CC BY
164
УДК 338.001.36
Р. З. Фахрутдинов, Ф. А. Заббаров
К ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ
Ключевые слова: Глубина переработки, выход светлых фракций, индекс Нельсона, индекс качества и экологичности.
Рассмотрена и оценена эффективность производства отечественной нефтеперерабатывающей промышленности на примере нескольких предприятий, для чего использованы общепринятые показатели, а именно, глубина переработки, выход светлых фракций и индекс Нельсона. В связи с тем, чтоэти показатели недоста-точнополно оценивают эффективность деятельности НПЗ, предложены показатели, учитывающие качественную и экологическую сторонысовершенства производства, в частности, индекс качества и экологичности (ИКЭ).
Keywords: processing depth, output of light fractions, Nelson index, quality and environmental index.
The efficiency of the production of domestic oil refining industry was considered and evaluated by the example of several enterprises, for which conventional indicators, namely, the depth of processing, the output of light fractions and the index Nelsonwere used. Due to the fact that these figures are not fully evaluate the effectiveness of the refinery, some indicators, that take into account the quality and environmental aspects of production excellence, in particular, the quality and environmental performance indexwere proposed.
Нефтеперерабатывающая промышленность является стратегически важной отраслью, вносит наибольший вклад в стабильность и эффективное развитие экономики государства. Российская Федерация обладает огромными запасами нефти и газа. Статистический анализ показателей нефтеперерабатывающей отрасли России позволил выявить главные ее проблемы: невысокая глубина переработки нефти - 72% (в среднем по миру 85-92%); невысокая доля вторичных процессов - менее 70% от первичной (в среднем в мире- 91 %); относительно невысокое качество производимых нефтепродуктов и прочее
Экспорт продуктов нефтеперерабатывающей отрасли России имеет сырьевую направленность, так как 70 % экспорта приходится на сырую нефть, а остальные 30% (автомобильный бензин, дизельное топливо, мазут) являются полуфабрикатами и дешевыми нефтепродуктами невысокого качества, которые не удовлетворяют современным требованиям качества ЕВРО [1]. Покупая недорогие российские нефтепродукты, европейские нефтеперерабатывающие компании, проделывая ряд несложных операций, доводят эти по сути дела полуфабрикаты до нужных качественных кондиций и продают, в том числе и на российском рынке, по среднеевропейским ценам. Тем самым на протяжении достаточно длительного времени российского экспорта нефтепродуктов в Европе создавались дополнительные рабочие места, происходило наращивание добавленной стоимости, и возрастал валовый продукт в импортирующих странах [2].
Современный этап развития отечественной нефтеперерабатывающей промышленности характеризуется необходимостью значительного увеличения мощностей по тем технологическим процессам, которые направлены на производство максимального количества высококачественных компонентов топ-лив и масел. В связи с этим, практически на всех нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) разработаны масштабные планы строительства новых, модернизации и реконструкции имеющихся установок, для оценки которых некоторыми авторами рекомен-
дован специальный инновационный показатель [3]. Эти планы предполагают использование вторичных деструктивных процессов переработки тяжелых нефтяных остатков (мазутов и гудронов), а также процессы по облагораживанию нефтяных фракций для обеспечения соответствия показателей требованиям нормативных документов [4]. Структура процессов нефтепереработки РФ в 2014 году представлена на рисунке 1 [5,6].
Гидрокрекинг
^ Первичная
I А ' - переработка
Реформинг/' ^^^^^ А 9 /
/ 23% ^^^^ ■
1
) в%
■лчХЖ^
Висбрекинг I---изомеризация
Гидро очистка
Рис. 1 - Структура процессов нефтепереработки РФ в 2014 г.
В связи с вышеизложенным, определенный интерес представляет сравнение эффективности работы нефтеперерабатывающих предприятий с использованием нескольких показателей и выявление направления их развития [7].
