Движущие силы инноваций в нефтяной промышленности США. Инновации в подготовке нефти


Перспективные технологии для нефтепереработки и нефтехимии

Перспективные технологии для нефтепереработки и нефтехимии

На развитие нефтепереработки и нефтехимии как в России, так и во всем мире, оказывают большое влияние многие факторы, такие как утяжеление сырья, ухудшение его качества, необходимость переработки высоковязких битуминозных и матричных нефтей. Все это влечет за собою необходимость разработки новых инновационных технологий.

 

 Одновременно наблюдается некоторый сдвиг структуры использования углеводородных ресурсов в сторону газа, в т.ч. активно обсуждается вопрос использования сжиженного природного газа (СПГ) в качестве топлива для судов. Появление на мировом энергетическом рынке сланцевого газа, нефтей из низкопроницаемых пород, биомасс и другого альтернативного сырья также оказывает серьезное влияние не только на нефтяную и газовую отрасли, но и на нефтехимию.

 

КУГ общий вид

 

Нефтепереработка в России на сегодняшний день – одна из ключевых отраслей промышленности. Страна занимает третье место в мире по объемам перерабатываемого сырья. Для сохранения ее роли необходимо учитывать указанные факторы. В 2012 г. в России было добыто около 518 млн т нефти, а переработано – 268,2 млн т. Несмотря на это, наблюдается существенное отставание по степени использования нефти, о чем свидетельствует низкий уровень конверсии нефтяного сырья в более ценные продукты переработки: средний показатель глубины переработки нефти на НПЗ России составляет около 71%. До начала программ модернизации на 11 предприятиях глубина переработки нефти составляла менее 65% и только на шести НПЗ превышала 80%, приближаясь к уровню современных зарубежных НПЗ (85–95%). Отставание отрасли от развитых стран связано, прежде всего, с крайне невысокой долей вторичных процессов – 17% (на европейских НПЗ – 45–50%, в США – 55%).

Преодоление этого отставания в настоящее время связывается с реализацией нефтяными компаниями программ модернизации НПЗ, обеспечивающих достижение показателей, заложенных в Энергетической стратегии России. Уже к 2020 г. предусматривается довести переработку нефти до 290 млн т/год, а глубину переработки – до 82–85%.

В связи с вводом в действие нового техрегламента1 на нефтепродукты нефтяным компаниям необходимо осуществить реконструкцию действующих и строительство новых установок, улучшающих качество топлив, включая установки гидроочистки топлив, изомеризации, алкилирования, риформинга. Другим важным аспектом модернизации является углубление переработки нефти. Актуальность этой проблемы возрастает в связи с резким сокращением рыночной ниши в Европе для российских производителей мазута.

Постоянное ужесточение норм и требований к качеству продуктов переработки нефти и газа, увеличение доли компонентов, произведенных из альтернативного и возобновляемого сырья, в топливах различного типа приводят к необходимости опережающего развития технологий для их производства.

В ОАО «ВНИПИнефть» разработаны новые технологии интенсификации процессов прямой перегонки нефти, направленные на получение вакуумных газойлей с высокой температурой конца кипения и низким содержанием металлов.

На повышение энергоэффективности работы фракционирующих колонн, теплообменной и погоноразделительной аппаратуры направлены новые разработки, связанные с интенсификацией и модернизацией систем управления процессами и представленные проектной группой кафедры технологии переработки нефти РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и базовой кафедрой «Проектирование нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических предприятий» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в ОАО «ВНИПИнефть».

Под руководством проф. Ф.М. Хуторянского в ОАО «ВНИИ НП» разрабатываются новые технологии производства высокоэффективного деэмульгатора c регулируемой степенью оксиэтилирования для подготовки высоковязких нефтей к переработке [2]. Следует отметить, что реагенты марки «Геркулес» применяются в качестве деэмульгатора и для защиты от коррозии в процессе ЭЛОУ на 25 НПЗ и ряде мини-НПЗ. Кроме того, предусмотрено внедрение реагента «Геркулес» на четырех строящихся НПЗ: Туапсинском, Афипском, Яйском и Антипинском.

К новым технологиям, позволяющим интенсифицировать процессы, следует отнести регулирование структуры и размеров частиц нефтяных дисперсных систем за счет активирования нефтяного сырья путем изменения интенсивности и способов воздействия на систему, что особенно важно в процессах переработки нефти, использующих катализаторы, в том числе наноразмерные [3]. Данные технологии позволяют при минимальных затратах получать высокие экономические эффекты за счет увеличения выхода и улучшения качества получаемой продукции. Разработки в области технологии фазовых переходов и нефтяных дисперсных систем в настоящее время предлагаются многими исследователями, в том числе РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Уфимским нефтяным технологическим университетом, ИНХС им. А.В. Топчиева и некоторыми другими.

Процесс каталитического крекинга является основным, направленным на углубление переработки нефти процессом как за рубежом, так и в России. Целевое назначение процесса – получение высококачественного компонента автобензина с ОЧи до 93. В России доля каталитического крекинга в общем объеме нефтепереработки не превышает 10%, в то время как в США – 35%, в Китае – более 27% и в странах ЕС – 14–15%. При каталитическом крекинге образуется значительное количество газа, богатого пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракциями. Газ каткрекинга используется в качестве сырья для производства полипропилена, высокооктановых эфиров – компонентов бензина, алкилбензина и др.

