В 2011-2012 годах на форуме «Большая химия» в Уфе говорилось, что нефтехимической промышленности Приволжского Федерального округа (ПФО) нужен трубопроводный доступ к легкому углеводородному сырью, а в противном случае местная отрасль придет в упадок.
«Рупек» в свое время проанализировал данную ситуацию и показал с помощью расчетов, что количества прямогонных бензинов в регионе c лихвой достаточно для реализации планов нефтехимии Приволжского федерального округа. Количество нафты было взято из статистических данных ЦДУ ТЭК, которые, в свою очередь формировались по сводкам заводов.
Нафта продукт ликвидный и для производства бензина, и для выпуска ароматики в составе тех же НПЗ, поэтому возражения, что, дескать, в 2011 году нафты было столько, а к моменту окончания строительства нефтехимических комплексов Поволжья ее станет значительно меньше, можно легко опровергать, но обоснованно, а это долгая и неблагодарная работа. Скучно доказывать, что количество автомобилей на среднюю семью, возможно, возрастет вдвое, а может и не возрастет. Что количество параксилола, возможно, возрастет в пять раз, а может и не вырастет и т. д., и т. п.
Поэтому оставим в покое нафту, и перейдем к продуктам более реальным, которые, как и нафта, являются великолепным сырьем для нефтехимии. Это газы С2, С3, С4.
Этан, пропан и бутан являются неотъемлемой частью процессов на установках: АВТ, гидроочистки нафты, риформинга, каталитического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования, изомеризации, производства ароматики. Я не указал алкилирование и МТБЭ, так как сырьем для них являются газы каткрекинга и незачем учитывать фракцию С4 дважды, ее и так более чем достаточно.
Для расчетов были использованы данные из отчета «Нефте и газопереработка, нефте и газохимия РФ», выпущенного Альянс-Аналитикой с разбивкой объемов переработки нефти на три рубежа: 2010, 2015 и 2020 годы. В расчетах участвовали следующие НПЗ из Поволжья (цифры в млн тонн, округлено до 1 знака):
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В целом «Альянс-Аналитика» дает такие цифры объемов принимаемой на переработку нефти: в 2010 году 114,4 млн тонн, в 2015 году – 113,2 млн тонн, 115,33 млн тонн.
Ниже указаны интересующие нас установки НПЗ Поволжья и их мощности (в тоннах) в 2010, 2015 и 2020 годах, следует отметить, что в таблице указаны только те установки, которые являются источниками углеводородов С2, С3, С4. Установки типа Л-16-1 иногда именуемые легким гидрокрекингом, а на самом деле являющиеся не более чем ГО сырья каткрекинга, исключены из расчетов.
Пройдемся по источникам сырья:
1. Газы предельные и непредельные с установок каталитического крекинга, висбрекинга и замедленного коксования, как правило, объединяются на блоке газоразделения каталитического крекинга и делятся на составляющие:
- С1, С2 (этан и этилен), сероводород и аммиак – направляются на сероочистку и далее в топливную сеть
- С3 (пропан и пропилен) разделяются и поступают на склады как товарные продукты
- С4 (изобутилен, бутилены, бутан и изобутан) направляются на установки МТБЭ и алкилирования после которых на склад поступает бутан с содержанием пропана 1-2%
В таблице показано, сколько пропана, пропилена и бутанов поступает на склады НПЗ Поволжья, а также показан потенциал по С2 и С3, которые в настоящий момент из топливных газов НПЗ не извлекаются, но вопрос этот достаточно интенсивно прорабатывается (здесь, как и везде далее цифры получены путем суммирования итогов расчета по каждому конкретному заводу):
|
Наименование и направление потоков (тыс. тонн в год) |
Этан, этилен |
Пропан |
Пропилен |
Бутаны |
| С1, С2, сероводород, аммиак. На сероочистку и далее в топливную сеть НПЗ. | ||||
| 2010 | 286,810 | 68,416 | ||
| 2015 | 388,284 | 92,621 | ||
| 2020 | 499,525 | 119,157 | ||
| С3, С4 после газоразделения газов каткрекинга, висбрекинга, замедленного коксования, а также возвратные потоки С4 после МТБЭ и алкилирования. На склады сжиженных газов. | ||||
| 2010 | 202,047 | 547,060 | 70,162 | |
| 2015 | 265,920 | 720,000 | 204,224 | |
| 2020 | 265,920 | 720,000 | 720,000 |
2. Газы предельные с установок АВТ, ГО нафты, риформинга, комплекса ароматики, изомеризации, гидрокрекинга предварительно пройдя очистку Merox поступают на установку фракционирования предельных газов, где разделяются на составляющие:
- С1, С2 направляются на сероочистку и далее в топливную сеть
- С3, С4 поступают на склады товарной продукции
В таблице показано, сколько пропана и бутанов поступает на склады НПЗ Поволжья, а также показан потенциал по С2, С3, которые в настоящий момент из топливных газов не извлекаются:
|
Наименование и направление потоков (тыс. тонн в год) |
Этан |
Пропан |
Бутаны |
| С1, С2, сероводород. На сероочистку и далее в топливную сеть НПЗ. | |||
| 2010 | 107,253 | 102,931 | |
| 2015 | 106,157 | 107,968 | |
| 2020 | 108,126 | 120,850 | |
| С3, С4. На склады сжиженных газов. | |||
