Что вы узнаете из статьи:

  • Основные этапы нефтепереработки: ректификация, каталитический крекинг и гидроочистка
  • Отличия легкой и тяжелой нефти и почему прямогонное ДТ требует глубокой доработки
  • Как технологии обессеривания на НПЗ доводят экологический класс солярки до Евро-5

Оглавление

  1. Изобретение двигателя: от керосина к солярке
  2. Сырая нефть и состав дизельного топлива
  3. Базовые процессы переработки нефти на НПЗ
  4. Технологический цикл производства дизельного топлива
  5. Глубокая гидроочистка и компаундирование Евро-5
Современная нефтеперерабатывающая промышленность насчитывает почти два столетия своего развития: за это время по всему миру были построены тысячи высокотехнологичных комплексов. Первые промышленные технологии переработки углеводородов появились в середине XIX века, когда практически одновременно в России и США были открыты крупные промышленные месторождения. Баку и Пенсильвания стали пионерами добычи и переработки сырой нефти, дав старт новой энергетической эпохе.

1. Изобретение двигателя: от керосина к солярке

Широкий спектр современных нефтепродуктов — результат научно-технической революции, центральное место в которой заняло создание двигателей внутреннего сгорания. Первым массовым продуктом перегонки нефти был осветительный керосин, заменивший в лампах растительные и китовые жиры. Однако первичная простая дистилляция сырой нефти давала лишь 10-15% керосина, а остальные тяжелые фракции уходили в отходы. Спустя несколько десятилетий на неиспользуемые нефтяные дистилляты обратил внимание немецкий инженер Рудольф Дизель. Суть его изобретения заключалась в воспламенении топлива от сжатия раскаленным воздухом в цилиндре. После серии опытов (включая попытки работы на угольной пыли) инженер создал работоспособный поршневой двигатель, рассчитанный на тяжелые нефтяные остатки. В конце XIX века (1897 год) был представлен первый промышленный прототип, за которым закрепилось имя создателя — Diesel.

2. Сырая нефть и состав дизельного топлива

Дизельное топливо представляет собой жидкую углеводородную смесь с диапазоном выкипания фракций от 150 до 380°C. Сырая нефть состоит из трех основных групп углеводородов:
  • Парафиновые: обеспечивают высокое цетановое число и быстроту самовоспламенения, но склонны к замерзанию на морозе;
  • Нафтеновые: сохраняют оптимальную вязкость и низкую температуру застывания;
  • Ароматические: обладают высокой плотностью и теплотворной способностью, однако их доля жестко ограничивается нормативами для предотвращения нагара и дымности.
По плотности и примесям сырье делят на легкую и тяжелую нефть. Тяжелая нефть богата высокомолекулярными соединениями и дает большой выход мазута, битума и масел, но требует значительных затрат на переработку. Легкие малосернистые сорта дают наибольший процент прямогонного бензина и чистого дизельного дистиллята.

3. Базовые процессы переработки нефти на НПЗ

Классический цикл переработки сырой нефти на нефтеперерабатывающем заводе включает три ключевых передела:
  • Разделение (первичная дистилляция): физическое разделение нефти на фракции по температуре кипения в ректификационной колонне. На этом этапе химическая структура молекул углеводородов не меняется.
  • Преобразование (вторичные процессы): изменение молекулярного строения углеводородов. Длинные и тяжелые цепочки молекул мазута и гудрона расщепляются (крекинг) на более короткие и ценные молекулы моторных топлив.
  • Апгрейдинг (очистка и облагораживание): удаление нежелательных соединений серы, азота, кислорода и металлов для доведения топлива до экологических стандартов Евро-5.

4. Технологический цикл производства дизельного топлива

В технологической схеме НПЗ сырая нефть сначала поступает на электрообессоливающую установку (ЭЛОУ), где промывается от пластовых солей и механических примесей. Затем обессоленная нефть нагревается в трубчатой печи до 350-360°C и направляется в атмосферную ректификационную колонну. По мере подъема паров вверх по колонне происходит фракционирование:
  • Сверху отбираются легкие углеводородные газы и бензиновые фракции;
  • В средней части конденсируются керосиновая и дизельная фракции (прямогонное ДТ);
  • В кубовом остатке собирается мазут, который направляется в вакуумную колонну для дальнейшего отбора вакуумного газойля.