В РФ для оценки эффективности НПЗ и нефтехимических предприятий до недавнего времени применялись два показателя - глубина переработки нефти и выход светлых нефтепродуктов. Глубина переработки (ГП) нефти вычисляется как выход (в % мас. на нефть) всех нефтепродуктов за исключением топочного мазута, сухого газа и безвозвратных потерь:
ГП =((Н-(М+П+СГ))/Н)*100% (1)
где ГПН - глубина переработки нефти, %; Н - кол-во переработанной нефти, тонн; М - кол-во топочного мазута (котельного топлива) от переработанной нефти, тонн; П - потери, тонн; СГ - количество сухого газа от переработанной нефти, использованного как топливо, тонн [8].
Динамика изменения глубины переработки нефти в РФ на период 1990-2015 и ее прогноз до 2030 года представлена на рисунке 2 [9,10].
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Рис. 2- Динамика изменения глубины переработки нефти в РФ
Такое невысокое значение глубины переработки нефти вызвано недостаточным количеством углубляющих и деструктивных вторичных процессов, таких как коксование, каталитический крекинг, гидрокрекинг, которые есть всего на 14 из 31 крупных НПЗ РФ [1]. О необходимости углубления переработки нефти и внедрения новых технологических процессов отмечалось и ранее [11,12].
Выход светлых нефтепродуктов (ВСН)- это сумма выходов (в % мас. на нефть) сжиженных газов, бензинов, реактивных и дизельных топлив. Назначение указанных показателей — оценка эффективного и полного использования нефтяного сырья, а именно мазута. При более высоком значении этих показателей удельный расход нефти на получение светлых нефтепродуктов будет меньше [7].
Данные показатели в большей степени зависят от свойств перерабатываемой нефти, а именно, от потенциального содержания в ней топливных фракций, а также от наличия в поточной схеме НПЗ процессов, которые направлены на производство дополнительного количества дистиллятов. В случае перехода на переработку нефти с другого месторождения с более высоким содержанием светлых, данные показатели заметно возрастут, но, очевидно, что это не является следствием работ по реконструкции и введения в эксплуатацию новых установок. Кроме того, приведенные показатели никак не отражают качество производимой продукции, а всего лишь частично дают возможность оценить уровень внедрения процессов переработки остаточного сырья на предприятии. Иначе говоря, добавление в поточную схему завода новых установок алкилирования, рифор-минга или изомеризации никаким образом не отразится на показателе глубины переработки нефти.
Недостаток показателя глубина переработки проявляется в том, что он чувствителен к объему вырабатываемого котельного топлива. Котельное топливо получают висбрекингом гудрона, и если гудрон, который идет на висбрекинг, направить на битумную установку, то выход котельного топлива резко сократится, а глубина переработки возрастет [8].
Существует другой показатель комплексной оценки НПЗ, которая разработана еще в 60-е годы техническим редактором и консультантом по нефти известного журнала Oil & Gas Journal В. Нельсоном [13]. Его задача состояла в том, чтобы разработать универсальный подход к выяснению требуемых вложений для возведения новых нефтеперерабатывающих предприятий разных видов. По предложению Нельсона вложения на возведение отдельной крупной единицы оборудования были отнесены к величине для установки атмосферной перегонки нефти, сложность которой принималась за единицу. Всем остальным установкам назначались коэффициенты, в зависимости от их сложности и стоимости [14].
Так, если стоимость сооружения установки атмосферной перегонки нефти составляет, к приме-ру,400 дол./(бар./сут.), а другой установки — 1 200 дол./(бар./сут.), то индекс последней будет равен 3. Под рейтингом сложности целого нефтеперерабатывающего завода подразумевают сумму произведений индексов Нельсона отдельных установок на доли этих установок в поточной схеме предприятия: CI = Ixi-Nii (2)
где CI - коэффициент сложности нефтеперерабатывающего предприятия; xi - доля i-го процесса, определяемая как отношение его производительности к производительности установки атмосферной дистилляции; Nii - индекс Нельсона i-го процесса [4]. Чем выше индекс, тем выше стоимость завода и тем выше добавленная стоимость его продукции [15]. Индекс Нельсона характеризует совершенство схемы нефтеперерабатывающего предприятия по капиталоемкости. Наиболее высокое значение этого показателя характерны для предприятий с преобладанием нефтехимической составляющей, а при этом глубина переработки может быть низкой [8].
