Значение химической и нефтехимической промышленности
Химические (ранее химико-москательные) товары
производят из природного, искусственного и синтетического сырья на предприятиях
химической, масложировой, нефтеперерабатывающей, лакокрасочной, лесохимической
и ряда других отраслей промышленности. Как правило, к бытовым химическим
товарам относят химические товары в мелкой фасовке - до 5 кг. В нашей стране
товароведы насчитывают около 20 основных групп изделий бытовой химии,
включающих более 500 видов различной продукции, десятки тысяч наименований
товаров, а в мире их насчитывается свыше 100 млн. Специалисты утверждают, что в
каждой городской квартире в среднем имеется около 7 кг бытовых химических
средств.
Продукция химии и нефтехимии применяется как
сырье и материалы практически во всех сферах предпринимательской деятельности.
Кроме того, она многократно потребляется внутри самой отрасли при переработке
сырья в разнообразные конечные продукты. На химических и нефтехимических
предприятиях сосредоточено около 8 % основных фондов промышленности страны и
производится почти 6 % промышленной продукции. Однако значительная часть
производственного оборудования отрасли характеризуется низким техническим
уровнем и не обеспечивает необходимой конкурентоспособности выпускаемой
продукции по ценовым и качественным характеристикам.
Средняя энергоемкость и материалоемкость единицы
продукции в 1,5 - 2 раза выше, чем в передовых промышленно развитых странах.
Нерационально используются сырьевые ресурсы. Например, доля нефтепродуктов,
направляемых на производство химической продукции, в расчете на тонну
произведенного этилена в России в 4 - 5 раз выше аналогичных показателей в США,
Германии и Японии. В структуре себестоимости химической продукции удельный вес
сырья, материалов, энергоресурсов составляет 70- 80 %. Без модернизации уже в
ближайшие годы до 70 % химической продукции может оказаться
неконкурентоспособной.
После отмены монополии государства на внешнюю
торговлю вопросы удовлетворения потребностей внутреннего рынка за счет импорта
решаются непосредственно торговыми организациями. В условиях низкой
конкурентоспособности отечественных товаров зарубежные поставщики постепенно
вытесняют российских производителей. Только после девальвации рубля в 1998 г.
несколько сократился импорт готовой продукции, предназначенной для использования
населением, - моющих, лакокрасочных и других бытовых химических товаров. Однако
зарубежные фирмы постепенно восстанавливают утраченные позиции, используя
разнообразные способы продвижения своей продукции, в том числе строительство
заводов по ее производству на территории России.
Тем не менее, положительная динамика роста
производства отечественной химической и нефтехимической продукции сохраняется.
Выпуск товаров бытовой химии осуществляется примерно на 450 предприятиях, около
20 % которых специализированные. Общий объем реализуемой через торгующие
организации продукции бытовой химии составляет около 1 млн. т в год.
Значительные объемы приходятся на долю трех важнейших ассортиментных групп:
синтетические моющие, отбеливающие и чистящие средства.
Среди основных направлений деятельности в
области технологической модернизации - ресурсосбережение, повышение
эффективности переработки нефти, расширение сырьевой базы, увеличение
ассортимента различных видов товаров бытовой химии в соответствии с
потребностями рынка.
В химической индустрии насчитывается около 600
крупных
и средних предприятий и 100 научных
и проектно-конструкторских организаций и экспериментальных заводов с общей
численностью персонала около 1 млн.
человек. Предприятия химической отрасли впервые за последние 10
лет
стали вкладывать значительные средства в научные разработки. Ученые предлагают
новые виды сырья с улучшенными свойствами и новые рецептуры (формулы) товаров
бытовой химии. Прорыв на российский рынок импортных товаров бытовой химии,
который был осуществлен крупными зарубежными производителями в середине 90-х
годов, сформировал у населения новые потребности. Большинство отечественных
разработок средств бытовой химии удовлетворить эти потребности не могут.
Поэтому необходима активизация научных исследований в области создания бытовых
химических препаратов.
Характерной особенностью современного рынка
химических товаров является организация и проведение большого числа
специализированных выставок. Они служат прямому обмену информацией всех сторон,
участвующих в химическом бизнесе, - производителей сырья, упаковки,
оборудования, готовой продукции, представителей оптовых фирм, в том числе
товароведов, маркетологов, коммерсантов. Были проведены такие выставки, как
«Индустрия чистоты», «Химэкспо», «Химиндустрия», «Бытхим», «Быт-химэкспо»,
«Интерлакокраска», «Бытовая химия и услуги». Специализированные выставки
проводятся не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и во многих региональных
центрах.
