018-2019 гг. Министерством энергетики

Российской Федерации совместно с Дирекцией тех-

нологий в ТЭК ФГБУ «Российское энергетическое

агентство» Минэнерго России была проведена иссле-

довательская работа по планируемому в 2020-2030 гг.

вводу установок вторичной переработки нефти. Был

проведен расчет необходимого оборудования для

строительства данных установок (табл. 3).

В Российской Федерации планируется закупить

для НПЗ большое количество высокотехнологичной

продукции для вновь вводимых установок вторичной

переработки нефти, что может стимулировать разра-

ботки и в этой области.

Рис. 3. Прогноз потребления катализаторов в процессах

По нашим расчетам, с введением новых установок

каталитического крекинга (1), гидроочистки (2), гидро-

также увеличится потребление катализаторов. На

крекинга (3).

рис. 3 представлен прогноз роста потребления наи-

более крупнотоннажных катализаторов.

мость от иностранных поставщиков катализаторов;

В части зависимости от импорта катализаторов

разработана отечественная технология каталитиче-

для процессов нефтепереработки наблюдаются сле-

ского риформинга, но зависимость в части катали-

дующие закономерности (рис. 4): несмотря на то что

заторов риформинга для процесса с неподвижным

существует отечественная технология гидроочистки

слоем — 68%, с движущимся слоем — 100%, оксида

бензина, в России сохраняется существенная зависи-

алюминия для производства катализаторов — 100%;

Таблица 3

Прогноз ввода установок на отечественных нефтеперерабатывающих заводах в 2020-2030 гг.

Основное технологическое

Суммарная

Число

оборудование,* шт

Процесс

мощность,

установок, шт

ректификационная

тыс. тонн/год

реактор

печь

колонна

Изомеризация

2125

Каталитический риформинг

2955

Алкилирование

130

Производство метил-трет-бутилового эфира

152

Каталитический крекинг

3345

Гидроочистка бензина каталитического кре-

4099

кинга

Гидрокрекинг

17050

Гидроочистка дизельного топлива

24572

Комплекс глубокой переработки нефтяных

3400

остатков

Замедленное коксование

5605

Гидроочистка тяжелого газойля

850

Комбинированная установка по гидроочистке

600

бензиновых и дизельных фракции

Комбинированная установка по производству

2200

автомобильного бензина

Итого:

128

158

* Максимальное прогнозируемое количество, не учтены трубопроводы, абсорберы/десорберы, компрессоры, сепара-

торы, теплообменники, внутренние устройства колонн и т. д.

1270

Жданеев О. В. и др.

отработана российская технология гидрокрекинга

нефтепереработки типа Y и ZSM-5; имеется зависи-

вакуумного газойля и гидроочистки бензина, но за-

мость от импорта: катализаторы риформинга для про-

висимость от катализаторов гидрокрекинга и гидро-

цесса с движущимся слоем (необходима разработка

очистки на данный момент практически 100% и пол-

шарикового носителя), катализаторы гидроочистки

ная зависимость по цеолитам для этих катализаторов.

(бензина, керосина, дизельного топлива, вакуумного

В целом, несмотря на то что во многих процес-

газойля), катализаторы гидрокрекинга, катализаторы

сах нефтепереработки используются импортные ка-

производства зимних (арктических) топлив и масел,

тализаторы, отечественные разработки находятся

катализаторы производства водорода (риформинг ме-

на высоком уровне и могут быть использованы на

тана, конверсия оксида углерода, сорбенты выделения

самых современных заводах. Обеспеченность оте-

водорода), особо чистый Al₂O₃, цеолиты [ZSM-11(12)

чественными разработками в области катализаторов

BETA; ZSM-23, SAPO-41] [12].

