Совершенствование переработки нефтей севера Красноярского края на малых нефтеперерабатывающих заводах

H. Ф. О р л о в с к а я 
И. В. Надейкин 
Е. Д. А г а ф о н о в 

С О В Е Р Ш Е Н С Т В О В А Н И Е 
ПЕРЕРАБОТКИ Н Е Ф Т Е Й 
СЕВЕРА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ 
НА мАлых 
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ З А В О Д А Х 

Рассмотрены современное состояние, проблемы и перспективы малой нефтепереработки в России, особенности нефтей севера 
Красноярского края, традиционные и альтернативные технологии, в том числе экстракционные процессы, позволяющие повысить качество моторных топлив. 

Монография 

ISBN 
978-5-7638-2763-7 

9 7 85 7 63 82 7 637 > 

Институт нефти и газа 
mm 

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
SIBERIflfl FEDERAL UfllVERSfTY 

Оглавление 
 

1 

Министерство образования и науки Российской Федерации 

Сибирский федеральный университет 

Н. Ф. Орловская, И. В. Надейкин, Е. Д. Агафонов 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ  
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕЙ  

СЕВЕРА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ  

НА МАЛЫХ  

НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ 

ЗАВОДАХ 

Монография 

Красноярск 

СФУ 
2013 

Оглавление 
 

2 

УДК 665.63 
ББК 35.514 
         О-666 

Р е ц е н з е н т ы: В. Е. Тарабанько, д-р хим. наук, проф., зав. лабо
раторией Института химии и химической технологии СО РАН; 

М. С. Товбис, д-р хим. наук, проф. кафедры органической химии и 

технологии органических веществ Сибирского государственного технологического университета 

Орловская, Н. Ф.   

О-666         Совершенствование переработки нефтей севера Красноярского 

края на малых нефтеперерабатывающих заводах : монография /         
Н. Ф. Орловская, И. В. Надейкин, Е. Д. Агафонов. – Красноярск : 
Сиб. федер. ун-т, 2013. – 135 с. 

ISBN 978-5-7638-2763-7 

 
Рассмотрены современное состояние, проблемы и перспективы малой 
нефтепереработки в России, особенности нефтей севера Красноярского края, 
традиционные и альтернативные технологии, в том числе экстракционные процессы, позволяющие повысить качество моторных топлив.  
Предназначена для специалистов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, предпринимателей, аспирантов и студентов. 

УДК 665.63 
ББК 35.514 
 
ISBN  987-5-7638-2763-7                                                           © Сибирский федеральный                          
                                                                                                          университет, 2013 

Оглавление 
 

3 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ……………………… 
5
ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………………………………… 
6
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………… 
7
Глава 1. НЕОБХОДИМЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА 
               мини-НПЗ В КРАСНОЯРСКОМ КРАЕ……………………… 
9
1.1. Классификация малотоннажных установок по перегонке нефти 
9
1.2. Подготовка задания на предпроектную проработку  
       или выполнение проектных работ по мини-НПЗ………………… 
14
1.3. Основные требования к площадке для размещения мини-НПЗ…. 
15
1.4. Высокотехнологичные мини-НПЗ………………………………… 
18
1.5. Преимущества строительства мини-НПЗ нового поколения……. 
19
1.6. Целесообразность размещения мини-НПЗ в Красноярском крае 
21
 
Глава 2. ОСОБЕННОСТИ НЕФТИ ЮРУБЧЕНО-ТОХОМСКОГО 
               МЕСТОРОЖДЕНИЯ…………………………………………. 
23
2.1. Классификация нефтей по свойствам и составу…………………. 
23
2.2. Нефти севера Красноярского края………………………………… 
26
2.3. Физико-химические и товарно-технические свойства нефтей  
       севера Красноярского края………………………………………… 
29
2.4. Углеводородный состав нефти  Юрубчено-Тохомского  
       месторождения……………………………………………………… 
32
2.5. Фракционный состав нефти Юрубчено-Тохомского месторождения 
34
2.6. Структурно-групповой состав нефтяных дистиллятов………….. 
37
2.7. Серосодержащие соединения в дистиллятах и нефти   
       Юрубчено-Тохомского месторождения…………………………... 
39
2.8. Причины коррозии и образования отложений  
       на оборудовании НПУ Байкитского НПЗ…………………………. 
41
2.9. Коррозионная агрессивность эвенкийских нефтей………………. 
46
2.10. Мероприятия по защите установки от коррозии………………... 
47
2.10.1. Защелачивание сырья……………………………………… 
48
2.10.2. Ингибирование…………………………………………….. 
48
2.10.3. Выбор материалов технологического оборудования……. 
49
 