Нефть (тур. neft,
от
перс. нефт; восходит к аккадскому напатум - вспыхивать, воспламенять) - жидкое
горючее полезное ископаемое. Залегает обычно в пористых или трещиноватых горных
породах (песках, песчаниках, известняках) на глубине 1,2-2 км и более.
Маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета со
специфическим запахом. Добывают нефть скважин-ным, редко шахтным способами.
Используется нефть с 6-го тысячелетия до н. э.
Качество сырой нефти и получаемых нефтепродуктов
зависит от ее состава. По химическому составу нефть представляет собой сложную
смесь органических соединений, преимущественно углеводородов, а также
кислорода, азота, серы и других элементов. Менее всего колеблется элементный
состав: 82,5 - 87 % С; 11,5 - 14,5% Н; 0,05 - 0,35, редко до 0,7% О; 0,001 -
5,3% S; 0,001 - 1,8 % N. В
незначительных количествах в нефти содержатся хлор, йод, металлы - вольфрам,
никель, железо, натрий, калий, медь, всего свыше 20 элементов. Углерод и
водород присутствуют в виде углеводородов, кислород и азот - в виде
разнообразных соединений, сера - как в свободном, так и в связанном состоянии.
Важный этап добычи нефти - отделение попутного
газа, осуществляемое в газонефтяном сепараторе. Далее от нефти отделяют
пластовую воду с минеральными солями (в сырой нефти до 10 % воды и до 4 г/л
солей; остаточное содержание солей после отделения пластовой воды - не более 50
мг/л). На нефтеперерабатывающих заводах из сырой нефти после дополнительного
обессоливания путем перегонки получают бензин, дизельное топливо, мазут,
нефтяные масла и другие продукты.
Качество нефтепродуктов в значительной степени
зависит от наличия в них примесей нафтеновых кислот, смол, фенолов, аминов.
Именно они определяют соответствие продуктов переработки нефти современным
экологическим требованиям.
Для сырой нефти основными качественными характеристиками
являются плотность, содержание серы и фракционный состав.
Плотность нефти зависит от содержания
парафиновых углеводородов и смол. Для ее характеристики используются показатели
относительной плотности (г/см3) и плотности Американского института
нефти (API),
измеряемой в градусах. Относительная плотность равна отношению массы нефти к
массе воды одинакового объема. Плотность API
= (141,5/относительная плотность - 131,5).
Чем меньше плотность нефти, тем легче процесс ее
переработки и выше качество нефтепродуктов.
По содержанию серы нефть в России и Европе
подразделяют на малосернистую (до 0,5%), сернистую (0,51 - 2%) и
высокосернистую (более 2 % ). В США по содержанию серы нефть классифицируют как
сладкую (до 0,5 %), среднесладкую, или среднекис-лую (0,51 - 2%), и кислую
(более 2%). Происхождение термина «сладкая нефть» носит исторический характер:
раньше в Америке использовали ламповый керосин, сладковатый на вкус.
Соединения серы в товарной нефти не допускаются,
так как они токсичны, имеют неприятный запах, способствуют отложению смол и
вызывают коррозию металлов.
Важным показателем химического состава нефти
является ее фракционный состав. Он определяется по температуре кипения ее
составных частей. Фракция нефти - это доля (группа) углеводородов, выкипающая
(испаряющаяся) в определенном интервале температур. Температуры начала и конца
кипения называются границами кипения фракций, или пределами выкипания.
Фракции, выкипающие при температуре до 350 °С,
называют светлыми дистиллятами. Фракция, выкипающая после отбора светлых
дистиллятов, называется мазутом. Мазут и полученные из него фракции - темные.
Как правило, сырая нефть содержит:
· мазут - температура кипения выше 430
°С;
· керосин - 160 - 230 °С;
· нафта - 105 - 160 °С;
· бензин - 32-105 °С;
· углеводородные газы - ниже 32 °С.
Различные типы нефти сильно различаются по
составу. В легкой нефти обычно больше бензина, нафты и керосина, в тяжелой -
газойля и мазута. Наиболее распространена нефть с содержанием бензина 20 - 30
%. Качество нефти связано также с содержанием в ней воды и механических
примесей. Вода не только осложняет переработку нефти, но и ухудшает качество
нефтепродуктов, снижая теплопроводную способность и вызывая коррозию
металлических деталей оборудования. Механические примеси (песок, глина и
частицы твердых пород) снижают производительность нефтяного оборудования.
Кроме всего перечисленного качество нефти
характеризуется вязкостью. Чем вязкость меньше, тем легче осуществляются
транспортирование нефти по трубопроводам и ее переработка.