нефтепереработки следующая: существует надежное

Дальнейшее развитие индустрии нефтеперера-

обеспечение: катализаторы крекинга, катализаторы

ботки в России основано на развитии процесса ги-

риформинга для процесса с неподвижным слоем,

дрокрекинга, что вполне объяснимо с точки зрения

катализаторы изомеризации бензиновых фракций

большой маржинальности производимых в результате

на основе ZrO₂, Al₂O₃, цеолиты для катализаторов

этого процесса дизельного топлива и авиационного

Рис. 4. Зависимость от импорта по катализаторам для производства топлив и масел в Российской Федерации.

О приоритетных направлениях и развитии технологий переработки нефти в России (обзор)

1271

керосина. Предлагается вариант развития индустрии

потребность в данных катализаторах внутри России.

нефтепереработки на основе развития процессов за-

Но это не снимает проблему использования катализа-

медленного коксования и каталитического крекинга,

торов на вновь создаваемых установках и установках,

что позволит в условиях нынешнего кризиса потре-

которые находятся на гарантии.

бления авиационного керосина диверсифицировать

Еще одно преимущество каталитического крекин-

корзину нефтепродуктов.

га — возможность работы установки в различных

Исторически на отечественных нефтеперерабаты-

режимах с приоритетным выпуском бензина, ди-

вающих производствах компоненты бензина полу-

зельного топлива или пропан-пропиленовой фрак-

чали в процессе каталитического риформинга, в то

ции. Таким образом, можно гибко управлять рабо-

время как, например, в США — в процессе катали-

той установки и переключать режимы на тот или

тического крекинга [13]. В риформате массовая доля

иной продукт. Особенно ценным продуктом будет

ароматических углеводородов достигает 70-80%, а

являться пропилен, а тяжелый газойль каталитиче-

в бензинах каталитического крекинга не превышает

ского крекинга (фракция, начинающая кипеть выше

20-25%. Стандарт Евро-5 ограничивает содержание

270°С) из-за большого содержания полициклических

аренов в бензине до 35%.* Применение технологий

ароматических углеводородов (при определенном

изомеризации, алкилирования и каталитического

содержании серы) является подходящим сырьем про-

крекинга позволит снизить концентрацию аренов в

цесса коксования с получением высококачественного

бензине. При большом количестве ароматических

игольчатого кокса, применяемого в металлургии.

соединений в бензине в автомобильных выбросах

С 1 января 2020 г. в силу вступили требования

растет содержание канцерогенных веществ, напри-

Директивы об ограничении максимального содержа-

мер бензпиренов. Высококипящие ароматические

ния серы в судовом топливе на уровне 0.5 мас%,**

компоненты способствуют образованию нагара, а

что приведет к невозможности продажи высокосер-

значит, снижают долговечность двигателя и требуют

нистого мазута на зарубежных рынках. Установками,

применения моющих присадок. Снизить содержание

которые снижают выработку мазута и углубляют пе-

ароматических соединений в бензине каталитическо-

реработку нефти, являются установка замедленно-

го риформинга можно разными способами, например,

го коксования и установка гидроконверсии гудро-

за счет оптимизации самого процесса — при умень-

на (последняя технология разработана Институтом

шении температуры риформинга количество аренов

нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

в риформате сокращается, но при этом становится

[14, 15]).

ниже и октановое число смеси, так что топливо по-

Одним из способов решения проблемы высокого

требует добавления специальных антидетонацион-

содержания серы в бункеровочном топливе является

ных присадок, большая часть которых в настоящее

разбавление остаточных топлив средними дистил-

время запрещена техническим регламентом.* Другой

лятами, которые в том числе прошли гидроочистку

вариант получения высококачественных бензинов —

и содержат минимальное количество серы. Таким

смешение высокооктановых компонентов (бензин

технологическим приемом достигается усреднение

каталитического крекинга, изомеризат, алкилат).