Россия – одна из стран, создавших свой собственный конкурентоспособный современный процесс каталитического крекинга в прямоточном реакторе на цеолитсодержащем катализаторе. Эксплуатация систем каталитического крекинга Г-43-107 и КТ-1 на Московском, Грозненском, Омском и Уфимском НПЗ, а также в бывших республиках СССР и странах Восточной Европы (на Павлодарском, Бакинском, Лисичанском, Мажейкском, Бургасском НПЗ) подтвердила конкурентоспособность отечественной технологии и показала возможность достижения планируемого уровня глубины переработки нефти в 80% с получением высококачественных моторных топлив [4]. Конкурентоспособность технологии в настоящий период была подтверждена ее внедрением в ОАО ТАИФ-НК на установке мощностью 880 тыс. т/год при участии альянса научно-исследовательских и проектных организаций (ОАО «ВНИПИнефть»; ИНХС РАН, ОАО «ВНИИ НП»). Была реализована технология переработки тяжелого нефтяного сырья в сочетании с секцией сероочистки бензина. Сероочистка бензина каткрекинга осуществлена раздельно для легкой фракции (НК-70 °С) путем демеркаптанизации и тяжелой фракции (70–215 °С) путем гидроочистки. Следует отметить, что и отечественные катализаторы крекинга, благодаря усилиям ИППУ СО РАН и ОАО «Газпромнефть», занимают в настоящее время 36% всего рынка, что существенно превосходит масштабы использования отечественных катализаторов в гидропроцессах.

Увеличение глубины переработки нефти до 93% и более возможно только при условии внедрения новых технологий переработки тяжелых нефтяных остатков в синтетическую нефть или светлые нефтепродукты. Разработкой современных технологий переработки нефтяных остатков, в том числе технологий каталитического крекинга, гидрокрекинга (производство топлив и производство масел), коксования, производства битума занимаются ведущие российские и зарубежные компании (табл. 1).

 

Таблица 1. Основные лицензиары современных процессов глубокой переработки нефти

Процесс

Лицензиары

Зарубежные

Российские

Каталитический крекинг

вакуумного газойля

Axens, CBI Lummus, KBR, Exxon Mobil, Shell, Stone & Webster, UOP, Haldor Topsoe

ИНХС РАН,

ОАО «ВНИИ НП»,

ОАО «ВНИПИнефть»

нефтяных остатков

Shevron Lummus, IFP, KBR, UOP

Разрабатывается ИНХС РАН и ОАО «ВНИПИнефть»

Гидрокрекинг

вакуумного газойля

Shevron Lummus, Axens, UOP

Отсутствуют

нефтяных остатков

UOP, Axens, KBR,

Shevron Lummus

ИНХС РАН

Коксование

замедленное

CBI Lummus, Foster Wheeler, Conoco Philips

ГУП «ИНХП РБ»

непрерывное

Exxon Mobil

Отсутствуют

Производство смазочных масел III группы

Shevron Lummus, Exxon Mobil

Отсутствуют

 

Современные тенденции развития процесса каталитического крекинга связаны с переработкой утяжеленного нефтяного сырья и остатков, совмещением топливного и нефтехимического вариантов (производство бензина, дизельного топлива, пропилена) и сокращением контакта сырья и катализатора. Перспективными являются разработки компании KBR (процесс Maxofin) и компании UOP (процесс Мillisecond). Большой интерес представляют разработки российских ученых по следующим технологиям получения:

- конкурентоспособных микросферических катализаторов крекинга, в том числе с минимальным содержанием редкоземельных элементов;

- добавок в катализаторы крекинга, в том числе оксидов редкоземельных элементов, для увеличения выхода олефинов и повышения октанового числа, связывания оксидов серы и азота;

- промоторов дожига оксида углерода.

Основные тенденции развития процесса гидрокрекинга, в том числе увеличение выхода жидких продуктов, предполагают осуществление процесса в трехфазном и движущемся слое катализатора. Однако предлагаемые в настоящее время на рынке процессы гидропереработки на традиционных гетерогенных катализаторах из-за высокого содержания в сырье металлов, высокомолекулярных смолистых веществ и асфальтенов характеризуются рядом существенных недостатков, а именно невысокой конверсией сырья, высоким используемым давлением водорода, быстрой дезактивацией катализатора и блокированием его поверхности из-за быстро протекающих реакций коксования и накопления металлов на его поверхности. Поэтому для гидропереработки тяжелого сырья, прежде всего гудрона, был предложен и реализован подход, основанный на отказе от использования традиционных гетерогенных катализаторов и переходе к проведению реакции в сларри-режиме с использованием наноразмерных катализаторов, приготовленных специальным образом.

В настоящее время разработаны принципиально новые каталитические системы в форме дисперсий наночастиц активного компонента [5–7]. Образование таких частиц происходит непосредственно в реакционной среде (рис. 1). При этом стабилизация самих наноразмерных частиц обеспечивается за счет присутствия в тяжелых нефтяных фракциях смол и асфальтенов, выступающих в качестве своеобразных стабилизаторов наночастиц (рис. 2) Синтез катализатора осуществляется непосредственно в реакционной среде, в атмосфере водорода которой он сохраняет свою стабильность в течение длительного ода времени. Важно, что резкое уменьшение размеров частиц катализатора позволяет снизить необходимое давление водорода при переработке компонентов тяжелого сырья и обеспечивает максимальную конверсию. Оптимальная концентрация катализатора составляет 0,05% масс. (рис. 3).

 

 

 На рисунках 2(б) добавить «с» к % мас. - чтобы получилось % масс. То же самое на рис. 4 в позициях «Состав бензина».  