В мировой практике различие в ценах на нефть
определяется содержанием в ней светлых нефтепродуктов, а качество оценивается
по плотности и содержанию серы.
Нефть - это биржевой товар. На мировых рынках
торгуют десятью общепризнанными марками, наиболее известными из которых
являются WTI (Западно-Техасская
средняя), котируемая на Нью-Йоркской бирже NYMEX
(New York
Merchandise
Exchange), и Brent,
котируемая на Лондонской бирже IPE
(International
Petroleum
Exchange). Обе марки
котируются также на Сингапурской бирже SIMEX.
Страны ОПЕК (Организация стран -экспортеров нефти) реализуют сорта Saharan
Blend (Алжир), Minas
(Индонезия), Bonny
Light (Нигерия), Arabian
Light (Саудовская
Аравия), Dubai (ОАЭ), Tia
Juana (Венесуэла)
и Isthmus (Мексика).
Россия экспортирует нефть под двумя марками,
являющимися смесью различных сортов, - Urals и
Siberian
Light.
Urals -
основная российская экспортная нефть. Siberian
Light -
выше качеством и ценится немного дороже. В основном российская нефть
поставляется в Европу. Цена на нефть марки Urals
сильно
зависит от объема поставок нефти Ираком, так как иракская нефть Kirkuk
по
качеству близка к российской.
Экспортная российская нефть классифицируется по
физико-химическим свойствам в соответствии с ТУ 39-1623 - 93 «Нефть российская,
поставляемая для экспорта».
По содержанию серы определяется класс нефти. По
выходу фракций, выкипающих при температуре до 350 °С, нефть подразделяется на
типы. По потенциальному содержанию масел идет классификация нефти на группы. По
индексу вязкости масел нефть делится на подгруппы. Виды нефти характеризуются
содержанием алканов и парафинов.
Эта технологическая классификация может быть
использована при сортировке нефти и оценке качества получаемых из нее
нефтепродуктов. Существенное значение она приобретает в связи с ужесточением
требований Европейского союза к экологическим характеристикам продукции,
получаемой при переработке нефти. Несоблюдение этих требований может привести к
сокращению экспортных возможностей нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей
отраслей. В связи со значимостью для экономики России нефтяного экспорта
необходимо рассмотреть ситуацию с объемом добычи, внутренним потреблением и
экспортными ресурсами страны.
На территории России открыто около 2000 нефтяных
и нефтегазовых месторождений. Наиболее старыми и истощенными районами
нефтедобычи являются Урало-Поволжский район, Северный Кавказ и остров Сахалин.
На пике своего развития находятся месторождения Западной Сибири и
Тимано-Печорского региона. Начинают осваиваться месторождения Восточной Сибири
и Дальнего Востока, а также шельфы российских морей. Наиболее перспективны при
условии крупных капиталовложений Юрубчено-Тахомская нефтегазоносная зона
(Эвенкийский АО), Среднеобинское и Талаканское нефтегазовые месторождения (Республика
Саха), Верхнечонское нефтегазовое месторождение (Иркутская обл.) и
месторождения Красноярского края.
По прогнозу добыча нефти в России к 2020 г.
может составить 600 млн т в год. Пока же объем добычи составляет около 350 млн
т (10 % мировой добычи), из них более 40 % поставляются на экспорт. Сегодня
Россия по объемам добычи занимает третье место в мире после Саудовской Аравии и
США. Доказанные запасы нефти в России составляют 6,6 млрд т, или 5 % мировых
запасов. Однако уровень потребления нефти в стране остается крайне низким: его
показатель на душу населения в 1,8 раза ниже, чем в странах ЕС, в 3 раза ниже,
чем в Канаде, и в 3,5 раза ниже, чем в США.
Восстановление отечественной нефтедобывающей
промышленности началось после экономического кризиса 1998 г., когда в
результате девальвации рубля и снижения издержек на нефтедобычу, а также роста
цен на нефть на мировом рынке значительно увеличились инвестиции в нефтяной
бизнес.
Существенным препятствием для России на пути к
увеличению поставок нефти на мировой рынок являются ограниченные транспортные
мощности. Основные магистральные трубопроводы ориентированы на старые районы
добычи, а транспортная система, связывающая новые, перспективные месторождения
с потребителями, развита недостаточно. Однако ввод в эксплуатацию в 2001 г.
двух новых трубопроводных систем - Каспийского трубопроводного консорциума
(КТК) и Балтийской трубопроводной системы (БТС) - обеспечил дополнительные
экспортные маршруты через Черное и Балтийское моря.