необходимых показателей и достижение содержания

До 2030 г. планируется ввод в строй всего трех

серы не более 0.5 мас%. При реализации такой тех-

установок каталитического крекинга суммарной

нологической схемы могут возникать значительные

мощностью 3345 тыс. тонн (по сырью) в год и семи

риски: при транспортировке топлив различного ге-

установок гидрокрекинга суммарной мощностью

незиса (остаточное топливо содержит значительное

17 050 тыс. тонн (по сырью) в год. Существенная

количество асфальтенов, а средние дистилляты со-

зависимость от поставок импортных катализаторов

держат значительное количество парафинов, которые

гидрокрекинга несет значительные риски переработ-

являются взаимными осадителями) возможно рас-

ки вакуумного газойля на установках гидрокрекинга.

слаивание топлив при транспортировке и хранении

В 2021 г. в Омске планируется запуск катализаторной

и выпадение осадков, которые, во-первых, снижают

фабрики, которая будет производить катализаторы

количество товарного нефтепродукта, а во-вторых,

гидрокрекинга в объеме 2000 т в год, что закроет

значительно затрудняют очистку танков, тем самым

повышая стоимость эксплуатации судов. Для реше-

ния данной проблемы необходимо применять диспер-

* Технический регламент Таможенного союза 013/2011

«О требованиях к автомобильному и авиационному бензи-

ну, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных

** Sulphur 2020 — cutting sulphur oxide emissions. http://www.

двигателей и мазуту» (с изменениями на 19 декабря 2019 г.).

imo.org/en/mediacentre/hottopics/pages/sulphur-2020.aspx

1272

Жданеев О. В. и др.

гирующие присадки, которые не позволяют выпадать

промышленно успешной технологией углубления

в осадок взвешенным веществам и таким образом

переработки нефти является технология замедлен-

предотвращают образование осадка на внутренних

ного коксования. В Российской Федерации до 2030 г.

устройствах танков. Такие присадки приобретаются у

планируется ввод в строй пяти установок замед-

иностранных поставщиков, но необходимо развивать

ленного коксования. Переработка тяжелых остат-

производство аналогичных присадок и на террито-

ков увеличится приблизительно на 30%, что явля-

рии Российской Федерации, для чего необходимо

ется недостаточным для значительного углубления

совершенствовать технологии получения полимеров

переработки нефти и снижения выработки мазута.

и органического синтеза. Данный тип присадок также

Вырабатываемый кокс может быть использован в раз-

может быть использован в качестве диспергирующей

личных индустриях: для производства анодной массы

части в депрессорно-диспергирующих присадках к

при производстве алюминия, в черной металлургии, в

дизельным топливам.

цементной промышленности (бетон, произведенный

Депрессорно-диспергирующие присадки, которые

с использованием кокса, быстрее набирает необходи-

обеспечивают необходимое снижение предельной

мую прочность и имеет лучшие прочностные харак-

температуры фильтруемости и стабильность при хра-

теристики), в качестве топлива.

нении, в настоящее время практически полностью

Переработка гудрона на установках замедленно-

поставляются зарубежными компаниями: Clariant AG

го коксования позволит полностью перейти на про-

(Швейцария), BASF SE (ФРГ), Innospec Inc. (США).

изводство бункеровочного топлива, которое будет

В Российской Федерации на данный момент отсут-

формироваться в основном из тяжелых газойлей кок-

ствуют технологии синтеза сополимера этилена и

сования, гидрокрекинга и каталитического крекинга.

винилацетата заданного молекулярно-массового рас-

Данные продукты не будут содержать серу. Работы

пределения. Рынок данных присадок в Российской

в этом направлении также должны быть связаны с

Федерации (по результатам анализа тендерных тор-

развитием технологий гидрокрекинга остатков.