 

 Такой подход позволяет создавать катализаторы, которые не только сохраняют стабильность в течение длительного времени, но и проявляют очень высокую активность при низких концентрациях (сотые доли процента) и относительно низких для переработки тяжелого сырья давлениях (до 10 МПа). Это обеспечивает преимущество перед процессами в сларри-режиме, разработанными иностранными компаниями Eni, UOP, KBR и др. Металлы, которые присутствовали в исходном сырье, практически отсутствуют в продуктах, а содержание серы уменьшается в два-три раза (табл. 2). Выход продуктов с температурой кипения до 350 °С составляет более 70%. Получаемая коллоидная система не теряет своей агрегационной устойчивости при удалении образующихся в процессе легких фракций и может быть направлена на рецикл. Технология прошла испытания на пилотных установках в ОАО «ЭлИНП». Указанный подход также подтвердил свою ценность не только для переработки гудрона, полученного из различных нефтей, но и для тяжелых высоковязких нефтей, битумов.

 

Таблица 2. Характеристика сырья и продукта процесса гидроконверсии

Исходное сырье

Содержание металлов V/Ni, ppm

216/56

522/82

225/46

170/52

400/100

Плотность, г/см3

1,012

0,998

1,013

0,933

1,089

Содержание серы, % масс.

2,5

3,2

4,08

5,3

7,0

Синтетическая нефть – жидкие продукты (НК-520 °С)

Содержание металлов, ppm

Отсутствие

Плотность, г/см3

0,8575

0,8689

0,8562

0,8780

0,8920

Содержание серы, % масс.

1,2

1,5

1,6

2,2

2,8

 

Особое место в углубляющих процессах занимают термические процессы переработки тяжелого нефтяного сырья: технологии производства коксов, кеков и битумов. Новые технологии получения высококачественных битумов и вяжущихзаключаются в создании битумных эмульсий и композиционных компаундированных битумных материалов, модифицированных полимерами, серой и другими компонентами, и позволяют получать долговечные битумы, устойчивые к жестким погодным условиям и повышенным нагрузкам. Наиболее значимые результаты получены в битумной лаборатории РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина под руководством проф. А.А. Гуреева и в ИНХП РБ под руководством проф. Э.Г. Теляшева.

Значительное внимание в России уделяется производству высокооктановых автомобильных бензинов с улучшенными экологическими свойствами. В настоящий момент ЗАО «САНОРС» совместно с РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, ОАО «ВНИИ НП» и другими НИИ, при участии ОАО НК «Роснефть» разрабатывает технологию использования в качестве высокооктановой добавки ТАМЭ (этил-трет-бутиловый эфир), более экологически безопасной, чем МТБЭ. Проведенные исследование показали, что, несмотря на необходимость введения большего количества ТАМЭ (на 2–3% об.) для достижения требуемого октанового числа, добавление ТАМЭ позволяет получать больший объем товарного высокооктанового продукта с меньшим значением ДНП.

 

Установка производства водорода

 

Для получения современных компонентов автомобильных бензинов в НПО «Нефтехим» разработан процесс изомеризации легких бензиновых фракций, а в ИНХС РАН – процесс алкилирования на твердом катализаторе. Первый уже реализован на некоторых предприятиях России. Также готова к опытно-промышленной реализации и технология ИНХС РАН, представляющая особый интерес. Это процесс получения алкилата за счет взаимодействия изобутана с бутенами на твердых катализаторах. Традиционные технологии, реализованные на современных НПЗ, предполагают использование фтористого водорода или серной кислоты в качестве катализаторов. Это делает указанные процессы малоприемлемыми с экологической точки зрения (табл. 3). В ИНХС РАН предложены решения по использованию гетерогенного катализатора в этом процессе [8, 9]. Предложенная конструкция реактора со структурированным режимом в сочетании с цеолитсодержащими катализаторами обеспечивает получение продукта, превосходящего по своему качеству традиционные продукты алкилирования. Главным элементом разработанного процесса является организация специальной подачи парожидкостной смеси сырья в пленочном режиме. В результате в реакторе осуществляется трехфазный режим реакции. Размерные параметры пленочной фазы сырья, контактирующей с поверхностью гетерогенного катализатора, не превышают 50–1000 нм.

 

Таблица 3. Сравнительные показатели процессов серно-кислотного и твердокислотного алкилирования

Показатель

Катализатор

h3SO4

Гетерогенный

(ИНХС РАН)

Расход катализатора, кг/т

30–50

0,2–0,3

ОЧи

96

98

Состав алкилата, % масс.:

Σ С5

Σ С6

Σ С7

Σ С8

С9+

 

8,0

6,5

5,2

72,9

7,4

 

1,9

2,4

3,9

87,9

3,9

Степень негативного воздействия на окружающую среду

Высокая

Низкая

 

Процесс прошел как микропилотные, так и пилотные испытания, подтвердившие возможность его протекания без значительной дезактивации катализатора в течение не менее чем 48 ч. Это позволяет осуществлять многократную реактивацию и успешно проводить процесс алкилирования.

Получаемый продукт обладает преимуществами перед изомеризатом и является идеальным компонентом реформулированных автомобильных бензинов с высокой стабильностью и детонационной стойкостью. Он характеризуется низкой чувствительностью ОЧи и ОЧм, не содержит олефинов, ароматических углеводородов и бензола, характеризуется низким содержанием серы и может быть получен из газов процессов каталитического крекинга и пиролиза.

В России необходимо внедрение современных технологий, позволяющих получать топлива для холодного и арктического климата. Особое внимание требуют технологии и катализаторы процесса производства низкозастывающего дизельного топлива. Решению проблем отсутствия достаточных мощностей для удовлетворения спроса на зимние сорта дизельного топлива будет способствовать реализация проектов по вводу двухстадийных гидрокрекингов в Туапсе (ОАО «НК «Роснефть») и Киришах (ОАО «Сургутнефтегаз») с получением зимнего дизельного топлива; строительство современной установки гидроочистки-гидроизомеризации в Ангарской НХК; перевод установок гидроочистки дизельного топлива на процесс гидродепарафинизации в городах Ярославль, Кстово, Рязань, Кириши, Пермь, Куйбышев, Омск, Уфа, Нижнекамск; строительство установок гидроочистки керосина мощностью 1,0 млн т/год в Ангарской НХК и на Киришском, Омском, Ярославском НПЗ.

