Почему так много говорят о переработке сырой нефти в химикаты?

Сырая нефть является основным источником энергии, а переработка нефти является ключевым аспектом глобальной энергетической системы. Транспортное топливо (например, бензин, дизельное топливо и мазут) составляет около 50% доли продукции, производимой на нефтеперерабатывающих заводах. Таким образом, маржа нефтеперерабатывающих заводов, зависящая от разницы между ценами на сырую нефть и нефтепродукты, связана со спросом на транспортное топливо. За последние несколько лет нефтеперерабатывающие заводы столкнулись с колебаниями своей маржи. В настоящее время нефтеперерабатывающие заводы сталкиваются с рядом новых проблем, некоторые из которых описаны ниже:

  • Производство более чистого топлива : Это насущная проблема для нефтеперерабатывающих заводов во всем мире. С более строгими правилами и экологической осведомленностью производство более чистого топлива стало серьезной проблемой, в первую очередь для европейских нефтеперерабатывающих заводов. Недавнее постановление ИМО относительно пределов содержания серы в бункерном топливе оказывает влияние на рыночный спрос на высокосернистое мазутное топливо (HSFO), тем самым побуждая нефтеперерабатывающие заводы исследовать альтернативные рынки (например, производство электроэнергии, печное топливо и т. д.) для HSFO. Это также способствует значительной модернизации нефтеперерабатывающих заводов.
  • Плато спроса на транспортное топливо: Согласно прогнозу МЭА относительно спроса на нефть, ожидается, что объемы топлива выйдут на плато к 2030 году. Одной из основных причин этого является проникновение электромобилей и возросшее использование альтернативных технологий привода для коммерческих автомобилей. С падением спроса на транспортное топливо и ужесточением правил нефтеперерабатывающие заводы вынуждены искать способы повышения выхода высокоценных продуктов на нефтеперерабатывающих заводах, чтобы оставаться прибыльными в ближайшем будущем. Поэтому нефтеперерабатывающие заводы больше внимания уделяют высокорентабельным химикатам, чем транспортному топливу. 

Интеграция нефтехимии с нефтепереработкой

На сегмент нефтехимии приходится 14% и 8% от общего первичного спроса на нефть и газ соответственно. Нефтеперерабатывающие заводы изучают интеграцию нефтехимических комплексов с НПЗ, поскольку ожидается, что нефтехимическая промышленность будет расти в ближайшем будущем, в первую очередь, из-за возросшего спроса на пластмассы в развивающихся странах. Новые мощности по переработке на Ближнем Востоке и в Азии сосредоточены на интеграции нефтехимических комплексов с НПЗ. На рисунке 2 представлена ​​блок-схема типичного интегрированного нефтехимического и НПЗ комплекса.

Выход нефтехимического сырья зависит от сложности НПЗ. Интегрированный комплекс, такой как Petro Rabigh или Sadara в Саудовской Аравии, может достичь 17–20% конверсии в химикаты. Однако технология переработки сырой нефти в химикаты обеспечивает более 40% конверсии в химикаты.

Переработка сырой нефти в химикаты

Традиционная установка НПЗ была больше ориентирована на максимизацию производства транспортного топлива. Технология переработки сырой нефти в химикаты (COTC) позволяет напрямую перерабатывать сырую нефть в высококачественные химические продукты вместо традиционного транспортного топлива. Она позволяет производить химикаты, превышающие 70–80 % от барреля химического сырья, в отличие от ~10 % в неинтегрированном комплексе НПЗ. На рисунке 3 показан уровень интеграции на НПЗ.

Большинство заводов COTC, которые были запланированы или уже начали работу, находятся в Китае или на Ближнем Востоке. Выбор технологии для завода COTC зависит от типа сырья, доступного для переработки, и конечных продуктов, производимых на нефтеперерабатывающих заводах. Заводы COTC в первую очередь ориентированы на увеличение выхода легких олефинов или ароматических соединений, таких как бензол, толуол и ксилол. Отмечено, что на заводах COTC в основном используются следующие три стратегии, перечисленные ниже.