Глава 3. МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ КОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ,  
               ПРОЯВЛЯЮЩИХСЯ ПРИ АТМОСФЕРНОЙ  
               ПЕРЕГОНКЕ У МАЛОСЕРНИСТЫХ НЕФТЕЙ …………... 
55
3.1. Термостабильность сероорганических соединений нефтей,   
       их взаимные превращения при переработке……………………… 
55
 

Оглавление 
 

4 

3.2. Методы определения сероводорода, меркаптанов 
       и элементарной серы в нефти и нефтепродуктах………………… 
58
3.3. Новый метод контроля сероводорода и лёгких меркаптанов,   
       выделяющихся при атмосферной перегонке нефти……………… 
63
3.4. Рекомендации по внедрению методов контроля  
       сероводорода и лёгких меркаптанов при атмосферной  
       перегонке нефти…………………………………………………….. 
76
 
Глава 4. ОСОБЕННОСТИ ТОПЛИВ, ПОЛУЧЕННЫХ    
               ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЭВЕНКИЙСКИХ НЕФТЕЙ…………. 
81
4.1. Влияние элементарной серы и серосодержащих соединений  
       на эксплуатационные свойства нефтяных топлив……………….. 
81
4.2. Состав и свойства прямогонных топлив из нефтей севера  
       Красноярского края………………………………………………… 
83
4.3. Исследование эффективности удаления сернистых соединений  
       из среднедистиллятных топлив порошковыми сорбентами…….. 
87
4.4. Особенности применения гидроочищенных малосернистых   
       дизельных топлив………………………………………………….. 
93
 
Глава 5. ПЕРСПЕКТИВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ  
               ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА мини-НПЗ………….. 
95
5.1. Актуальность автоматизации на мини-НПЗ 
95
5.1.1. Проблемы соответствия продукции мини-НПЗ  
          новому техническому регламенту…………………………. 
95
5.1.2. Пути совершенствования технологии переработки нефтей  
          на мини-НПЗ…………………………………………………. 
96
5.1.3. Предпосылки автоматизации мини-НПЗ…………………... 
99
5.2. Опытно-промышленная установка перегонки нефти    
       ОАО «Красмаш»……………………………………………………. 
102
5.2.1. Описание технологической схемы…………………………. 
102
5.2.2. Пути совершенствования автоматизированной  
          системы управления технологическим процессом………… 
112
5.2.3. Анализ уровня автоматизации процесса 
          переработки нефти и экономическая целесообразность 
          создания компьютерной системы управления……………... 
118
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………. 
122
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………….. 
124
 

Оглавление 
 

5 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ 
 
 
АВО – аппарат воздушного охлаждения 
АСУТП – автоматизированная система управления технологическим 
процессом 
ПАЗ – система противоаварийной защиты 
ВИНК – вертикально интегрированные нефтяные компании 
ГЖ – горючая жидкость 
ГОСТ – государственный стандарт 
ГХ/МС – газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием 
ДТ – дизельное топливо 
ЖКХ – жилищно-коммунальное хозяйство 
ИТК – истинные температуры кипения 
ЛВЖ – легковоспламеняющаяся жидкость 
мини-НПЗ – нефтеперерабатывающий мини-завод 
НПЗ – нефтеперерабатывающий завод 
НПУ – нефтеперерабатывающая установка 
ОПУПН – опытно-промышленная установка переработки нефти 
ОСС – органические соединения серы 
СЗЗ – санитарно-защитная зона 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление 
 

6 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 
 
С началом промышленной добычи нефти на Ванкоре и освоением нефтеносных скважин Эвенкии появилась альтернатива традиционной схеме поставки нефтепродуктов на север Красноярского края.  