 

Комплекс каталитического крекинга ОАО "ТАИФ-НК" (Нижнекамск)

 

Следует отметить, что в РФ развиваются исследования по разработке гидропроцессов получения керосинов. Так, гидропереработка фракций специальных нефтей и газойлей позволяет получать керосины, сочетающие высокую плотность и высокую теплоту сгорания с уникальными низкотемпературными свойствами [10]. Внедрение данного процесса для переработки газойлей каткрекинга позволило получать как высокоплотные керосины, так и низкозастывающие компоненты дизельных топлив в Ангарской НХК.

Отечественная нефтехимия характеризуется низким техническим уровнем производства, малыми единичными мощностями, высокой энерго- и ресурсоемкостью. Доля нефтехимии в российской промышленности составляет лишь 2%, в то время как в Китае – 30%, в США – 25%, в Индии – 12%, в Корее – 10%, в Германии – 8%. Одним из перспективных направлений нефтехимии является переработка сжиженных углеводородных газов (СУГ). Для переработки имеющихся в России значительных ресурсов СУГ (11 млн т/год) необходимо строить новые нефтехимические комплексы, которые могут войти в состав следующих нефтегазохимических кластеров: Северо-Западного, Волжского, Каспийского, Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского, Дальневосточного.

Большое внимание уделяется новым отечественным нефтехимическим технологиям. Так, ИК СО РАН, ОАО «ВНИПИнефть», ОАО «НИПИгазопереработка» и другими институтами разработана перспективная технология получения ароматических углеводородов из попутных газов.

В ИПХФ РАН, ИХФ РАН разработан процесс окисления природных, попутных и нефтезаводских газов в метанол, формальдегид и другие оксигенаты, а также (совместно с ИНХС РАН) процесс получения олефинов из природного газа.

В ИНХС РАН разрабатываются два процесса переработки попутного газа в жидкие продукты. Первый из них представляет собой принципиально новый вариант процесса Фишера-Тропша в сларри-режиме [11]. Он предполагает применение наноразмерных железосодержащих или кобальтовых катализаторов. В этом случае каталитически активные частицы формируются непосредственно в реакционной среде, как и в случае гидроконверсии тяжелых остатков. Размер получаемых частиц лежит в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. За счет наноразмерного эффекта удается существенно увеличить производительность катализатора и самого сларри-реактора и регулировать состав получаемых продуктов. Предложенный подход представляется перспективным для создания установок для переработки попутного газа.

Альтернативный процесс переработки попутного газа в бензин или легкий газовый конденсат включает в себя помимо получения синтез-газа две стадии (рис. 4). На первой стадии синтез-газ превращается в диметиловый эфир с примесью метанола (оксигенаты) при 220–280 °С и давлении 5 МПа. Вторая стадия включает в себя получение бензиновой фракции из оксигенатов. В процессе используются катализаторы на основе модифицированного цеолита типа ZSM-5. В зависимости от использованного катализатора возможно получение продуктов с различными характеристиками, что позволяет говорить о высокой гибкости процесса [12].

 

Рис. 4. Схема получения жидких углеводородов из природного газа через диметиловый эфир

 

 

Процесс позволяет получать 40–50 тыс. т бензина на 1 млн м3 газового сырья. При необходимости это может быть высокооктановый бензин, содержащий около 30% ароматических соединений и практически не содержащий серы. Для отдаленных нефтяных месторождений с низким уровнем развития транспортной инфраструктуры в качестве основного продукта возможно получение аналога легкого газового конденсата, содержащего не более 10% масс. ароматических соединений. В этом случае он может быть смешан с нефтью без потери качества последней и транспортироваться по нефтепроводам.

Синтез диметилового эфира является стадией еще одной технологии, отработанной на пилотном уровне и реализуемой при синтезе олефинов из природного газа. В присутствии цеолитсодержащих катализаторов из него возможно получение низших олефинов – этилена и пропилена с выходом до 80% в расчете на углерод природного газа [13].Отрабатывается и альтернативная технология синтеза олефинов с использованием катализаторов на основе силикоалюмофосфатов. В этом случае используется реакторная система с кипящим слоем, аналогичная реактору каталитического крекинга. После протекания реакции катализатор регенерируется воздухом и поступает обратно в реактор. В ИНХС РАН разработаны технологии получения соответствующих катализаторов для всех стадий указанных процессов и наработаны их опытно-промышленные партии. Проведены пилотные испытания процессов. Установлено, что полученные катализаторы сохраняют высокую активность и селективность в течение длительного времени.

В рамках реализации плана развития газо- и нефтехимии до 2030 г. в России планируется строительство новых олефиновых комплексов: ОАО «Сибур» в Тобольске и Перми, ОАО «Газпром» в Новом Уренгое, ОАО «НК «Роснефть» в Приморском крае, ОАО «ТАИФ» в Нижнекамске, ОАО «ЛУКОЙЛ» в Буденновске; ОАО «РусВинил» в Дзержинске (производство ПВХ), ОАО «Нижнекамскнефтехим» (производство АБС, пластиков и полистирола), Балтийского газохимического комплекса ОАО «Сибур»; модернизация нефтехимических производств ОАО «НК «Роснефть» в Ангарске и ОАО «Сибур» в Томске и Кстово.

Наряду с углублением переработки нефти целесообразно осуществлять интеграцию нефтепереработки и нефтехимии. Характерный пример такой интеграции – строящийся в Нижнекамске комплекс нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, генеральным проектировщиком которого является ОАО «ВНИПИнефть». Являясь ведущей российской инжиниринговой компанией, ОАО «ВНИПИнефть» оказывает весь комплекс инжиниринговых услуг, участвует в проектировании современных процессов глубокой переработки углеводородных ресурсов.