Прямая переработка сырой нефти в паровом крекинге: Технология парового крекинга используется для производства этилена и небольшой части пропилена. Эта технология развивалась с течением времени, и ведутся разработки для переработки различного сырья, т. е. нафты, газойля и этана. Прямое использование сырой нефти в паровом крекинге для производства легких олефинов не было успешным из-за образования кокса и загрязнения крекеров. Однако в последнее время были предприняты попытки использовать легкую сырую нефть в паровом крекинге. Процесс требует предварительной подготовки сырой нефти перед ее подачей в паровой крекинг. ExxonMobil внедрила такую ​​технологию на своем нефтеперерабатывающем заводе, расположенном в Сингапуре. Shell запатентовала похожую технологию с изменениями в способе предотвращения образования кокса на стенках парового крекинга.

Интегрированная гидрообработка/деасфальтизация и паровой крекинг: Saudi Aramco подала патенты, ориентированные на интегрированный процесс производства олефинов, включающий гидрообработку/деасфальтизацию и паровой крекинг. Этап гидрообработки/деасфальтизации производит высокопарафинистый, деасфальтированный и деметаллизированный поток, который впоследствии может быть обработан в установке парового крекинга.

Переработка средних дистиллятов и остатков с использованием технологии гидрокрекинга: этот тип стратегии переработки принят компанией Hengli Petrochemical Ltd. Он включает гидрокрекинг дизельного топлива и продуктов из установки вакуумной перегонки для получения потока нафты, который впоследствии может быть переработан для получения ароматических соединений.

Обзор проектов/заводов COTC

Большинство заводов/проектов COTC, которые начали работу или планируют начать работу, находятся в Китае и на Ближнем Востоке. Заводы, расположенные в Китае, в большей степени ориентированы на производство параксилола. Таблица 1 показывает текущее состояние заводов COTC.

ExxonMobil COTC: ExxonMobil использует свою запатентованную технологию, которая позволяет перерабатывать легкую сырую нефть непосредственно в паровой крекинг-установке, производя высококачественное нефтехимическое сырье. Она была официально запущена как первая в мире химическая установка, которая перерабатывает сырую нефть в Сингапуре в 2014 году. Процесс включал предварительный нагрев сырой нефти, частичное испарение нагретой сырой нефти в испарительном резервуаре и подачу пара из испарительного резервуара в паровую крекинг-установку для производства этилена, пропилена и связанных с ними продуктов. Этот процесс позволяет ExxonMobil использовать спред сырой нафты. Он экономически выгоден, в основном в случае легкой сырой нефти с низким содержанием остатков. Ключевым преимуществом процесса является то, что он требует низких капиталовложений на проект. Однако количество производимых химикатов ограничено по сравнению с заводами/проектами, которые действуют или планируются в Китае и на Ближнем Востоке.

Hengli’s Refinery-Paraxylene Complex: Завод, запущенный Hengli Petrochemical, максимизирует производство параксилола. Он достиг полной опытной эксплуатации в мае 2019 года. Завод способен перерабатывать 20 миллионов баррелей сырой нефти в год. Следующие технологии для Hengli нефтеперерабатывающего комплекса поставляются Axens.

  • Технология гидроконверсии в кипящем слое (H-Oil RC) для переработки вакуумного остатка в сочетании с установкой деасфальтизации Solvahl для переработки неконвертированного остатка
  • Технология гидрокрекинга (HyK) для переработки прямогонного вакуумного дистиллята и дистиллята, полученного на установке H-Oil RC, а также деасфальтизата с установки Solvahl
  • Технология гидрокрекинга для переработки атмосферного газойля в режиме максимального производства нафты; технология гидроочистки для переработки нафты
  • Процесс непрерывного каталитического регенеративного риформинга (CCR) для максимального увеличения производства ароматических соединений из нафты
  • Очистка параксилола в сочетании с технологией полной изомеризации других ароматических соединений С8 в параксилол
  • Объявленная инвестиционная стоимость комплекса COTC составляет около 11,6 млрд.