В настоящее время у большинства крупных нефтяных компаний, таких как ЛУКОЙЛ, Роснефть, ТНК ВР и других, есть малые (мини) нефтеперерабатывающие заводы (мини-НПЗ). Их возводят в тех местах, откуда 
невыгодно транспортировать сырую нефть, или в местах нестабильного 
обеспечения топливом. 

Существует практика строительства малых нефтеперерабатывающих 
заводов вблизи месторождений и в Красноярском крае (Байкит, Ванавара, 
Ванкор) для выработки моторных топлив и топочного мазута.  
Освоение нефтяных месторождений связано с изучением свойств и 
показателей качества добываемой нефти и получаемых из неё топлив. Экологические свойства топлив должны соответствовать техническому регламенту «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту». 
В книге рассмотрены химические изменения, протекающие при атмосферной перегонке нефтей севера Красноярского края. Представлены 
экспериментальные материалы, полученные на кафедре топливообеспечения и горюче-смазочных материалов Института нефти и газа СФУ. Обсуждаются преимущества мини-НПЗ нового поколения и целесообразность их 
размещения в Красноярском крае. 
Книга предназначена для инженерно-технических работников малых 
нефтеперерабатывающих заводов, а также для преподавателей вузов, аспирантов и студентов, специализирующихся в области нефтепродуктообеспечения. 
Введение, первая и вторая главы, заключение написаны канд. хим. 
наук Н. Ф. Орловской, третья, четвертая главы – в соавторстве Н. Ф. Орловской и канд. техн. наук И. В. Надейкиным, пятая глава – канд. техн. наук  
Е. Д. Агафоновым. 

Введение 
 

7 

ВВЕДЕНИЕ 

Суммарная мощность первичной переработки нефти в Рос
сии на начало 2012 г. составляла более 280 млн т/год. Из них 4 % приходится на мини-НПЗ, а остальные – на 30 крупных НПЗ с мощностью более 
1 млн т. Около 85% объема отечественной нефтепереработки контролируются российскими вертикально интегрированными нефтяными компаниями (ВИНК). 

Самые большие российские НПЗ входят в число крупнейших в мире, 

по установленным мощностям первичной переработки Россия занимает 3-е 
место в мире, но сильно уступает по глубине переработки. Технологическое отставание российской нефтепереработки связано не только со спецификой развития отрасли в советский период, но и с низким уровнем инвестиций в модернизацию отрасли за последние 20 лет [1]. 

Дальнейшее развитие отрасли на фоне избыточности мощностей по 

первичной переработке, недостатка предложения качественных нефтепродуктов на внутреннем рынке и изношенности основных фондов требует 
новых технологических решений и эффективных систем управления. 

В ближайшие 10 лет российские НПЗ реализуют масштабные планы 

по модернизации производства нефти, причем максимальные вложения 
будут в 2014–2015 годах. Основной предпосылкой для модернизации является государственное регулирование, которое осуществляется в двух направлениях: 

1) ужесточение требований технологического регламента для повы
шения качества бензина и дизельного топлива российского производства. 
Введены новые сроки перехода на экологические классы топлива: переход 
на Евро-3 должен состояться до 31.12.2014, Евро-4 –до 31.12.2015. Срок 
перехода на Евро-5 не ограничен; 

2) изменение ставок экспортных пошлин для стимулирования повы
шения выхода светлых нефтепродуктов российских НПЗ. 

В рамках модернизации правительство РФ ожидает увеличения глу
бины переработки нефти не менее чем до 85%. Помимо нее ВИНК и независимые компании планируют расширение нефтеперерабатывающих 
мощностей на 18 млн т/год. 