В России активно разрабатываются и внедряются инновационные технологии, направленные на переработку тяжелого нефтяного сырья и получение продукции высокого качества. Успешное внедрение всего спектра рассмотренных технологий в отечественной промышленности возможно лишь при активном развитии российского инжиниринга и объединении усилий исследовательских организаций, компаний и проектных институтов.

 

С.Н. ХАДЖИЕВ, д-р хим. наук, В.М. КАПУСТИН, д-р техн. наук, А.Л. МАКСИМОВ, д-р хим. наук, Е.А. ЧЕРНЫШЕВА, канд. хим. наук,Х.М. КАДИЕВ, И.М. ГЕРЗЕЛИЕВ, канд. хим. наук, Н.В. КОЛЕСНИЧЕНКО, д-р хим. наук, (ОАО «ВНИПИнефть», ИНХС РАН)

 

 

 

Список литературы

1. Малзрыкова Е.В., Хуторянский Ф.М., Капустин В.М., Антоненко Т.А. Разработка высокоэффективного деэмульгатора на основе оксиэтилированных алкилфенолформальдегидных смол для подготовки нефти на ЭЛОУ НПЗ // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2011. – № 11. С. 3–11.

2. Зайцева О.В., Магомадов Э.Э., Кадиев Х.М. и др. Исследование структурных превращений молекул асфальтенов в процессе гидроконверсии гудрона при различных температурах в присутствии наноразмерных частиц дисульфида молибдена // Нефтехимия. – 2013. – Т. 53, № 5. – С. 349–356.

3. Хаджиев С.Н., Герзелиев И.М., Капустин В.М. и др. Каталитический крекинг в составе современных комплексов глубокой переработки нефти // Нефтехимия. – 2011. – Т. 51, № 1. – С. 33–39.

4. Хаджиев С.Н. Наногетерогенный катализ – новый сектор нанотехнологий в химии и нефтехимии // Нефтехимия. – 2011. – Т. 51, № 1. – С. 3–16.

5. Khadzhiev S.N., Kadiev Kh.M., Yampolskaya G.P., Kadieva M.Kh. Trends in the synthesis of metal oxide nanoparticles through reverse microemulsions in hydrocarbon media // Advances in Colloid and Interface Science. 197–198 (2013). – Р. 132–145.

6. Кадиев Х.М., Хаджиев С.Н. Будущее глубокой переработки нефти: сделано в России // The Chemical J. – 2009. – № 9. – С. 34–37.

7. Герзелиев И.М., Цодиков М.В., Хаджиев С.Н. Новые пути получения изопарафинов – высокооктановых экологически безопасных компонентов автобензинов // Нефтехимия. – 2009. – Т. 49, № 1. – С. 3–8.

8. Хаджиев С.Н., Герзелиев И.М. Автобензины. Российские перспективы // The Chemical J. – 2010. – № 3. С. 50–53.

9. Елшин А.Н., Сердюк Ф.И., Томин В.П. и др. Разработка и внедрение современных технологий производства и применения высокоэнергетических термостабильных топлив для ракетной и авиационной техники // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. – 2012. – № 10. – С. 11–15.

10. Хаджиев С.Н., Крылова А.Ю. Синтез Фишера-Тропша в трехфазной системе в присутствии наногетерогенных катализаторов // Нефтехимия. – 2011. – Т. 51, № 2. – С. 84–96.

11. Маркова Н.А., Колесниченко Н.В., Ионин Д.А. и др. Переработка попутных нефтяных газов в моторные топлива // Экологический вестник России. – 2012. – № 1. – С. 28–30.

12. Колесниченко Н.В., Яшина О.В., Маркова Н.А. и др. Конверсия диметилового эфира в олефины С2-С4 на цеолитных катализаторах // Нефтехимия. – 2009. – Т. 49, № 1. – С. 45–49.

 

1Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», утвержденный постановлением Правительства РФ от 27.02 2008, № 118 с изменениями от 07.09.2011, № 748.

365-tv.ru

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА И НЕФТЕХИМИЯ: МОДЕРНИЗАЦИЯ, ИННОВАЦИИ.

28 мая 2015 в г. Москва состоялся российский нефтегазовый Саммит «Нефтепереработка и нефтехимия: модернизация, инновации».

Стратегическая сессия Саммита была отмечена выступлением Генерального директора ОАО «ВНИПИнефть» Владимира Михайловича Капустина, которое было посвящено глубокой переработке нефти, как основному направлению развития нефтеперерабатывающей отрасли России. По оценкам Владимира Михайловича, до 2020 года глубина нефтепереработки на российских НПЗ, к сожалению, не изменится, и, возможно, даже упадет.

Ирина Николаевна Шешеро, президент Национальной Инвестиционной Ассоциации, в своем выступлении сообщила, что, несмотря на ограничения притока капитала со стороны финансовых организаций Запада, возможности иностранных инвестиций в нефтепереработку РФ по-прежнему существуют. Ирина Николаевна указала на разницу между прямыми и мезонинными фондами и, опираясь на многолетний опыт инвестиционной и консультативной деятельности, рассказала о типичных ошибках, которые совершаются в процессе поиска и привлечения средств. Ею была отмечена острая необходимость прописывать условия выхода инвестора из проекта, чтобы не допустить незапланированную передачу бизнеса в собственность инвестору.