гов и анализа таможенной отчетности) составляет

6-10 млрд рублей в год. Следует отметить, что де-

Финансирование проектов

прессорные свойства дизельных топлив можно также

улучшать за счет процесса гидроизодепарафиниза-

Мировая практика показывает, что устойчивый

ции, который не только снижает предельную темпе-

экономический рост в такой капиталоемкой отрас-

ратуру фильтруемости, но и одновременно снижает

ли, как нефтеперерабатывающая промышленность,

температуру помутнения. Если же учитывать тот

не может быть обеспечен только за счет точечных

факт, что дизельные топлива, произведенные с ис-

инвестиционных вливаний. Требуются крупномас-

пользованием депрессорно-диспергирующих приса-

штабные инвестиции в основной капитал, обеспе-

док, запрещено использовать для нужд Министерства

ченные надежными долгосрочными источниками их

обороны Российской Федерации по причине более

финансирования. Очевидно, что, опираясь только

низкой стабильности при длительном хранении, то

на собственные ресурсы, проблемы технического

внедрение подобных технологий видится чрезвы-

перевооружения НПЗ на основе новой технологиче-

чайно перспективным. Тем не менее повсеместное

ской базы в среднесрочной перспективе невозможно

внедрение данной технологии также не является ре-

решить без масштабного использования заемного

шением, полностью обеспечивающим импортонеза-

капитала или использования такого инструмента, как

висимость от поставок иностранных поставщиков.

технологические партнерства [16].

Функционирование установок гидроизодепарафи-

Для финансирования проектов по модернизации

низации невозможно без соответствующих катализа-

НПЗ одним из наиболее перспективных вариантов

торов, которые также не производятся в Российской

является индустриальное партнерство. Целью инду-

Федерации. Все это требует развития соответствую-

стриального партнерства является получение знаний

щих технологий.

или «ноу-хау» на основе согласованных усилий раз-

В «Энергетической стратегии Российской Федера-

личных промышленных и (или) исследовательских

ции на период до 2035 года» отмечено, что необхо-

сторон. Проекты, обычно рассматриваемые в инду-

дима «разработка и совершенствование отечествен-

стриальном партнерстве, являются слишком сложны-

ных технологий глубокой переработки «тяжелой»

ми или дорогостоящими для решения одной стороной

нефти, стимулирование увеличения числа процессов

или требуют специальных знаний или оборудования,

глубокой переработки нефтяных остатков на отече-

которое не всегда доступно для отдельных сторон

ственных НПЗ». В настоящее время единственной

(например, гидравлические средства моделирования).

О приоритетных направлениях и развитии технологий переработки нефти в России (обзор)

1273

Нефтегазовые компании в мире все чаще объеди-

Существенную часть программы можно реализовать

няют усилия для разработки технологически слож-

с использованием российских технологий и обору-

ных проектов, осуществление которых в одиночку

дования при условии снижения стоимости капитала,

для них слишком рискованно. Для одновременного

внедрения механизмов ускорения процедур серти-

развития всего диапазона современных технологий

фикации и разрешительной документации на новые

необходим колоссальный объем ресурсов, что может

продукты (включая механизм взаимного признания

негативно сказаться на эффективности работы компа-

результатов испытания), развития национальной ис-

нии, поэтому партнерства в технологической сфере

пытательной инфраструктуры. В противном случае

во многих случаях становятся предпочтительным ва-

предстоящая модернизация будет проведена преиму-

риантом, который позволяет компаниям-участницам

щественно силами зарубежных компаний с исполь-

не только затратить меньше ресурсов, но и разделить

зованием зарубежного программного обеспечения,

риски.

материалов, технологий и оборудования.

Индустриальное партнерство в нефтепереработке

В российской нефтепереработке на данный мо-

может получить развитие по причине того, что ис-

мент наблюдается существенная зависимость от ино-

пользуются компетенции участников из различных

странных комплектующих и материалов в области

отраслей знаний. Так, например, НПЗ не всегда имеет

энергоэффективных теплообменников (пластинчатых,

возможность готовить специалистов необходимой

спиральных), работающих в экстремальных средах;

квалификации «на месте», более целесообразно пору-

высокоточных контрольно-измерительных приборов,

чить данную подготовку профильному ВУЗ. Схожая

включая датчики давления, расходомеры, газоанали-

ситуация складывается и при разработке новых тех-

заторы; в программном обеспечении, включая кален-

нологий, когда привлекаются соисполнители раз-

дарное планирование, цифровые двойники установок

личных частей технологии. В данном случае члены

и завода; катализаторов и присадок, включая ката-

индустриального партнерства заинтересованы в том,

лизаторы риформинга для процесса с движущимся

чтобы разрабатываемая технология функционировала

слоем, катализаторы гидроочистки бензина каталити-

в заданных параметрах.