Средний рейтинг сложности российских НПЗ колеблется на уровне 5,3; НПЗ США — 10;Канады — 7,2; Западной Европы — 6,6; стран Азии — 4,8; Латинской Америки — 4,8; Ближнего и Среднего Востока — 4,1. Африки — 3,4. Среднемировой индекс сложности нефтеперерабатывающих предприятий составляет 5,9 [4, 16].
На сегодняшний день ведущие нефтегазовые компании по всему миру имеют в своей структуре хорошо развитые нефтехимические производства, или по другому «нефтехимические крылья». В составе прибыли крупнейших мировых нефтегазовых компаний (Еххоп МоЫ1, Shеll, ToM и др.) доля нефтехимических продуктов достигает 8-10% и примерно такая же доля характерна для показателя чистой прибыли.
Отечественные предприятия недостаточно активно развивают нефтехимическую составляющую, лишь «Газпром», включая аффилированную с ним нефтехимическую компанию «Сибур», а также «Лукойл» и «Роснефть» имеют в своем составе нефтехимические подразделения и планируют их дальнейшее развитие [2].
Но, при всем при этом, индекс Нельсона не от-р ажает эксплуатационную сторону переработки, которая зависит от качества сырья и получаемых продуктов. Если два идентичных завода имеют в
своем составе один и тот же набор технологических установок одинаковой, но на одном из них производится дизельное топливо с содержанием серы 30 ррт, а на другом — 500 ррт, то это никак не повлияет на итоговый индекс сложности предприятия. Также надо отметить, что получение качественных продуктов от стоимости возведения технологической установки никаким образом не зависит. Основной функцией индекса сложности является сопоставление предприятий по статьям капитальных затрат. При увеличении числа стадий переработки сырья индекс Нельсона также будет возрастать, однако оптимальное число стадий, которое обеспечивает заданный уровень качества продукции, определяется технологией производства.
Общая тенденция развития нефтепереработки такова, что она направлена на углубление переработки, то есть повышению индекса Нельсона путем освоения вторичных процессов.
Что касается отмеченной выше трудности оценки качественной стороны совершенства производства, т.е. нацеленности предприятия на производство высококачественных и экологичных продуктов, на наш взгляд можно и необходимо оценить новым показателем - условно названным нами - «критерием (индексом) качества моторных топлив». Суть этого показателя заключается в учете качественной стороны производства, в учете объема массового производства наиболее востребованных нефтепродуктов, отвечающих самым современным требования рынка. Допустим, два нефтеперерабатывающих завода имеют идентичный набор технологических установок одинаковой мощности, но получают нефтепродукты разного качества. Они будут оцениваться индексом Нельсона одинаково. Другими словами, индекс сложности Нельсона не учитывает (и не стимулирует) выпуск предприятием высококачественной продукции.
Качественную сторону товарных моторных топ-лив можно выразить через содержание в них серы, т.к. во время вторичных процессов, особенно гидрокаталитических, нефтепродукт очищается от серы и от других нежелательных соединений (азот-, кислородсодержащих, металлорганических соединений), то есть изменяется химический состав полученных продуктов в сторону их облагораживания.
Индекс качества (ИК) рекомендуется рассчитывать по формуле:
Этот показатель охватывает все виды нефтяного топлива.
ИК=
Кх^^юо
„ (3)
где х; - содержание серы в ьом топливе, %; gi - количество ьго топлива, т/год; G - количество перерабатываемой нефти, т/год; 100 - коэффициент масштабирования.
Определим индекс качества для трех заводов, по которым имеются данные по объемам производства топлив различных экологических классов (Омский (ОНПЗ), Московский (МНПЗ) и Новокуйбышевский НПЗ (ННПЗ)) [17-20] за 2014 год. Они приведены в таблицах 1, 2.
Чем меньше значение индекса качества, тем топливо качественнее и с точки зрения эксплуатационных свойств, и по экологическим соображениям.