Сессия была завершена докладом Михаила Исааковича Левинбука, профессора РГУ Нефти и Газа им. М.И. Губкина. Им был проведен обзор и анализ санкций стран ЕС и США с точки зрения их влияния на нефтепереработку в РФ, а также обозначены критически важные направления для импортозамещения в этом сегменте. В особенности, Михаил Исаакович рекомендовал сделать большой упор на внедрение инновационных катализаторов, а также технологий подготовки нефти и получения сырья соответствующего качества для возможностей конкретного НПЗ. В области оборудования и инжиниринга, по его словам, российской промышленности пока будет сложно конкурировать с импортными производителями.

Генеральный спонсор саммита, компания HERMETIC–Pumpen GmbH открыла техническую сессию мероприятия. Лау Дитер представил аудитории компанию и ее стратегию работы на российском рынке. Техническая часть доклада была посвящена обоснованию преимуществ высоконадежного насосного оборудования HERMETIC и широкому диапазону его применения в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отрасли.

Вячеслав Петров, Генеральный директор российского представительства компании Манкенберг, Золотого спонсора Саммита, выступил с обзором систем автоматического регулирования давления. Заместитель коммерческого директора компании «Технолинк», Серебряных спонсоров саммита, Максим Владимирович Чуклинов выступил в рамках тематической сессии «Цифровой завод». Он объяснил методы повышения качества управления вследствие построения корректных математических моделей.

Круглый стол, посвященный малотоннажной нефтепереработке, показал большой интерес участников Саммита к данной теме. В рамках круглого стола активно обсуждался доклад Генерального директора представительства компании Ventech Engineering LLC в России Цхведиани Юлии Александровны. В своем выступлении она подчеркнула особую роль мини-НПЗ в нефтеперерабатывающей отрасли России, указав на то, что существование и развитие этого сегмента в современных экономических и политических условиях возможно только в случае серьезного пересмотра руководителями малых предприятий стратегии и тактики ведения бизнеса. В первую очередь, это касается повсеместного ввода установок вторичной переработки с минимально возможным сроком строительства и окупаемости. Но самое главное, на что нужно обратить внимание – это внедрение на заводах неоднократно испытанных технологий, на практике доказавших свою эффективность, считает Юлия Цхведиани. Учитывая непростое финансовое положение подавляющего большинства малых нефтеперерабатывающих заводов, тщательный отбор разработчиков технологий, производителей оборудования и подрядчиков до подписания контракта на реализацию проектов по развитию производства – критически важный момент для продолжения деятельности мини-НПЗ в нашей стране и залог их успешного развития.

В рамках круглого стола по актуальным проблемам нефтехимии наибольший отклик вызвал доклад директора по развитию НИПИгазпереработка, Кириллова Андрея Станиславовича об особенностях проектирования нефтехимических объектов. Выступление началось с обзора рынка проектирования РФ в сегментах бизнеса Института, который показал, что доля международных инжиниринговых компаний в них составляет от 40-70%, наименьшая из которых приходится на СПГ, а наибольшая – на нефтепереработку. Важной частью доклада было выделение факторов, влияющих на разные виды работ по технологическим объектам и ОЗХ, а также ключевых рисков при различных вариантах сотрудничества отдельно с международной инжиниринговой компанией или российским проектным институтом, а также ведения проекта с отечественной и зарубежной организацией одновременно.

Саммит завершился рабочим совещанием Минэнерго РФ, где Максимом Андреевичем Лобановым, заместителем директора Департамента переработки нефти и газа Минэнерго РФ, совместно с исследовательской группой «Петромаркет» и Strategy Partners Group, были представлены методики и подходы по вопросу прогнозирования спроса на нефтепродукты на внутреннем рынке России. Совещание посетили представители Аналитического цента при Правительстве РФ, Санкт-Петербургской Международной Товарно-сырьевой Биржи, крупнейших отраслевых компаний (Роснефть, Газпром, Лукойл), а также представители НПЗ.

Организатор: Business Dynamics

При поддержке: Министерства Энергетики Российской Федерации, Минпромторг России и Российского Газового Общества

Генеральный спонсор: HERMETIC-Pumpen GmbH

Золотой спонсор: Mankenberg

Серебряный спонсор: Технолинк

Бронзовый спонсор: NEUMAN & ESSER Grinding & Classifying Systems

Официальный сайт Саммита: http://www.downstreamsummit.ru/

teknoblog.ru

Движущие силы инноваций в нефтяной промышленности США



Возрастающее население земного шара, ограниченность ресурсов, изменение климата испытывают на прочность нашу экономическую систему, основанную на невозобновляемых источниках энергии. С другой стороны, низкие цены на нефть, развитие новых видов источников энергии, а также усиление экологических требований делают внедрение инноваций единственным путем для выживания традиционных энергетических компаний.

Однако возникновение самого феномена «инновации» и понимание, какие силы движут им порождает много споров. С развитием общества, технологий, глобализацией наш мир трансформируется, также меняются и усложняются сами процессы внутри него. Поэтому рассмотрение таких сложных и многогранных понятий как «инновации», «инновационная деятельность» всегда актуально.

Целью данной статьи является ретроспективный анализ возникновения инноваций в нефтяном секторе США, также тестирование концепции «инновация как креативный ответ на возникающие в обществе изменения» на конкретном временном промежутке в США в нефтяной отрасли.

При подготовке данной работы были использованы такие данные государственных статистических органов США, статистика международных организаций, научные работы по данной тематике.

В настоящее время США являются лидерами в разработке сланцевой нефти. Произошло это благодаря внедрению инноваций. И хотя инновации — это комплексное понятие, на которые оказывают влияние как внутренние, так и внешние факторы, автором выделены конкретные движущие силы, которые повлияли на развитие сланцевых инноваций.

Вначале проанализируем причины инвестирования нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли в инновации:

– Увеличение давления со стороны природоохранных организаций, например, в программе «Устойчивой развитие 2030» от Организации Объединенных наций в седьмой цели указано, что к 2030 необходимо достичь значительного увеличения доли возобновляемой энергии и сделать не возобновляемую энергетику более «чистой» [1].

