Энергетический переход приведет к снижению спроса на нефтепродукты, но расширит возможности удовлетворения растущего спроса на нефтехимическую продукцию.

Многие аналитики прогнозируют, что мировой энергетический переход вскоре приведет к пику использования нефтяного топлива, за которым последует спад. Транспортный сектор находится на переднем крае этой тенденции, и ожидается, что общий мировой спрос достигнет пика в течение следующих одного-двух лет, а затем начнет постепенно снижаться. Бензин испытает наибольшее влияние, поскольку он в основном используется для легковых автомобилей, а рынок этих транспортных средств смещается в сторону электричества. Кроме того, эти транспортные средства подвержены повышению эффективности и изменению потребительских привычек мобильности.

Напротив, спрос на нефтехимическое сырье будет продолжать расти. Основным нефтехимическим сырьем, получаемым из нефти, являются этан, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и нафта. Они в основном используются в производстве полимеров для пластмасс, синтетических волокон и других нефтехимических промежуточных продуктов. Спрос на эти продукты будет продолжать расти с ростом мирового благосостояния.

Эти два события представляют собой двойную проблему для более чем 600 нефтеперерабатывающих заводов мира. Более низкий общий спрос означает меньшую потребность в нефтеперерабатывающих мощностях. В то же время оставшиеся нефтеперерабатывающие мощности должны развиваться, чтобы соответствовать изменению ассортимента продукции для удовлетворения спроса на нефтехимическую продукцию. Нефтеперерабатывающим заводам нужно будет найти способы производить гораздо меньше бензина, немного меньше дизельного топлива и больше реактивного топлива и нефтехимического сырья.

Дальновидные нефтеперерабатывающие заводы уже ищут возможности для корректировки или изменения своих производственных режимов, чтобы удовлетворить растущий спрос на нефтехимическую продукцию, например, за счет увеличения производства нафты, пропилена и риформата — основных компонентов других нефтехимических продуктов. (Нефтеперерабатывающие заводы уже производят некоторое количество нефтехимического сырья, но обычно в объемах, не превышающих 10 процентов от общего объема производства.)

Мировые нефтепереработчики должны фундаментально переосмыслить, как проектируются и эксплуатируются НПЗ. Учитывая, сколько времени требуется для осуществления капитальных вложений и строительства новых заводов, им следует начать этот пересмотр уже сейчас. В этой статье мы рассмотрим новые возможности, доступные для НПЗ с точки зрения технологий и общей стратегии операций.

Нефтеперерабатывающим предприятиям мира необходимо кардинально переосмыслить принципы проектирования и эксплуатации нефтеперерабатывающих заводов.

Переосмысление деятельности нефтеперерабатывающих заводов

В мировом масштабе нефтеперерабатывающие заводы имеют возможность перерабатывать около 100 миллионов баррелей сырой нефти в день. По мере снижения мирового спроса ожидается, что загрузка НПЗ на ключевых рынках Западной Европы и Азии снизится. К середине этого десятилетия загрузка на этих рынках может упасть с текущего уровня в 85 процентов до процентов в районе 70 процентов. Загрузка НПЗ в Северной Америке будет немного выше из-за преимуществ расположения для экспортных рынков и поставок сырой нефти. Но все рынки увидят значительное сокращение прибыли в результате общего снижения загрузки.

В целом, падение использования и рентабельности может привести к закрытию мощностей, что повлияет на наименее эффективные заводы и те, которые в меньшей степени способны адаптироваться к новым требованиям. Этот сценарий оставляет большинство текущих заводов работающими, но с растущим давлением адаптации к новым условиям, несмотря на узкую маржу и сокращение денежных потоков для финансирования изменений.

Многие нефтеперерабатывающие заводы рассматривают возможность перехода от переработки сырой нефти в топливо и вместо этого стремятся перерабатывать сырую нефть в химикаты, хотя немногие начали этот переход всерьез. Часть проблемы заключается в том, что существует широкий спектр подходов, и все они требуют значительных капиталовложений. Мы видим три способа для игроков увеличить нефтехимический выход операций по переработке: изменить отдельные технологические установки, изменить состав технологических установок или построить более прямые заводы по переработке сырой нефти в химикаты.

Новые технологические процессы

Отдельная технологическая установка, которая привлекает наибольшее внимание, — это установка каталитического крекинга (FCC), давняя рабочая лошадка нефтепереработки. FCC — это установка крекинга, которая преобразует вакуумный газойль — высокоплотный, малоценный компонент сырой нефти — в более ценные продукты, такие как бензин. Производство FCC обычно составляет около 40 процентов от общего объема бензина. Бензин из установок, которые используют продукты FCC в качестве сырья для таких процессов, как алкилирование, доводит общий объем до более чем 50 процентов от объема. Бензин FCC содержит нафту и ароматические вещества, которые можно было бы отделить в качестве нефтехимического сырья, но лишь немногие FCC предназначены для этого процесса. FCC также производит легкие олефины, которые некоторые нефтеперерабатывающие заводы могут отделить в качестве нефтехимического сырья, но типичный объем производства относительно невелик. Нефтеперерабатывающие заводы перешли на катализаторы, которые обеспечивают более высокий выход олефинов, но объем производства обычно составляет от 10 до 15 процентов от общего объема.