Таблица 1 - Объем производства лив некоторых НПЗ России по классам за 2014 год
моторных топ-экологическим
НПЗ Перер. нефти, млн.т/г од Автомобильный бензин, тыс.т/год Дизельное топливо, тыс.т/год
Класс Выпуск тыс.т/ год Класс Выпуск тыс.т/ год
ОНПЗ 21,280 4 677,0 4 6,0
5 3946 5 6307
ННПЗ 8,239 2 48,0 4 1846
3 551,0 5 411,0
4 62,0
5 318,0
МНПЗ 10,800 5 2225 3 140,1
4 304,1
5 1716
Таблица 2 - Объем производства продуктов топливного назначения некоторых НПЗ России
НПЗ S ^неф? % Продукция
Наименование Выпуск, тыс.т/ год Количество серы, т/год
ОНПЗ 2,0 1. Моторные топлива 2. Реактивные топлива 3. Мазут 10936 1708 1159 13668,0 1708 18544
Итого 13803 33920
ННПЗ 3,0 1. Моторные топлива 2. Реактивные топлива 3. Мазут 3236 315 2059 20934,0 315(0,1 %) 51475
Итого 5610 72724
МНПЗ 3,0 1. Моторные топлива 2. Реактивные топлива 3. Мазут 4385,1 600 2900 11069,0 600 72500
Итого 7885,1 84169
Использование содержания серы в топливах для выражения их качества вызвано тем, что продукты сгорания сернистых соединений обладают высокой коррозионной активностью, тем самым сокращают срок службы двигателей. Эти же продукты наносят огромный вред окружающей среде. При взаимодействии сернистого газа атмосферной влагой и/или кислородом воздуха образуется сернистая или серная кислоты:
SO2 + Н2О ^ H2SOз 2 SO2 + О2 ^ 2 SO3,
SOз + Н2О ^ Н^04.
Как известно, в результате атмосферные осадки оказываются подкисленными, что приводит к гибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, снижает урожайность земель сельскохозяйственного назначения. Кроме того, они усугубляют тяжесть течения заболеваний дыхательных путей животных и человека.
Поэтому индекс качества, по нашему мнению, является необходимым показателем оценки технического уровня нефтеперерабатывающих заводов и его необходимо использовать в комплексе с другими показателями, приведенными выше.
Таким же образом можно оценить показатель экологичности нефтеперерабатывающих заводов. Для этого необходимо знать суммарное содержание серы в выпускаемых данным предприятием нефтепродуктах, используемых в качестве топли-ва(моторные топлива, реактивные топлива, мазут и др., кроме газов из-за трудности учета) и содержание серы в исходной нефти (X*G). Отношение дан-
ных величин и будет показателем экологичности (ЭК):
ЭК=^^*100 (4)
х*с
где Х - содержание серы в исходной нефти, % мас.
Согласно формуле (4) чем меньше значение ЭК, тем больше степень удаления серы, т.е. тем выше качество топлива по показателю «содержание серы». Максимальное значение ЭК в этом случае будет равно нулю. Пользуясь этими же данными показатель ЭК можно представить другим соотношением следующим образом:
XxG-HxiXgB ^ XxG
(5)
В этом случае показатель ЭК имеет физический смысл - он отражает степень удаления нежелательных компонентов из нефтяных топлив. Максимальное значение ЭК в этом выражении равно 100, что соответствует их полному удалению серы и других элементов. Расчеты указанных индексов приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Показатели технического уровня российских НПЗ за 2014 год
НПЗ ГП ВСН, % ИН ИК по формуле (3) ЭК по формуле (4) ИКЭ по формуле (5)
ОНПЗ 93 67,32 8,05 62,7 8 92
ННПЗ 73 56,20 4,02 254,1 29 71
МНПЗ 72 53,57 6,98 102,5 26 74
Сравнивая предложенные показатели (3) и (4), (5) можно заметить, что они описывают одну и ту же ситуацию получения высококачественных нефтепродуктов, поэтому показатель, определенный по формуле (5), следует считать предпочтительным и его можно обозначить как индекс качества и экологичности (ИКЭ) продукции НПЗ. Этот индекс призван стимулировать НПЗ производить всю выпускаемую продукцию, включая нефтяные смазочные материалы (продукцию относительно малотоннажную по сравнению с объемом выпуска топлив всех видов) соответствующими современной тенденции выпуска высококачественных и экологичных продуктов (содержание серы в базовых маслах согласно классификации API не должно превышать 0,03% мас.).