ческого крекинга, дизельного топлива и вакуумного

Широкое распространение индустриальные парт-

газойля, катализаторы гидрокрекинга, катализаторы

нерства в Российской Федерации на данные момент

гидроизодепарафинизации моторных топлив и масел,

не получили, в частности, по причине того, что ка-

сорбенты для выделения водорода, оксид алюминия

ждая российская компания стремится иметь компе-

для катализаторов риформинга и гидроочистки, цео-

тенции практически во всех отраслях. Таким образом,

литы для катализаторов гидрокрекинга, депрессор-

становится невозможным привлекать сторонних ис-

но-диспергирующие присадки к дизельным топливам,

полнителей, которые являются лидерами в конкрет-

противоизносные присадки к топливам для реактив-

ном направлении, для разработки части проекта. Тем

ных двигателей (авиакеросинов), моющие присадки,

не менее у индустриальных партнерств в нефтепере-

присадки для трансмиссионных, гидравлических и

работке существует целый перечень преимуществ,

моторных масел, депрессорные присадки к судовым,

реализация которых позволит облегчить проведение

остаточным топливам и нефтям. Это требует раз-

модернизации отрасли и разработку новых техноло-

вития соответствующих собственных технологий.

гий. Стороны могут реализовать проект, для которого

Для системного технологического развития от-

у них не хватало финансирования и компетенций, мо-

расли требуется сведение в одном информационном

гут разделять риски и расходы, что значительно сни-

пространстве разработчиков, производителей обору-

жает риск нереализации проекта. Индустриальные

дования, потребителей этого оборудования. Создание

партнерства обычно имеют более обширный доступ

отраслевых центров стандартизации и сертификации

к рынку капитала и возможность апробировать разра-

оборудования и услуг будет способствовать облег-

батываемую технологию в условиях различных НПЗ,

чению внедрения передовых технологий, в том чис-

на различном сырье.

ле включая работу механизма взаимного признания

испытаний и проведения длительных испытаний

в условиях, максимально приближенных к реальным.

Заключение

Считаем целесообразным создание по аналогии с

Проведение крупной модернизации нефтепере-

военной приемкой механизма государственной при-

рабатывающих мощностей в Российской Федерации

емки, который бы позволил обеспечить соблюдение

до 2035 г. связано с вводом значительного коли-

выполнения требований технических заданий при

чества установок вторичной переработки нефти.

полном или частичном финансировании разработок

1274

Жданеев О. В. и др.

государством, а также индустриальных партнерств,

oils: Problems and prospects // Russ. J. Appl. Chem.

что позволит ускорить разработку и внедрение новых

2018. V. 91. N 12. P. 1912-1921.

образцов техники в нефтепереработке, несмотря на

https://doi.org/10.1134/S1070427218120029].

[7]

Выгон Г., Рубцов А., Ежов С., Козлова Д. Система

их высокую капиталоемкость.

«60-66-90-100» и сценарии развития нефтепе-

реработки в России. М.: Энергетический центр

Конфликт интересов

Московской школы управления «Сколково», 2013.

C. 28-29.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

[8]

Тарасов И. В. Индустрия 4.0: понятие, концепции,

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

тенденции развития // Стратегии бизнеса. 2018.

№ 6. С. 57-63.

[9]

Osorio-Tejada J., Llera E., Scarpellini S. LNG: An

Информация об авторах

alternative fuel for road freight transport in Europe //

Жданеев Олег Валерьевич, руководитель Дирекции

WIT Trans. Built Environ. 2015. V. 168. P. 235-246.

технологий в ТЭК ФГБУ «Российское энергетическое

https://doi.org/10.2495/SD150211

агентство» Минэнерго России, к.ф.-м.н.,

[10]

Stančin H., Mikulčić H., Wang X., Duić N. A review on

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5287-4397

alternative fuels in future energy system // Renewable

and Sustainable Energy Rev. 2020. V. 128. ID 109927.