Путь дизтоплива через НПЗ - шесть ступеней переработки

Сырая нефть проходит несколько переделов - от обессоливания до компаундирования. Выберите ступень: видно, что происходит с сырьём, при каких условиях и что получается на выходе.

Разделениефизическое деление нефти на фракции по температуре кипения, структура молекул не меняется
Преобразованиерасщепление тяжёлых молекул мазута и гудрона на короткие ценные компоненты
Апгрейдингудаление серы, азота и металлов, доведение топлива до нормативов Евро-5
Подготовка

Электрообессоливающая установка (ЭЛОУ)

Сырая нефть промывается от пластовых солей и механических примесей. Дальше по линии эти примеси работать не должны.

Тип процесса
Физический
Что удаляется
Соли и мехпримеси
Следующая ступень
Нагрев до 350-360 °C
Разделение

Трубчатая печь и атмосферная ректификационная колонна

Обессоленная нефть нагревается до 350-360 °C и подаётся в колонну. По высоте колонны фракции разделяются по температуре кипения, химическая структура молекул не меняется.

Сверху: легкие углеводородные газы и бензиновые фракции
Средняя часть: керосиновая и дизельная фракции - прямогонное ДТ (150-380 °C)
Куб: мазут, направляется в вакуумную колонну
Нагрев в печи
350-360 °C
Фракция ДТ
150-380 °C
Выход ступени
Прямогонное ДТ
Разделение

Вакуумная колонна

Мазут из куба атмосферной колонны дополнительно разделяется под вакуумом: из него отбирают вакуумный газойль - сырьё для вторичных процессов.

Сырьё
Мазут
Отбирается
Вакуумный газойль
Тип процесса
Физический
Преобразование

Каталитический крекинг и гидрокрекинг

Длинные и тяжёлые цепочки молекул мазута, гудрона и вакуумных дистиллятов расщепляются на короткие и ценные молекулы моторных топлив. Именно этот передел повышает выход дизеля.

Давление водорода
до 15-20 МПа
Тип процесса
Химический
Выход ступени
Лёгкие дизельные компоненты
Апгрейдинг

Глубокая гидроочистка

Прямогонные фракции смешивают с продуктами крекинга и подают в реактор с неподвижным слоем катализатора в среде циркулирующего водорода. Устойчивые сероорганические кольца разрушаются, сера связывается в сероводород и утилизируется в чистую серу.

Катализаторы
Никель, молибден, кобальт
Сера на выходе
менее 10 мг/кг (10 ppm)
Класс топлива
К5 (Евро-5)
Апгрейдинг

Компаундирование и присадки

Очищенную основу смешивают в узле компаундирования и вводят пакеты присадок - топливо получает паспортные свойства, на каждую партию оформляется лабораторный паспорт качества.

Присадки
Депрессорно-диспергирующие, цетаноповышающие, противоизносные
Итог линии
Товарное ДТ Евро-5
Документ на партию
Паспорт качества

Линия целиком: параметры, которые определяют топливо

Дизельная фракция по выкипанию150-380 °C
Нагрев в трубчатой печи350-360 °C
Давление гидрокрекинга под водородомдо 15-20 МПа
Сера в товарном ДТ класса К5менее 10 мг/кг (10 ppm)
Прямогонная фракция из атмосферной колонны в мотор напрямую не идёт: избыток серы, нестабильный фракционный состав и окисление снимаются на вторичных и финальных переделах. Историческая справка: простая перегонка нефти давала лишь 10-15 % керосина, остальные тяжёлые фракции уходили в отходы.

Источник: экологический стандарт Евро-5 (класс К5) - норматив по содержанию серы менее 10 мг/кг.

Прямогонное дизельное топливо не может использоваться в современных двигателях напрямую: оно содержит избыток серы, обладает нестабильным фракционным составом и склонно к быстрому окислению.

Три дефекта прямогонного ДТ и что их устраняет на НПЗ

Прямогонная фракция из атмосферной колонны - полуфабрикат. Раскройте карточку: видно, в чём дефект, откуда он берётся и какое звено переработки его закрывает.