Анализируя полученные результаты можно заметить, что индекс качества и экологичность продукции НПЗ коррелирует с глубиной переработки нефти - чем выше глубина переработки, тем выше качество и экологичность продукция НПЗ. Однако такая связь не является обязательной, о чем свидетельствуют данные таблицы 3. Действительно, даже при достаточно глубокой переработке нефти возможен выпуск нефтепродуктов, не отвечающих современным стандартам.
Заключение
Для оценки качества и экологичности выпускаемой нефтеперерабатывающим предприятием продукции рекомендуется вводить новый показатель -
индекс качества и экологичности (ИКЭ).Сочетание этого показателя с общепринятыми - индексом Нельсона, глубиной переработки - дает представление о совершенстве технологии данного предприятия и его готовности производить продукцию, отвечающую современным требованиям.
Литература
1. С.С. Салчева. Дисс. канд. экон. наук,Тюмен. гос. нефте-газ. ун-т, Тюмень, 2015. 224 с.;
2. О.Б. Брагинский,Н. Н. Куницына, А. В. Горлов, Рациональное использование углеводородного сырья в нефтегазовом комплексе России, ЦЭМИ РАН, Москва, 2015, С. 80;
3.Е.Евтушенко, Э.Юсупова, Экономика и управление: научно-практический журнал, 5, 63-68 (2014);
4. Б. П. Туманян, Н. Н. Петрухина, Теоретические и прикладные проблемы сервиса, 1, 15-25 (2011);
5. И.А Садчиков., В.Е.Сомов, В.А. Балукова Экономика нефтегазовой отрасли. ХИМИЗДАТ, СПб, 2014, С. 256;
6. А.Г. Коржубаев, И.А.Соколова, А.С. Ивашин, Минеральные ресурсы России. Экономика и управление, 4, 5057 (2011);
7. Б. П. Туманян, Н. Н. Петрухина, Промышленный сервис, 1, 26-38 (2012);
8. З. И. Сафин, А. Ф. Кемалов, Р. А. Кемалов, Н. А. Терен-тьева, Вестник Казан. технол. ун-та, 14, 9,188-191 (2011);
9. Приложение № 5 к Энергетической стратегии России на период до 2030 г. // Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Утверждена распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715 - р - С.10.
10. В.М. Капустин, Проблемы и перспективы развития российской нефтепереработки, ИМЭМО РАН, Москва, 2011, С. 5
11.Н. Л. Солодова, Н. А. Терентьева, Вестник Казан. тех-нол. ун-та, 1, 141-147 (2012);
12.Н. Л. Солодова, Н. А. Терентьева, Вестник Казан. тех-нол. ун-та, 16, 3, 209-216 (2013);
13. О.Б. Брагинский, Нефтегазовый комплекс мира, Нефть и газ, Москва, 2006, С. 293-369;
14. Леффлер Уильям Л.,Переработка нефти, ЗАО «Олимп - Бизнес», Москва, 2004, С. 176-177;
15. Н.Я. Калюжнова, JOURNAL OF INSTITUTIONAL STUDIES, 4, 4, 89-91 (2012)
16. Д. Иванченко, Нефтегазовая Вертикаль, 13, 70-75 (2012)
17. Официальный сайт ОАО «Газпром нефть». - http: //www. gazprom-neft.ru.
18. Годовой отчет АО «Новокуйбышевский нефтеперерабатывающий завод» за 2014 год.
19. Годовой отчет ОАО «Газпромнефть - ОНПЗ» за 2014 год.
20. Годовой отчет ОАО «Газпромнефть - МНПЗ» за 2014 год.
© Р. З. Фахрутдинов - канд. хим. наук, профессор, каф. ХТПНГ КНИТУ, frz07@mail.ru, Ф. А. Заббаров - магистр каф. ХТПНГ КНИТУ, zabbar2014@yandex.ru.
© R. Z. Fakhrutdinov - associate professor, PhD in Petroleum Chemistry, Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, frz07@mail.ru, F. A. Zabbarov - Mphil student of Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, zabbar2014@yandex.ru.