Коренев Владимир Васильевич, директор проек-

https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109927

та Дирекции технологий в ТЭК ФГБУ «Российское

[11]

Основные тенденции развития мирового рынка

энергетическое агентство» Минэнерго России,

нефти до 2030 года. М.: Лукойл, 2017. С. 66.

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1246-043X

[12]

Пинаева Л. Г., Доронин В. П., Белый А. С.,

Рубцов Антон Сергеевич, директор департамента

Лавренов А. В., Капустин В. М., Носков А. С.

переработки нефти и газа Министерства энергетики

Современные катализаторы нефтепереработки:

Российской Федерации,

научно-технический уровень и обеспечение рос-

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8400-6626

сийскими катализаторами предприятий топлив-

но-энергетического комплекса России // Мир не-

фтепродуктов. 2020. № 2. С. 6-16.

Список литературы

[13]

Зорина С. На твердой основе. «Газпром нефть» раз-

[1] Жданеев О. В., Чубоксаров В. С. Техническая поли-

рабатывает безопасную технологию производства

тика нефтегазовой отрасли России: задачи и при-

алкилата // https://www.gazprom-neft.ru/press-center/

оритеты // Энергетическая политика. 2020. № 5.

sibneft-online/archive/2015-october/1109599/

С. 76-91.

[14]

Хаджиев С. Н. Наногетерогенный катализ — но-

[2] Ал Джанаби А. Государственное регулирование в

вый сектор нанотехнологий в химии и нефтехимии

нефтеперерабатывающем секторе // Науч. обозре-

(обзор) // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 1. С. 3-16

ние. 2016. № 24. С. 250-256.

[Khadzhiev S. N. Nanoheterogeneous catalysis: A new

[3] Вильде О. Катализаторы на старте. «Газпром нефть»

sector of nanotechnologies in chemistry and petroleum

начала строительство первого в России современ-

chemistry (а review) // Petrol. Chem. 2011. V. 1.

ного завода по производству катализаторов по

P. 1-15. https://doi.org/10.1134/S0965544111010063 ].

отечественной технологии. https://www.gazprom-

[15]

Хаджиев С. Н., Кадиев Х. М., Зекель Л. А., Кадиева

neft.ru/press-center/sibneft-online/archive/2019-

М. Х. Гидроконверсия тяжелой нефти в присутствии

november/3914083/

ультрадисперсного катализатора // Наногетероген.

[4] Современный НПЗ должен быть цифровым //

катализ. 2018. Т. 3. № 1. С. 18-24. https://doi.

EnergyLand.info. 18.12.2017.

org/10.1134/S2414215818010045 [Khadzhiev S. N.,

http://www.energyland.info/analitic-show-166535

Kadiev Kh. M., Zekel′ L. A., Kadieva M. Kh. Heavy

[5] Осташов А. В.,

Туркин-Мозжерин А. А.

oil hydroconversion in the presence of ultrafine

Обеспечение качества нефти // Деловой журн.

catalyst // Petrol. Chem. 2018. V. 58. N 7. P. 535-541.

Neftegaz.RU. 2020. № 3, 5. С. 1-3.

https://doi.org/10.1134/S0965544118070046 ].

[6] Лядов А. С., Петрухина Н. Н. Добыча и переработка

[16]

Буеави А. Ф. Управление источниками финансиро-

тяжелых нефтей — проблемы и перспективы (обзор) //

вания инвестиций в нефтедобычу в целях эконо-

ЖПХ. 2018. Т. 91. № 12. С. 1683-1692. https://

мического развития // Экономические отношения.

doi.org/10.1134/S0044461818120022 [Lyadov A. S.,

2019. Т. 9. № 1. С. 209-218.

Petrukhina N. N. Extraction and refining of heavy crude

https://doi.org/10.18334/eo.9.1.40498