Однако частичная модернизация нефтеперерабатывающей промыш
ленности только с целью выполнения требований технического регламента 
фактически не приводит к увеличению глубины переработки и не решает 
проблемы низкой экономической эффективности переработки. Тотальная 
модернизация – это тоже не выход из ситуации. Резкое изменение структуры выхода нефтепродуктов может привести к кризису перепроизводства, 

Введение 
 

8 

снижению загруженности заводов и, как следствие, операционной эффективности. 

Детальный количественный анализ влияния принимаемых решений 

на экономику отрасли должен быть основан на нефтеперерабатывающем 
заводе как единице такого анализа (причины – низкая однородность российской нефтепереработки и масштаб территории страны) [1]. 

Существенную помощь в корректировке влияния принимаемых ре
шений могли бы дать высокотехнологичные мини-НПЗ. 

К положительным моментам их строительства можно отнести: 
● небольшие инвестиции, быстрый запуск мощностей и возможность 
быстрого возврата вложенных средств; 

● их ориентация на заказ локального рынка; 
● возможность реконструировать, увеличивая мощность и усложняя 

технологию за счет вторичных процессов; 

● возможность использовать в качестве полигона, базы или опытно
промышленного предприятия по отработке новых технологий, вариантов 
реконструкций [2; 3]. 

Разумеется, необходимо не только вводить технологичные установки 

по переработке, но и использовать при этом международный опыт.

Необходимые условия для строительства мини-НПЗ в Красноярском крае 
 

9 

Г л а в а  1. НЕОБХОДИМЫЕ  УСЛОВИЯ  
                     ДЛЯ  СТРОИТЕЛЬСТВА 
                     мини-НПЗ  В  КРАСНОЯРСКОМ  КРАЕ 
 
 
1.1. Классификация малотоннажных установок  
по перегонке нефти 
 
Установки, предлагаемые на российском рынке, можно условно разделить на три класса [4]. 
Первый класс – установки кубового типа. 
Установки такого типа представляют собой простой перегонный куб. 
Процесс перегонки нефти ведется в периодическом режиме. В куб заливают 
порцию нефти, нагревают его открытым огнем. Пары светлых фракций – 
сначала прямогонный бензин, затем дизтопливо – отводят по длинной трубе, которая одновременно является воздушным холодильником. Затем            
установку охлаждают, остаток перегонки (мазутная фракция) сливается из 
куба, как правило, прямо на землю. 
Качество получаемых фракций крайне низкое. Это самый дешевый 
и недолговечный вариант установки. 
Статус установки – нелегальный. 
Второй класс – простейшие нефтеперегонные установки непрерывного действия, работающие по принципу фракционирования нефти. 
Производительность до 10–20 тыс. т/год. 
По сути, это перегонные кубы, в которых производится несколько 
циклов испарения и конденсации паров нефти. Иногда предпринимаются 
попытки оснастить такие установки неким подобием ректификационных 
колонн. Но это только внешнее сходство, не имеющее отношения к внутренней сути работы колонны. Такие установки могут иметь перекачивающие насосы и холодильники, нагрев сырья производится с помощью мазутной или дизельной горелки. 
Существуют различные варианты удешевления установки: 
● аппараты выполняются из дешевой конструкционной стали с рабочим ресурсом 1–2 года; 
● комплектуются водоохлаждаемыми холодильниками; 
● отсутствует автоматическое регулирование. 
Покупатель может получить комплект аппаратов без трубопроводов 
и арматуры, или поставляется дешевая водопроводная арматура, а трубы 
сварные шовные. Все это категорически запрещено в нефтепереработке из 
соображений промышленной безопасности. 

