Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ): что это и как работает

Фото: Сергей Фадеичев / ТАСС

Содержание:

• Что такое НПЗ
• Характеристика НПЗ: ключевые параметры
• Где строят НПЗ и какие они бывают
• Структура нефтеперерабатывающего завода
• Как работает нефтеперерабатывающий завод
• Какие продукты выпускает нефтеперерабатывающий завод
• Объемы производства и наиболее крупные НПЗ мира и России
• Тенденции и перспективы развития НПЗ

Что такое НПЗ

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) — это промышленное предприятие, перерабатывающее нефть в нефтепродукты. Из них самые востребованные — топливо (дизель, бензин, авиакеросин) и пластмасса. Производственный цикл НПЗ включает в себя подготовку сырья, первичную переработку — перегонку и вакуумную дистилляцию — и вторичную переработку нефтяных фракций (крекинг, реформинг), доработку. НПЗ — важное звено в энергоинфраструктуре многих стран, стимулирующее развитие других отраслей, таких как машиностроение и химическое производство.

Характеристика НПЗ: ключевые параметры

Работу нефтеперерабатывающего завода характеризуют следующие основные показатели: способ, глубина и объем переработки нефти.

Переработка бывает топливной, топливно-масляной и топливно-нефтехимической. Объем переработки измеряют в миллионах тонн. Глубина переработки нефти представляет собой процентный выход нефтепродуктов, за исключением неперерабатываемого остатка.

К другим характеристикам относят выход светлых фракций (получаемый процент керосина, бензина или дизеля) и индекс Нельсона (англ. Nelson Complexity Index, NCI) — это соотношение мощности установок вторичной и первичной переработки НПЗ. Индекс выглядит как шкала от 1 до 20, чем ниже число, тем проще завод по структуре. Такие предприятия в основном производят низкокачественное топливо, например мазут. Высокие цифры обозначают более сложные предприятия, вырабатывающие высококачественное легкое топливо, например бензин и керосин.

Еще один показатель — производительность по дистилляции сырья (англ. Equivalent Distillation Capacity, EDC). Его рассчитывают по данным об операционных затратах, возникающих в процессе производства. Речь идет в том числе о затратах на обслуживание, оплату труда персонала, потребляемую энергию, материалы.

К показателям работы НПЗ также относят качество продукции (соответствие стандартам, например экологическому Евро-6), безопасность производства, воздействие на окружающую среду и др.

Где строят НПЗ и какие они бывают

При проектировке НПЗ учитывают следующие факторы:

• близость района потребления;
• спрос на продукцию;
• удобство транспортировки.

По типу месторасположения нефтеперерабатывающие заводы бывают прибрежными и материковыми. Прибрежные часто выступают еще и пунктами по перевалке нефтепродуктов и имеют более легкий доступ к внешним рынкам. Материковые могут в большей степени специализироваться на выпуске продукции, востребованной в первую очередь на локальном рынке.

Крупнейшие заводы в России сосредоточены в европейской части страны: в местах наибольшего потребления (рядом с промышленными узлами или густонаселенными пунктами) или неподалеку от нефтяных месторождений (башкирские, самарские, сургутский НПЗ).

Также существуют мини-НПЗ, более простые и менее мощные (до 1 млн т в год нефти) и потому доступные широкому кругу предпринимателей.

Они отличаются следующими основными характеристиками:

• мобильное производство;
• малый штат работников;
• отсутствие дорогостоящих технологических установок и меньшие затраты на их обслуживание.

Особняком стоят НПЗ, связанные с предприятиями нефтехимического производства, что обусловлено взаимосвязью отраслей.

Основная форма размещения нефтеперерабатывающих заводов в плане мощностей — точечная. Она характерна для 75% всех НПЗ в мире, поскольку преимущественно такие заводы ориентированы на локальные рынки. Около 13% НПЗ представляют собой нефтеперерабатывающие узлы, в которых расположено от двух до пяти заводов. Такие узлы формируют отдельные ареалы нефтепереработки.

Структура нефтеперерабатывающего завода

НПЗ представляет собой комплекс из нескольких технологических блоков. Нефть туда поступает по магистральным нефтепроводам, реже — по железным дорогам или танкерами. Жидкость закачивается в специальные сырьевые резервуары. Сначала нефть направляют в обессоливающую установку, затем в печь для удаления воды, потом — в установку с дистилляционными и/или ректификационными колоннами для атмосферной перегонки. Там ее разделяют на несколько фракций: бензиновые, керосиновые, дизельные и прямогонный мазут. В дистилляционных колоннах вещество разделяется за счет испарения, в ректификационных — за счет массового и многократного обмена паров и жидкостей. Дальше идут блоки каталитического крекинга с непосредственным расщеплением, реформинга, где повышают качество продуктов, и гидроочистки.

Помимо этого, на НПЗ есть пункты приема нефти, резервуары, насосные станции. Кроме основного оборудования для работы непосредственно с нефтью на заводе также используют оборудование, обеспечивающее технологический процесс:

• электротехнику;
• измерительную аппаратуру;
• инженерные системы водного снабжения.

Территория НПЗ может занимать сотни гектаров, при этом большая часть площади отводится под хранилища.

Как работает нефтеперерабатывающий завод

Производственная цепочка НПЗ состоит из следующих основных этапов: подготовка сырья, его первичная перегонка, вторичная переработка и доработка.