В чём дефект В прямогонной фракции остаётся избыток серы - залить такое топливо в современный двигатель нельзя.
Откуда берётся Фракция отобрана в атмосферной колонне, то есть прошла только разделение: молекулы не менялись, сероорганические соединения остались в составе.
Что исправляет на НПЗ: глубокая гидроочистка. Фракцию смешивают с продуктами крекинга и подают в реактор с неподвижным слоем катализатора (никель, молибден, кобальт) в среде циркулирующего водорода. Разрушаются устойчивые сероорганические кольца - тиофены и бензотиофены, сера связывается в сероводород и утилизируется в чистую серу. Итог: класс К5, содержание серы менее 10 мг/кг (10 ppm).
В чём дефект Состав фракции «плавает»: прямогонное ДТ выкипает в широком диапазоне 150-380 °C и не даёт стабильных паспортных свойств.
Откуда берётся Фракция наследует групповой состав исходной нефти: парафиновые углеводороды дают высокое цетановое число и быстрое самовоспламенение, но склонны к замерзанию, нафтеновые держат вязкость и низкую температуру застывания, а доля ароматических жёстко ограничивается нормативами. Тяжёлая нефть богата высокомолекулярными соединениями и даёт много мазута, лёгкая малосернистая - больше прямогонного бензина и чистого дизельного дистиллята.
Что исправляет на НПЗ: преобразование и компаундирование. Тяжёлые вакуумные дистилляты проходят каталитический крекинг и гидрокрекинг под давлением водорода до 15-20 МПа - выход дизельных компонентов растёт, а на узле компаундирования очищенную основу смешивают, приводя состав к паспортным параметрам.
В чём дефект Топливо быстро окисляется и теряет свойства при хранении: в прямогонной фракции остаются нестойкие олефины.
Откуда берётся Фракция выходит из линии без стабилизации - ни мягкой гидроочистки, ни ввода присадок она не проходила.
Что исправляет на НПЗ: мягкая гидроочистка насыщает нестойкие олефины и снижает серу до базовых технических нормативов, затем на компаундировании вводятся депрессорно-диспергирующие присадки (для зимних сортов), цетаноповышающие и противоизносные - они задают вязкость, смазывающую способность и морозостойкость.
Вывод по трём карточкам: ни один из дефектов не снимается первичной перегонкой. Сера уходит на гидроочистке, состав выравнивают крекинг с гидрокрекингом и компаундирование, стойкость дают мягкая гидроочистка и пакет присадок - прямогонное ДТ остаётся полуфабрикатом линии.
Для повышения выхода дизеля тяжелые вакуумные дистилляты подвергают каталитическому крекингу и гидрокрекингу: под давлением водорода до 15-20 МПа и при высокой температуре сложные смолистые молекулы расщепляются с образованием легких дизельных компонентов.

5. Глубокая гидроочистка и компаундирование Евро-5

Финальным этапом получения солярки высшего качества выступает процесс гидроочистки. Прямогонные фракции смешивают с продуктами крекинга и подают в реактор с неподвижным слоем катализатора (на основе никеля, молибдена или кобальта) в среде циркулирующего водорода:
  • Мягкая гидроочистка: насыщает нестойкие олефины и снижает серу до базовых технических нормативов;
  • Глубокая гидроочистка: разрушает устойчивые сероорганические кольца (тиофены и бензотиофены), связывая серу в сероводород с последующей утилизацией в чистую серу. Содержание серы снижается до норматива класса К5 — менее 10 мг/кг (10 ppm).
После удаления газов и стабилизации очищенную основу направляют на узел компаундирования (смешения). Для придания готовому топливу паспортных свойств вводятся депрессорно-диспергирующие (для зимних сортов), цетаноповышающие и противоизносные присадки. Компания «НефтеГазЛогистика» сотрудничает напрямую с крупнейшими НПЗ («Газпромнефть-МНПЗ», «ТАНЕКО», «Рязанская НПК»), поставляя заводское дизельное топливо Евро-5 с подтвержденным лабораторным паспортом качества на каждую партию.

📌 Главное из статьи:

  • Три передела НПЗ: производство солярки объединяет атмосферную дистилляцию, расщепление тяжелых молекул крекингом и гидроочистку.
  • Недостатки прямогонного ДТ: первично отобранная фракция содержит много серы и смол и непригодна для заливки в современные моторы без вторичной доработки.
  • Стандарт Евро-5: концентрация серы снижается до рекордных 10 ppm в реакторах гидроочистки под действием водорода и катализаторов.
  • Компаундирование: товарное дизтопливо получают смешением очищенных гидрогенизатов с пакетами присадок, гарантирующих заданную вязкость, смазывающую способность и морозостойкость.