Saudi Aramco и SABIC COTC: Aramco и SABIC объединяются для создания завода COTC, который будет перерабатывать 400 000 баррелей в день нефти Arabian Light для производства примерно 9 миллионов тонн химикатов в год. Ожидается, что завод, учитывая его мощность переработки сырой нефти и скорость производства химикатов, будет иметь 50%-ную степень конверсии. Завод планируется запустить в эксплуатацию к 2025 году. Предполагаемая инвестиционная стоимость завода составляет примерно 20 миллиардов долларов.

На рисунке 5 представлена ​​конфигурация нефтеперерабатывающего завода Saudi Aramco.

Aramco также изучает другие технологии производства химикатов из сырой нефти. Компания объединилась с Chevron Lummus Global (CLG) и CB&I (в настоящее время известной как McDermott) для интеграции технологии этиленового крекинга CB&I, технологий гидрообработки CLG и технологий Thermal Crude-to-chemicals (TC2C) Saudi Aramco с целью преобразования 70-80% на баррель нефти в химикаты.

Переработка сырой нефти в химикаты: прогнозы и футуристические идеи

Максимизация эффективности производства. Современные каталитические процессы и интегрированные процессы переработки нефти… 

Ключевые выводы

  • COTC помогает нефтеперерабатывающим предприятиям справиться с текущей динамикой рынка и сохранить прибыльность.
  • COTC требует огромных капиталовложений для заводов, которые нацелены на настройку всего нефтеперерабатывающего завода для производства химикатов.
  • Ключевыми технологическими компонентами завода COTC являются гидрокрекинг остатков, гидрокрекинг, гидроочистка и паротермический крекинг.
  • Перед инвестированием в комплекс COTC нефтеперерабатывающим предприятиям следует учесть следующие моменты.
    • Доступность и преимущества сырья
    • Доступны варианты конфигурации НПЗ и эффективности капиталовложений
    • Эксплуатационная надежность
    • Заводы COTC производят большой объем химикатов, тем самым нарушая динамику спроса и предложения на конечные химические продукты; динамика рынка конечной продукции, вероятно, будет играть важную роль в оценке целесообразности строительства завода COTC.
  • Широкомасштабное принятие COTC предоставляет возможности для операционной интеграции на НПЗ, чтобы соответствовать новой тенденции расширения бизнес-портфелей в сторону нефтехимии. Однако тип и уровень интеграции в первую очередь обусловлены преимуществом сырья и, таким образом, вероятно, будут различаться от региона к региону. Для США и Ближнего Востока, которые не зависят от импорта сырой нефти и имеют достаточную доступность дешевого природного газа, прямое производство сырой нефти в химикаты является преобладающим вариантом. Однако для таких регионов, как Европа и Азия, которые зависят от импорта сырой нефти в качестве сырья и имеют ограниченную доступность природного газа, принятие технологии переработки сырой нефти в химикаты будет определяться эффективностью капитала проекта и спросом на нефтехимический проект.
  • В Китае возросло количество проектов, ориентированных на переработку сырой нефти в химикаты, что обусловлено огромным спросом на нефтехимическую продукцию в этой стране и соседних регионах, эффективностью капиталовложений и низкой стоимостью экспорта.
  • Риск избыточного предложения связан с инвестициями в комплекс COTC. Масштабы производства продукции с использованием COTC становятся все выше. Совокупная мощность производства ксилола на китайском заводе COTC составляет примерно 11 миллионов тонн в год. Согласно отчету Argus media, рынок ароматических углеводородов Азиатско-Тихоокеанского региона сталкивается с длительным периодом избыточного предложения, поскольку новое китайское производство вводится в эксплуатацию в этом году. Это оказывает давление на маржу производства параксилола. Вследствие этого японская JXTG Nippon Oil & Energy планирует сократить производство продукта на 20%.