1. В первую очередь нефть подготавливают к переработке. Ее обезвоживают и обессоливают на технологических установках, в ней остается менее 5 мг/л солей и примерно 0,1% воды.
2. Затем начинается первичная перегонка, где из нефти выделяют различные фракции — бензин, реактивное топливо, дизельное топливо. Фракции бывают легкими (сжиженный углеводородный газ, бензин, керосин), средними (газойль, сырье для крекинга) и тяжелыми (смазки, масла, битум). Их получают при разных температурах: легкие при низких, тяжелые при высоких.
3. Вторичная переработка — это расщепление продуктов первичной нефтеперегонки. Она состоит из каталитического крекинга (непосредственное расщепление) и реформинга (улучшение качества получаемой продукции).
4. Гидроочистка и доработка завершают процесс. Их задача — очищение полученных фракций от различных соединений (газойль, сернистые, азотсодержащие) и кислорода.

Какие продукты выпускает нефтеперерабатывающий завод

Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) занимаются переработкой сырой нефти в различные нефтехимические продукты, которые используют в промышленности, транспорте и быту. Основные виды нефтепродуктов включают:

• бензин (топливо, сырье для химической промышленности);
• керосин (авиация, промышленность);
• дизельное топливо (транспорт, разные виды промышленности);
• мазут (топливо для котлов и промышленных печей);
• судовое топливо;
• битум (строительство);
• газ (коммунально-бытовая сфера, промышленность);
• гудрон (строительство);
• нефтяной кокс (металлургия, химическое производство);
• полимеры (пищевая промышленность, автомобилестроение, медицина);
• гранулированная сера (пищевая промышленность, сельское хозяйство, медицина).

Что такое нефтепереработка

База знаний

Объемы производства и наиболее крупные НПЗ мира и России

В 2023-м мощности первичной переработки нефти оценивались в 104,2 млн барр. в сутки, а добыча — в 96,7 млн барр. в сутки. Крупнейшим в мире импортером сырья стал Китай: китайские НПЗ перерабатывали рекордные 14,76 млн барр. в день. При этом производственная мощность переработки нефти достигла 936 млн т (первое место в мире) при годовом потреблении нефти в 756 млн т, нефтепродуктов — 399 млн т.

В 2024 году в мире насчитывалось порядка 825 действующих НПЗ. Крупнейший из них находится в Индии, в штате Гуджарат. Это нефтеперерабатывающий комплекс «Джамнагар» в одноименном городе, мощность которого составляет 70,1 млн т в год. Далее идут комплекс «Парагуана» в Венесуэле (47,1 млн т в год), «Ульсан» в Южной Корее (42,7 млн т в год), комплекс «Ар-Рувейс» в ОАЭ (41,5 млн т в год) и «Йосу» в Южной Корее (37,1 млн т в год).

В США по состоянию на январь 2024-го действовало 132 НПЗ. Крупнейшие из них:

• НПЗ Marathon Petroleum в городе Галвестон-Бэй, штат Техас (мощность — 631 тыс. барр. в сутки);
• НПЗ Motiva в Порт-Артуре, Техас (626 тыс. барр. в сутки);
• НПЗ ExxonMobil в Бомонте, Техас (609 тыс. барр. в сутки).

В России действует порядка 30 крупных НПЗ. К пяти самым мощным НПЗ России относятся:

• Омский НПЗ (22 млн т в год);
• «Киришинефтеоргсинтез» в Ленинградской области (21 млн т в год);
• Рязанская нефтеперерабатывающая компания (17,1 млн т в год);
• Нижегородский НПЗ (17 млн т в год);
• Комплекс ТАНЕКО в Татарстане (16,9 млн в год).

Наиболее крупные российские компании — «Роснефть» (13 НПЗ), ЛУКОЙЛ (четыре НПЗ и два мини-НПЗ), «Газпром нефть» (три НПЗ), «Славнефть» и «Сургутнефтегаз» (по одному НПЗ).

Тенденции и перспективы развития НПЗ

В середине XX века 75% совокупных мощностей по первичной переработке нефти приходились на Северную Америку и всего 3% — на Азию. Остаток (22%) примерно поровну был распределен между государствами Ближнего Востока, СССР и Европой.

К середине 1970-х годов европейские и американские доли сравнялись, а доли мощностей Советского Союза и стран Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) достигли 10%. С 1980 года доли Европы, Северной Америки и стран СНГ падают, а АТР и Африки — растут.

Развитые страны движутся в сторону закрытия НПЗ: ликвидируют небольшие и малоэффективные, а также неверно спроектированные заводы. Кроме того, с 1990-х годов важным фактором стали экологические стандарты, которые теперь необходимо учитывать при строительстве и эксплуатации заводов.

В развивающихся странах, напротив, продолжается процесс концентрации мощностей в нефтеперерабатывающих узлах, к примеру в индийском штате Гуджарат, китайском Дацине и малайзийской Малакке.

В целом в мире сегодня фиксируется избыток нефтеперерабатывающих мощностей. Согласно прогнозу Института энергетических исследований РАН и аналитического центра при правительстве России, до 2040 года дефицита мощностей не ожидается.

По прогнозу вице-премьера, экс-министра энергетики России Александра Новака, мировой спрос на нефть к 2036 году вырастет на 9–10% за счет увеличения числа автомобилей в развивающихся странах. В связи с этим Россия намерена увеличить глубину переработки нефти с 84 до 89% и продолжить модернизацию действующих НПЗ.