Нефтяной комплекс России - это 11 крупных
нефтяных компаний, на долю которых приходится 90,8 % общего объема нефтедобычи,
и 113 мелких компаний. Нефтяные компании осуществляют полный комплекс работ -
от разведки, добычи и переработки нефти до ее транспортирования и сбыта
нефтепродуктов. Крупнейшими российскими компаниями являются ЛУКОЙЛ, ЮКОС, ТНК,
«Сургутнефтегаз», «Сибнефть», «Татнефть», «Роснефть», «Славнефть» и «Сиданко».
Российская нефтеперерабатывающая промышленность
обладает огромным производственным потенциалом. Суммарная мощность нефтеперерабатывающих
заводов превышает 260 млн т. Отрасль имеет квалифицированную рабочую силу и
запасы сырья. Однако объем переработки нефти составляет менее 65 % от уровня
конца 80-х - начала 90-х годов прошлого столетия. По масштабам фактической нефтепереработки
Россия переместилась со второго места после США на четвертое, пропустив вперед
Японию и Китай. По уровню потребления нефтепродуктов наша страна находится на
четырнадцатом месте.
Основная часть технологических установок введена
в 50 - 70-х годах прошлого века, свыше 80 % оборудования физически и морально
устарело. Современные мощности по переработке нефти вводились в строй в бывших
республиках СССР, в результате в Российской Федерации остались устаревшие
технологии.
Это привело к тому, что средняя глубина
переработки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах составляет
примерно 70 %. Глубина переработки нефти (ГПН) - показатель, характеризующий
эффективность использования сырья. Общепринятого определения этого показателя
не существует. У нас в стране ГПН определяют как суммарный выход (в %) на нефть
всех нефтепродуктов, кроме непревращенного остатка. По величине ГПН можно
(пусть косвенно) судить о насыщенности нефтепереработки вторичными процессами и
структуре ассортимента нефтепродуктов. Чем выше ГПН, тем больше нефтепродуктов
получают из тонны сырья. Для сравнения в США этот показатель составляет около
90 %, а на лучших американских заводах даже 98 %. Такое положение с ГПН
сложилось исторически, в связи с потребностью в мазуте как топливе.
По официальным данным Госкомстата России,
производством нефтепродуктов занято 65 нефтеперерабатывающих заводов.
Большинство из них входят в состав крупных нефтяных компаний. Для нефтяного
комплекса России характерна соизмеримость мощностей добычи и переработки нефти
в отличие от США и Западной Европы, где перерабатывающая промышленность по
объему почти в три раза превышает нефтедобычу. Для России эта соразмерность -
предпосылка стабильного функционирования обеих отраслей в условиях постоянно
меняющихся мировых цен на нефть. Однако формированию оптимального соотношения
производства и экспорта мешает ряд причин. Во-первых, российские нефтяные
компании зачастую не заинтересованы в продаже товарных нефтепродуктов, так как
их производство требует больших затрат на модернизацию. Во-вторых, западные
компании заинтересованы в загрузке собственных перерабатывающих мощностей, а
значит, в закупке сырой нефти. В-третьих, экспорт товарных нефтепродуктов из
России затруднен из-за их невысокого качества. Так, даже экспортное дизельное
топливо из России с содержанием серы не более 0,05 % используется на одном из
заводов Западной Европы только в качестве сырья для получения и последующего
экспорта в Северную Европу специального дизельного топлива «Ситиди-зель» с
цетановым числом 53, содержанием серы 0,005 % и ароматических углеводородов
менее 20 %.
Кроме того, приходится учитывать, что с 2005 г.
в США и Западной Европе введены еще более жесткие требования к качеству
нефтепродуктов, а это может привести к дополнительным технологическим
трудностям для российских предприятий и затруднить экспорт продуктов
нефтепереработки.
Нефтепереработка - это многоступенчатый процесс
физической и химической обработки сырой нефти, результатом которого является
получение комплекса нефтепродуктов (рис. 1).
Рис. 1. Основные продукты нефтепереработки
химический полезный
ископаемое
Переработку нефти осуществляют методом
перегонки, то есть физическим разделением нефти на фракции. Различают первичную
и вторичную переработку нефти. При первичной переработке из нефти удаляют соли
и воду. Эффективное обессоливание позволяет уменьшить коррозию оборудования,
предотвратить разрушение катализаторов, улучшить качество нефтепродуктов. Затем
в атмосферных или вакуумно-атмосферных ректификационных колоннах нефть
разделяется на фракции. Их используют как готовую продукцию, например
низкооктановые бензины, дизельное топливо, керосин, или направляют на
последующую переработку.