|
2010 2015 2020 |
|
926,382 971,900 1087,653 |
2167,646 2203,047 2333,026 |
3. Газы С1 – С4 с установок АВТ (н.к.-17), ГО нафты, керосина, дизеля, вакуумного дистиллята, висбрекинга, гидрокрекинга с большим содержанием сероводорода поступают на установку сероочистки газов и после отделения серы в процессе Клауса направляются в топливную сеть. В таблице показан потенциал по С2, С3, С4, которые в настоящий момент из топливных газов НПЗ не извлекаются:
|
Наименование и направление потоков (тыс. тонн в год) |
Этан |
Пропан |
Бутаны |
|
С1, С2, С3, С4, сероводород. На сероочистку и далее в топливную сеть НПЗ. 2010 2015 2020 |
287,876 321,750 332,038 |
702,492 814,029 843,801 |
584,031 899,146 960,900 |
Таким образом, газы НПЗ Поволжья, а также и других НПЗ России и остального мира, делятся на две группы:
- С3, С4 «реальные», то есть отправляемые на склады сжиженных газов с установок фракционирования предельных или непредельных газов
- С2, С3, С4 «виртуальные», которые после установки сероочистки направляются в топливную сеть завода, где перемешиваясь с покупным газом направляются в технологические печи
Количества газов, которые направляются на склад и в топливную сеть, суммированы в таблице:
|
Наименование и направление потоков (тыс. тонн в год) |
Этан, этилен |
Пропан |
Пропилен |
Бутаны |
|
Газы с установок фракционирования на склады 2010 2015 2020 |
|
1642,223 1855,134 2003,088 |
547,060 720,000 720,000 |
2271,504 2685,979 2847,885 |
|
Количество С2, С3, С4 в газах, направляемых в топливную сеть 2010 2015 2020 |
681,939 816,191 939,689 |
360,044 397,304 434,292 |
|
275,168 310,219 329,393 |
Выделение и использование углеводородов С2, С3 из топливных газов нефтепереработки является не типичной задачей для России, мало, но используется на НПЗ Европы. Относительно широко подобный процесс применяется на НПЗ США, а также стал применяться на НПЗ стран Востока. В России пока только Газпром нефтехим Салават также занялся проработкой данного ресурса, и по-моему, в настоящее время уже достиг практических результатов.
Одним из обсуждаемых вариантов относительно недорогой практической реализации этой идеи является применение мембранного газоразделения.
Успех применения метода мембранных технологий обусловлен двумя факторами:
- пониманием, что фракция с содержанием этана 80% и остальное (пропан, бутан) – это неплохой дополнительный ресурс для пиролиза. И вовсе не обязательно добиваться чистоты этана 99%
- месторасположение установки мембранных технологий в схеме НПЗ
Руководствуясь собственным опытом, отмечу, что при переработке нефти с содержанием серы до 0,5% включительно сухие газы каталитического крекинга направлялись на этановые печи пиролиза, минуя установку сероочистки. Увеличение выхода этилена на пиролизе с использованием газов каталитического крекинга (мощность 3 млн. тонн в год по сырью) составило 42 тыс. тонн в год.
Использовать процессы выделения газов С2 – С4 из топливных газов НПЗ, применять при этом мембранные или фракционирующие установки, передавать полученные продукты в качестве сырья на нефтехимию – дело исключительно владельцев НПЗ. Хозяин, как говорится барин. Но в качестве кусочка сыра прилагается последняя таблица, в которой показано, сколько и чего может быть получено на установках пиролиза, используя в качестве сырья газы НПЗ Поволжья.
|
Продукты пиролиза, получаемые из газов НПЗ Поволжья (тыс. тонн в год) |
Этилен |
Пропилен |
Пироконденсат |
СПТ |
|
2010 2015 2020 |
2263,260 2632,559 2870,523 |
969,856 1117,300 1196,053 |
265,531 307,796 328,575 |
167,379 194,859 207,611 |
Конечно же, не забываем про пропилен с установок каталитического крекинга НПЗ с чистотой 96%, именно такую чистоту должны давать установки фракционирования.
В таблицы и описания не включен завод «ТАНЕКО», так как в этом нет необходимости, все, что написано в этой заметке, авторы этого проекта великолепно знают, и будут использовать.
Итак, резюмируем: в случае использования таких «отбросов» нефтепереработки, как топливные газы, можно уже сегодня на пиролизе получать более 2 млн тонн этилена в год. И это реальный ресурс, а не некие абстрактные объемы ШФЛУ или еще не пойми чего, которым намерены загрузить трубу участники проекта «Ямал – Поволжье».
Предвижу вопрос: более 2 млн тонн этилена – это при условии концентрации всего сырья в одной точке. А сколько такого ресурса есть у каждого конкретного завода? И представляет ли интерес единичный ресурс конкретного завода?
Отвечу таким образом: во-первых, половина рассматриваемых нами НПЗ объединена в группы по три завода (уфимский узел и самарский узел), поэтому рассматривать их по отдельности смысла нет. Те же, что остаются по одиночку – достаточно мощны сами по себе. Что касается конкретных цифр, то завод на переработку 5 млн тонн нефти имеет в топливных газах 75 тыс. тонн С2 и 17 тыс. тонн С3. Желающие могут разделить и умножить самостоятельно.