– Конкурирование с возобновляемой энергетикой.

– Снижение затрат, повышение безопасности для работников и уменьшение количества ошибок. Уровень развития технологий, дигитизация общества, Big Data, искусственный интеллект являются примерами технологических возможностей, которыми пользуются производители нефти.

– Получение доступа к нетрадиционной нефти. Мировые нефтяные запасы уменьшились с 270 миллиардов нефти в 1990 годов до 40 миллиардов в 2000 [2, с. 1–14]. В это же время Международное Энергетическое Агентство предсказывает существенный рост в потреблении традиционной энергии к 2100 году. Как результат, производители нефти оказались в ситуации, когда нужно было искать или создавать новые технологии для добычи нефти.

Для более подробного понимания сущности феномена «инновации», а также причины их возникновения в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности автором было решено рассмотреть американскую статистику 1969–2015 годов ввиду доступности информации. Для подтверждения возникновения инновации будет использоваться количество патентов, так как эта информация публичная и удобна в использовании.

При анализе была обработана информация с сайта United States Patent and Trademark office о количестве патентов, полученных в 22 классах [3].

Рис. 1. Динамика получения патентов, связанных с нефтедобычей и нефтепереработкой в США с 1969 по 2015 годы. Источник: составлено автором на основании данных из [3].

На данном графике можно выделить несколько периодов, когда количество патентов росло, а именно, 1986–1992, 1997–2001 и самый большой рост в 2005–2014. Автором было решено сконцентрироваться именно на периоде 2005–2014 и рассмотреть его в контексте комплексного подхода к инновациям как креативный ответ на способ решения проблем, как ответ на возможность, предоставленную технологиями и как институциональный поиск.

  1. Инновации как решение проблем.

Снижение собственных запасов «легкой» нефти привело к тому, что, начиная с 1989 года в общем американском потребление нефти процент импортируемой нефти не опускался ниже 50 % [рассчитано автором на основании 4]. С другой стороны, США обладают достаточными запасами сланцевой нефти, но, чтобы получить доступ к этим запасам нефтяным компаниям не остается другого выбора, как внедрять инновации. Также важно отметить, что просто внедрение инноваций не дает компаниям конкурентного преимущества, необходимо, чтобы эти нововведения приносили прибыль, что в условиях снижающихся цен на нефть является критичным, таким образом, необходим новый уровень инноваций для доведения технологий до прибыльного уровня. Например, важно понимать, при какой стоимости нефти добыча ее из сланцев или других нетрадиционных видов станет неприбыльной. Сейчас в Техасе себестоимость добычи сланцевой нефти находится на уровне 40–45 долларов за баррель [5]. Также необходимо отдавать себе отчет, что снижение себестоимости добычи сланцевой нефти является самым главным конкурентным преимуществом для нефтяных компаний, и скорей всего, они не будут разглашать свои успехи в этой области и возможно будут откладывать патентования новых технологий, чтобы как можно дольше пользоваться этими инновациями. Таким образом, чтобы проследить, как инновации в добыче нефти проявились в нефтедобывающей отрасли США, был построен график на основании данных сайта U. S. Energy Information Administration о количестве установленных нефтяных вышек:

Рис. 2. Количество установленных вышек для добычи нефти, шт. Источник: составлено автором на основании [4]

Таким образом, снижения традиционных запасов нефти, ресурсозависимость от других стран привело к тому, что в США началась и продолжается сланцевая революция. Несмотря на то, что это стало возможно благодаря развитию технологий и внедрению инноваций, основной стимул был решение проблемы энергозависимости страны.

  1. Инновации как ответ на возможность, предоставленную технологиями, «технологическое окно».

В 2000-х годах технологии развивались гигантскими скачками, например, в 1990 году была изобретена Всемирная паутина, в июне 2000 интернет пользователей было только 6 % от всех жителей США, а в феврале 2007 — уже 80 % жителей США пользовались интернетом. Сейчас уже суперкомпьютеры с продвинутыми алгоритмами, работающие онлайн, играют ключевую роль в снижении стоимости и потерь времени при разработке нефтяных месторождений. Например, алгоритм, разработанный Intel (Reverse Time Migration — RTM) используется для генерации наиболее точных фотографий, что приводит к снижению затраченных денег и времени на поиск нефти, находящейся под водой и камнями [6]. Быстрота, точность, отсутствие усталости делает применение суперкомпьютеров неизбежными в такой затратной отрасли, как нефтедобыча.

Инновации в других областях являются плацдармом для инноваций нового поколения в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей отраслях. Развитие информационных технологий привело к появлению Big Data, Data mining, компьютерных алгоритмов, промышленных роботов, виртуальной реальности, что привело к созданию, например, Eelume, змееподобного робота, используемого для ремонта и не нуждающегося в удаленном управлении, что снижает затраты [7].

Также именно внедрение инноваций дает возможность снижения издержек, что особенно важно в период снижения цен на нефть. Например, система управления данными EMC от Dell способна проанализировать, проиндексировать и трансформировать 80 часов мультитеррабайтных сейсмических фотографий и съемок поверхности земли за 7,2 часа, что является в 10 раз быстрее стандартно используемой конфигурации [8].

  1. Инновации как институциональный поиск.

Рассмотрим тенденцию развития, а значит и потребления возобновляемых источников энергии за время доступной статистики, а это с 1949 по 2016 годы.

Рис. 3. Потребление возобновляемой энергии в общем потреблении энергии США в 1949 -2016 гг. Источник: составлено авторов на основании данных из [4]

Как видно из приведенного рисунка, в целом, имеется возрастающий тренд потребления возобновляемой энергии, но особо резкий скачок имеет место с 2001 года. Рассмотрим более подробно потребление возобновляемой энергии с 2001 года.