Вторичная переработка нефти обеспечивает
химическое превращение, вплоть до деструкции молекул, полученных при первичной
переработке фракций (дистиллятов) в целях увеличения содержания в них
углеводородов определенного типа. Основным методом вторичной переработки нефти
является крекинг - термический, каталитический и гидрокрекинг. Крекинг - это
процесс переработки нефти и ее фракций, вызывающий распад тяжелых
углеводородов, изомеризацию и синтез новых молекул. Он применяется главным
образом для получения моторных топлив.
При термическом крекинге тяжелые углеводороды,
входящие в состав остаточных продуктов перегонки нефти, расщепляются на легкие
углеводороды. Наиболее распространенным является глубокий крекинг
керосиногазойлевых фракций для получения бензина. Он проводится при температуре
500 - 520 °С и давлении до 5 МПа. Выход бензина при этом достигает 60 - 70 %.
Тяжелые нефтепродукты (мазут, гудрон и др.)
подвергаются термическому крекингу низкого давления, осуществляемому при температуре
500 - 600 °С, или коксованию. Его проводят в целях получения газойля,
используемого для производства моторных топлив, и кокса (выход до 20 %),
применяемого, например, для изготовления электродов. Может проводиться
высокотемпературный крекинг, или пиролиз, осуществляемый при температуре 650 -
750 °С и давлении, близком к атмосферному. Этот процесс дает возможность
перерабатывать тяжелое остаточное нефтесырье в газ, используемый в химической
промышленности, а также получать ароматические углеводороды - бензол, толуол,
нафталин и др.
Каталитический крекинг служит для получения
дополнительного количества высокооктанового бензина и дизельного топлива
разложением тяжелых нефтяных фракций с применением катализаторов. Этот процесс
позволяет увеличить выход и повысить качество бензина по сравнению с
термическим крекингом.
Для переработки средних и тяжелых нефтяных
фракций с большим содержанием сернистых и смолистых соединений большое
распространение получил каталитический крекинг с использованием водорода - гидрокрекинг.
При этом процессе выход светлых нефтепродуктов возрастает до 70 %, содержание
серы в них снижается. Для переработки различных нефтепродуктов, в том числе
газов и остатков нефтеперегонки, применяют крекинг с водяным паром. Его
преимущества - низкое коксообразование и большой выход олефинов.
Процесс получения высокооктанового компонента
автомобильных бензинов путем каталитического превращения низкооктановых
бензиновых фракций, вырабатываемых при прямой перегонке и крекинге, называется
каталитическим риформингом.
К методам вторичной переработки нефти также
относятся: ал-килирование - для получения изооктана и другого высокооктанового
топлива, деструктивная гидрогенизация - для увеличения выхода легких и светлых
нефтепродуктов, синтез углеводородов из газов - для превращения в жидкое
состояние углеводородов, находящихся в газах крекинга, и др.
Получаемые различными способами нефтепродукты
очищаются от нежелательных примесей и смешиваются (подвергаются
компаундированию) для получения товарных продуктов. При необходимости в них
вводятся специальные добавки - присадки, улучшающие те или иные свойства
продуктов.
Ассортимент нефтеперерабатывающей промышленности
насчитывает более 500 наименований газообразных, жидких и твердых
нефтепродуктов в зависимости от их назначения.
Основную группу нефтепродуктов представляют
различные виды топлива. Моторное топливо, применяемое в двигателях внутреннего
сгорания, составляет около 60 % объема всех нефтепродуктов. Моторное топливо -
это светлые нефтепродукты, применяемые для сжигания в двигателях. В зависимости
от типа двигателя используется топливо карбюраторное (бензин различных марок и
сортов), дизельное или реактивное. Для эксплуатации транспортных и стационарных
тепловых установок, а также промышленных печей используют котельное топливо. К
нему относят мазут различных марок, сланцевое масло, топливо печное бытовое.
Все нефтяное топливо, кроме котельного, подвергается очистке.
Вторую по объему производства ассортиментную
группу нефтепродуктов составляют нефтяные масла. Далее следуют
электроизоляционные среды, растворители, нефтехимическое сырьё.
Список использованной литературы
.Александров
И.А. Технология переработки нефти и газа. М: Химия, 2006 -395 с.
.Гуреев
А.А, Серегин Е.П., Азев В.С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив.
- М: Химия, 2005 - 200с.
.Чулков
П.В. Моторные топлива: ресурсы, качество, заменители. - М: Политехника, 2008,
416 с