Г л а в а  1  
 

10 

Все проблемы по обвязке, доукомплектованию и запуску установки, 
как правило, приходится решать самому покупателю. Установки такого 
типа могут работать только в теплом климате. 
Статус установки – полулегальный. Такие установки не могут быть 
допущены к постоянной эксплуатации региональными органами Ростехнадзора и/или органами надзора за качеством нефтепродуктов. Покупатель 
может организовать работу установки только на свой страх и риск, не имея 
никаких перспектив полностью легализовать ее. 
Качество получаемых топливных фракций низкое. 
В связи с массовым закрытием такого класса установок в 2001–2002 
годах органами государственного надзора возник вторичный рынок предложения оборудования установок.  
Третий класс – промышленные малотоннажные нефтеперегонные 
установки. 
Производительность от 10 до 150 тыс. т/год. 
Установки этого класса выполняются в соответствии со всеми нормами промышленной безопасности и имеют соответствующие разрешения 
на выпуск и применение. С органами Госстандарта проводятся работы по 
сертификации. Они имеют легальный статус. 
Проектирование, строительство и эксплуатация мини-НПЗ осуществляются в соответствии с требованиями нормативно-технической документации для нефтеперерабатывающих производств и требованиями правил промышленной безопасности.  
Помещения управления мини-НПЗ размещаются от взрывоопасных 
объектов на расстоянии, не ближе установленной для 3-го класса зоны разрушения, и соответствуют устойчивости к воздействию ударной волны        
не менее 28 кПа. 
Аппараты колонного типа защищены на высоту до 4 м от воздействия внешних высоких температур. 
Проектной организацией производится разбивка технологической 
схемы на блоки, для каждого блока оценивается энергетический уровень, 
определяются категории взрывоопасности и выполняются соответствующие требования по обеспечению минимального уровня взрывоопасности. 
В составе мини-НПЗ предусматриваются собственные очистные сооружения или сборники-накопители промышленных стоков. 
Дренажные сливы и утечки из аппаратуры и трубопроводов направляются в дренажную емкость или специальные сборники с последующей 
эвакуацией в очистные сооружения или сборники-накопители промышленных стоков. 
В качестве средств для продувки оборудования допускается использовать инертные газы в баллонах. Минимальный запас инертного газа рас

Необходимые условия для строительства мини-НПЗ в Красноярском крае 
 

11 

считывается из условия обеспечения остановки мини-НПЗ и перевода объекта в безопасное состояние (отсутствие в системе взрывоопасных концентраций парогазовоздушных смесей). 
При определении запасов воды для пожаротушения и защиты оборудования на мини-НПЗ исходят из расчета обеспечения необходимым расходом воды с учетом работы передвижной пожарной техники, но не менее 
170 л/с. 
Системы пожаротушения взрывоопасных объектов (насосных, наружных сооружений, товарно-сырьевых парков и т. п.) предусматриваются как 
стационарные, так и с использованием передвижной пожарной техники [5]. 
Установки третьего класса оснащены настоящими ректификационными колоннами, позволяющими получать качественные топливные фракции (прямогонный бензин, дизтопливо, мазут). Все аппараты и трубопроводы выполняются из специальных легированных сталей, проходят рентгенографический контроль и другие виды спецконтроля. Это гарантирует 
высокую надежность и безопасность работы в любых климатических условиях. 
Срок службы основного оборудования не менее 10 лет. Установки 
комплектуются сертифицированным покупным оборудованием и арматурой, системами автоматики и противоаварийной защиты.  
С точки зрения промышленной безопасности установка должна быть 
снабжена следующими системами: 
● противоаварийной автоматической защитой, предупреждающей 
возникновение аварийных ситуаций; 
● автоматического контроля и регулирования параметров технологического процесса; 
● продувки аппаратов азотом; 
● аварийного освобождения установки от нефтепродуктов в аварийный резервуар. 
Для перекачки нефти и бензина рекомендуется использовать герметичные насосы. 
Исполнение для холодных климатических условий. 
Эксплуатация установок в северных широтах накладывает свои специфичные требования, связанные с надежностью эксплуатации при низких 
температурах. 
Для этих целей установки снабжают автономными системами обогрева трубопроводов и трубопроводной арматуры, технологического оборудования и помещений для персонала, используя тепло отходящих дымовых газов и электрообогрев. Оснащают стационарными системами: продувки азотом, аварийного и дренажного слива. Используют воздушное охлаждение вместо водяного.