Новые разрабатываемые технологии могут позволить установкам каталитического крекинга (FCC) производить гораздо более высокие объемы нефтехимической продукции, что, в свою очередь, может привести к увеличению производства олефинов, ароматических соединений и сырья для парового крекинга, такого как сжиженный нефтяной газ и нафта.

Высокожесткий FCC. Этот подход оптимизирует выход пропилена путем корректировки катализаторов, операций и конструкции установки, но он остается традиционной технологией. Он позволяет нефтеперерабатывающим заводам производить нефтехимические продукты из тяжелой нефти, преобразуя низкоценный поток нефтепереработки в высокоценные продукты, подходящие для интегрированных процессов. Он был разработан JX Nippon Oil and Energy Corporation, King Fahd University of Petroleum and Minerals, Axens и Saudi Aramco. В 2019 году южнокорейская S-Oil стала одной из первых компаний, которая коммерциализировала эту технологию.

FCC к паровому крекингу. Индийская компания Reliance Industries намерена использовать паровой крекинг в инновационной многопоточной крекинг-установке, которую она планирует построить. Цель компании — максимизировать выход мономера путем модернизации ненасыщенных легких и тяжелых потоков НПЗ с помощью каталитического крекинга. При эксплуатации ожидается, что сырье, используемое установкой, будет давать около 70 процентов нефтехимических продуктов (24 процента этилена; 33 процента пропилена; и 14 процентов бензола, толуола и ксилола).

Новые конфигурации НПЗ

Помимо изменений отдельных установок, нефтеперерабатывающие заводы могут еще больше сместить выход своей продукции в сторону нефтехимического сырья, изменив состав и расположение технологических установок НПЗ. Типичный современный НПЗ использует десятки технологических процессов, каждый из которых ориентирован на отдельный выход продукта. Коксование, остаточный гидрокрекинг и висбрекинг устраняют остатки; FCC, изомеризация, риформинг и алкилирование максимизируют выход бензина; а гидрокрекинг максимизирует производство дизельного и реактивного топлива. Конкретные изменения в конструкции и работе НПЗ увеличат выход нефтехимической продукции.

Увеличение гидрокрекинга. Гидрокрекинги обычно конкурируют с FCC за одно и то же сырье, при этом гидрокрекинги производят больше (и более высокого качества) дизельного топлива, реактивного топлива и сырья для парового крекинга, такого как сжиженный нефтяной газ и нафта. FCC производят больше (и более высокого качества) бензина. Нефтеперерабатывающие заводы могут увеличить потенциальный объем нефтехимического производства, сохраняя при этом производство дизельного и реактивного топлива, увеличивая мощность гидрокрекинга и переходя к более высокому выходу сырья легких фракций, такого как сжиженный нефтяной газ. Этот процесс также может производить дополнительную нафту.

Максимизация риформинга ароматических соединений. Риформинг — это распространенная технология нефтепереработки, используемая в первую очередь для модернизации низкоценной нафты в более ценный бензин путем повышения ее октанового числа. Риформинг также может использоваться для производства ароматических соединений вместо бензина. Нефтеперерабатывающие заводы могут максимизировать ценность ароматических соединений путем повышения жесткости риформинга, оставляя предшественников бензола в исходном сырье и добавляя блоки разделения и конверсии ароматических соединений на конечном этапе. Этот подход также может дополнять увеличение производства гидрокрекинговой нафты и модификацию FCC для извлечения ароматических соединений.

Некоторые новые НПЗ уже демонстрируют потенциал этой стратегии. Недавно введенный в эксплуатацию нефтехимический завод Hengli Petrochemical в Китае может производить более 40 процентов нефтехимического сырья по сравнению с выходом около 10 процентов для большинства НПЗ. Масштаб этих установок очень велик. Например, Hengli имеет мощность 4,3 млн тонн параксилола в год. Поэтому НПЗ вблизи крупных рынков будут иметь самое сильное ценностное предложение.

Прямая переработка сырой нефти в химикаты

Некоторые игроки рассматривают новые технологии для прямого перехода от сырой нефти к нефтехимии без использования традиционных технологий переработки. Saudi Aramco изучает эту стратегию, стремясь к цели в 70-80 процентов химикатов на каждый баррель сырой нефти. Эти технологии не получили широкого распространения, поэтому фактическая производительность и экономика не совсем понятны. Однако, похоже, что они наиболее привлекательны, когда нацелены на переработку очень легкой сырой нефти.