Рис. 4. Потребление возобновляемой энергии, квдр. БТУ в 2001–2016 годах. Источник: составлено автором на основании данных из [4]

Исходя из расчетов, около 50 % всей возобновляемой энергии в США в этот период является энергия биомасс. Также мы наблюдаем рост в потреблении солнечной энергии и более резкий рост в потреблении энергии ветра.

Рассмотрим стимулы, которые могли повлиять на развитие этих видов энергии. В 1992 году был введен в действие Акт по энергетической политике, который предполагал льготное налогообложение 1,5 центов на 1 кВт/час для производителей, использующих энергию ветра, солнца, биотоплива; также предоставление 10 % инвестиционного кредита для производств, использующих солнечную энергию [9].

В 2005 году был инициирован Акт энергетической политики, который предполагает 30 % налоговой кредит для домохозяйств и бизнеса на установку солнечных батарей, ветряных установок. Он был продлен до 2022 года [10]. Также с начала 2010 года стоимость самих солнечных панелей упала на 60 % [9], что позволило сделать их более конкурентоспособными.

Если рассматривать ветряные установки, то в 2013 году была установлена первая ветряная турбина, которая подключена к сети и находится в открытом море (инвестиция 12 миллионов долларов) [9]. Сейчас же установленная мощность ветряных установок в США достигла 74 гигаватт.

Все это говорит о возрастающей конкурентоспособности возобновляемой энергетики, а также о возрастающем стремлении больше использовать именно чистую энергию. То есть существуют институциональные силы, которые заставляют нефтяные компании вкладывать деньги в исследования и внедрять более экологичные способы добычи нефти, то есть появление все большего количества общественных организаций, которые обеспокоены состоянием окружающей среды, заставляет нефтяные компании решать эти проблемы. Например, до начала 1990 годов не было такого внимания к способам добычи нефти, и у нефтяных компаний не было в стратегиях развития акцента на экологичную добычу нефти [2].

Для подтверждения связи между полученными патентами в нефтяной промышленности и потреблением возобновляемой энергии был проведен регрессионный анализ с 1977 по 2015 годы, который показал зависимость в 51 %. Также был проверена такая переменная, как количество населения США на значимость, в результате модель подтвердила, что данная переменная не влияет на количество полученных патентов.

Таким образом, в складывающейся ситуации производителям нефти необходимо сделать добычу и переработку более экологичными, что возможно только при разработке и внедрении инноваций.

В целом, можно сделать вывод, что на развитие инноваций влияет много факторов, но в случае с американской нефтедобывающей и перерабатывающей отраслью движущими силами инноваций являются институциональный фактор, а именно возрастающее желание людей приносить окружающей среде меньше вреда, экономический фактор как снижение издержек и повышение эффективности и фактор «технологического окна».

Постоянное применение новейших технологий, внедрение инноваций в современной индустрии не вызывает больше удивления. Если раньше внедрение инноваций было конкурентным преимуществом, то сейчас это способ остаться в отрасли, и особенно это актуально для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Литература:
  1. Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development // The United Nations Department of Economic and Social Affairs. URL: https://sustainabledevelopment.un.org/post2015/transformingourworld (дата обращения: 26.10.2017).
  2. Amir Bahman Radnejad. Meta-organizing for open innovation under environmental and social pressures in the oil industry // Technovation. — 2017. — № 2. — С. 1–14.
  3. Patenting In Technology Classes // U. S. PATENT AND TRADEMARK OFFICE. URL: https://www.uspto.gov/web/offices/ac/ido/oeip/taf/tecasga/classes_torg.htm (дата обращения: 26.10.2017).
  4. TOTAL ENERGY // U. S. Energy Information Administration. URL: https://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/index.php (дата обращения: 26.10.2017).
  5. Global oil discoveries and new projects fell to historic lows in 2016 // International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/newsroom/news/2017/april/global-oil-discoveries-and-new-projects-fell-to-historic-lows-in-2016.html (дата обращения: 26.10.2017).
  6. How Supercomputers aid Oil and Gas Seismic Research // Scientific Computing. URL: https://www.scientificcomputing.com/article/2015/10/how-supercomputers-aid-oil-and-gas-seismic-research (дата обращения: 26.10.2017).
  7. 5 Innovative Technologies Changing Maintenance Management in the Oil and Gas Sector // Solify. URL: https://www.solufy.com/blog/5-innovative-technologies-disrupt-maintenance-management (дата обращения: 26.10.2017).
  8. OIL & GAS OPERATIONAL EFFICIENCY // Dell. URL: https://www.emc.com/collateral/emc-perspective/h24217-ep-emc-oil-and-gas-operational-efficiency.pdf (дата обращения: 26.10.2017).
  9. History of U. S. Wind Energy // Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. URL: https://energy.gov/eere/wind/history-us-wind-energy (дата обращения: 26.10.2017).
  10. Business Energy Investment Tax Credit (ITC) // U. S. Department of Energy. URL: https://energy.gov/savings/business-energy-investment-tax-credit-itc (дата обращения: 26.10.2017).

Основные термины (генерируются автоматически): внедрение инноваций, добычи нефти, сланцевой нефти, дата обращения, основании данных, добычи сланцевой нефти, производители нефти, внедрению инноваций, patent and trademark, and trademark office, потреблении энергии, Energy Information Administration, разработке сланцевой нефти, внедрение инноваций единственным, способам добычи нефти, источников энергии, запасами сланцевой нефти, американском потребление нефти, способы добычи нефти, запасов «легкой» нефти.

moluch.ru


Смотрите также