Различные технологии переработки нефти в химикаты имеют разные затраты и степени преобразования. Самая простая модификация, использующая новую технологию в одной установке FCC, приведет к тому, что до 40 процентов продукции НПЗ будет представлять собой нефтехимические продукты. В качестве альтернативы, использование смеси традиционных технологий, перенастроенных для максимального выхода химикатов, может приблизить долю химикатов к 50–60 процентам от общего объема производства. Объединение этих технологий — перенастройка смеси установок традиционного процесса и использование новых технологий — может поднять выход нефтехимических продуктов до 80 процентов от общего объема производства. Прямое производство сырой нефти в химикаты может обеспечить выход почти 100 процентов химикатов. Цена этих подходов растет с уровнем изменения выхода. Модификации отдельных установок стоят от 50 до 100 миллионов долларов. Полная перенастройка НПЗ может стоить несколько миллиардов долларов.

Выбор правильного пути

Учитывая диапазон подходов, единая стратегия вряд ли подойдет всем нефтеперерабатывающим заводам. Некоторые нефтеперерабатывающие заводы могут не быть кандидатами на масштабный переход на нефтехимию и должны будут рассмотреть другие стратегии для выживания или даже запланировать закрытие своих заводов. Для тех, кто готов к переходу с сырой нефти на химикаты, ряд факторов будет определять их решение о лучшем пути вперед.

Учитывая разнообразие подходов, вряд ли какая-то одна стратегия будет работать для всех нефтеперерабатывающих предприятий.

Перспективы топливного бизнеса

Спрос на некоторые традиционные очищенные виды топлива будет более устойчивым, чем на другие, что позволит некоторым нефтеперерабатывающим заводам переходить на нефтехимию более постепенно или выборочно и при этом оставаться прибыльными. Многие географические рынки увидят отсроченное влияние энергетического перехода из-за сочетания медленных действий правительства и сильного базового экономического роста. Кроме того, нефтехимия — не единственные нетопливные продукты. Специальные продукты, такие как смазочные материалы, асфальт, растворители и воски, могут получить более высокий спрос и стать альтернативными вариантами для нефтеперерабатывающих заводов для увеличения операционных показателей.

Существующая конфигурация и эксплуатация

Не все заводы одинаково хорошо подходят для перехода к более высоким нефтехимическим выходам. Крупные НПЗ обычно находятся в лучшем положении для добавления новых технологических установок, поскольку их масштаб снижает удельные капитальные затраты и обеспечивает большую гибкость в проектировании, размещении и интеграции. Также есть явное преимущество для заводов, которые уже имеют некоторые из наиболее желательных химических процессов (таких как гидрокрекинг и риформинг) и вспомогательных процессов (таких как производство водорода, разделение и обработка ароматических соединений, а также хранение легких фракций). Менее сложные заводы или заводы, которые вложили значительные средства в FCC и другие технологии производства бензина, могут потребовать уровня реконфигурации, сопоставимого со строительством нового завода.

Нефтехимическая интеграция

Многие НПЗ уже получают выгоду от физической интеграции с нефтехимическим заводом и даже размещаются и эксплуатируются как единый объект. Такая интеграция приводит к снижению затрат на обработку и перемещение обменных потоков; лучшей общей оптимизации производительности нефтеперерабатывающего и химического завода; и масштабируемой эффективности затрат на техническое обслуживание и поддержку операций. Хотя этих преимуществ может быть недостаточно, чтобы оправдать строительство нового химического завода на существующем нефтеперерабатывающем участке, НПЗ может потребоваться дальнейшая реконфигурация, чтобы больше сосредоточиться на нефтехимии.

Обеспечение циркулярной экономики

Переход на альтернативные источники энергии и переход к более цикличной цепочке создания стоимости (переработка) предоставит нефтеперерабатывающим заводам новые возможности для интеграции, например, поставку возобновляемого и биологического сырья на нефтехимические предприятия, как это продемонстрировала финская компания Neste в партнерстве с производителями нефтехимической продукции. Кроме того, мы видим возможности для нефтеперерабатывающих предприятий сыграть важную роль в обеспечении передовой переработки пластиковых отходов или интеграции с установками по газификации отходов.

Поскольку спрос на традиционные продукты переработки сырой нефти падает, нефтеперерабатывающие и химические компании должны подумать, как они могут воспользоваться растущей возможностью переработки нефти в химикаты. Чтобы разработать правильную стратегию, нефтеперерабатывающие и химические компании должны будут обдумать свои текущие сильные стороны, возможности и позиционирование. Правильный ответ будет отличаться в зависимости от компании и региональных основ. Однако во всех случаях игрокам важно начать оценивать свои позиции уже сейчас.