Нефтехимия и нефтепереработка. Процессы, технологии, интеграция

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Uttam Ray Chaudhuri
University of Calcutta
Calcutta, India

Fundamentals of
Petroleum and
Petrochemical
Engineering

CRC Press is an imprint of the
Taylor & Francis Group, an informa business

Boca Raton   London   New York

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

У. Р. Чаудури

НЕФТЕХИМИЯ 

И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Процессы, технологии,  
интеграция

Перевод с английского языка

под редакцией И. А. Голубевой, О. Ф. Глаголевой

 
 

Санкт-Петербург

2014

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

УДК 665.63
ББК 35.514
Ч12

 
 

 

Рассмотрены основные процессы нефтепереработки и нефтехимии, совре
менные технологические схемы и оборудование, средства управления процессами. В отдельных главах приведены сведения об объектах общезаводского хозяйства, даны расчеты теплообменного оборудования и трубчатых печей, балансов 
отдельных процессов. Подробно описаны средства измерения и системы управления на НПЗ, уделено внимание их аппаратурному обеспечению, схемам, программам. Наличие конкретных примеров, задач с решениями и контрольных 
вопросов позволяет использовать книгу в качестве учебного пособия для подготовки специалистов профильных производств.

Издание предназначено для инженерно-технических работников предпри
ятий нефтепереработки и нефтехимии, проектировщиков.

УДК 665.63
ББК 35.514

All Rights Reserved. Authorized translation from English language edition published by CRC Press, 

an imprint of Taylor & Francis Group LLC.

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена  

в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых 

издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические 
ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых 
сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© 2011 by Taylor & Francis Group, LLC

© ЦОП «Профессия», 2014

© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2014

ISBN 978-1-4398-5160-9 (англ.)
ISBN 978-5-91884-061-0

Ч12

Утам Р. Чаудури.
 Нефтехимия и нефтепереработка. Процессы, технологии, интеграция : 
пер. с англ. яз. под ред. И. А. Голубевой, О. Ф. Глаго левой. — СПб. : 
ЦОП «Профессия», 2014. — 432 с., ил.
 
ISBN 978-5-91884-061-0
ISBN 978-1-4398-5160-9 (англ.)

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

Предисловие ................................................................................................................. 15

Об авторе...................................................................................................................... 16

Введение ....................................................................................................................... 16

Предисловие к русскому изданию ................................................................................... 17

Глава 1. Нефть .............................................................................................................. 19

1.1. Состав нефти .................................................................................................................19

1.1.1. Группы углеводородов ............................................................................................19
1.1.1.1. Углеводороды смешанного строения ..............................................................22
1.1.1.2. Гетероатомные соединения .............................................................................23

1.2. Физические свойства нефти .........................................................................................24
1.3. Происхождение нефти ..................................................................................................26
1.4. Методы разведки ...........................................................................................................28

1.4.1. Гравиметрия ............................................................................................................29
1.4.2. Магнитометрия ......................................................................................................29
1.4.3. Сейсморазведка ......................................................................................................30
1.4.4. Дистанционное зондирование ...............................................................................30
1.4.5. Геохимические методы ...........................................................................................30
1.4.6. Стратиграфия .........................................................................................................31

1.5. Оценка запасов ..............................................................................................................31

1.5.1. Влияние давления ..................................................................................................32
1.5.2. Связанная вода .......................................................................................................33
1.5.3. Влияние температуры ............................................................................................33
1.5.4. Влияние вязкости ...................................................................................................33

1.6. Разбуривание нефтяной залежи ...................................................................................34
1.7. Геофизические исследования .......................................................................................36
1.8. Методы добычи нефти ..................................................................................................37
1.9. Подготовка нефти и ее хранение ..................................................................................40
1.10. Транспортировка и замер нефти .................................................................................41
1.11. Газовые гидраты ...........................................................................................................42

1.11.1. Добыча гидратов ...................................................................................................43

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
6

1.12. Метан угольных залежей .............................................................................................43
Вопросы для самопроверки.................................................................................................45

Глава 2. Нефтепродукты и методы их испытаний ............................................................ 46

2.1. Состав нефти .................................................................................................................46

2.1.1. Удельный вес по шкале API ....................................................................................48
2.1.2. Характеристический фактор ..................................................................................49
2.1.3. Содержание осадка и воды ....................................................................................49

2.2. Топлива бытового назначения ......................................................................................49

2.2.1. Сжиженный нефтяной газ .....................................................................................49
2.2.2. Керосин ..................................................................................................................52
2.2.2.1. Склонность к дымлению .................................................................................52
2.2.2.2. Температура вспышки .....................................................................................53
2.2.2.3. Нагарообразование и склонность к отложению налета на ламповом стекле ..... 54
2.2.2.4. Интервал кипения ...........................................................................................54
2.2.2.5. Содержание серы и коррозионность ..............................................................54

2.3. Автомобильные топлива ...............................................................................................55

2.3.1. Автомобильный бензин .........................................................................................55
2.3.1.1. Фракционный состав ......................................................................................55
2.3.1.2. Октановое число ..............................................................................................57
2.3.1.3. Коррозионные свойства ..................................................................................58
2.3.1.4. Давление паров по Рейду ................................................................................58
2.3.1.5. Окислительная стабильность ..........................................................................59
2.3.1.6. Присадки..........................................................................................................59
2.3.2. Дизельное топливо .................................................................................................60
2.3.2.1. Цетановое число ..............................................................................................60
2.3.2.2. Дизельный индекс ...........................................................................................60
2.3.2.3. Содержание серы .............................................................................................61
2.3.2.4. Коррозионность ..............................................................................................61
2.3.2.5. Температура вспышки .....................................................................................61
2.3.2.6. Высота факела пламени ..................................................................................61
2.3.2.7. Температура текучести ....................................................................................61
2.3.2.8. Вязкость ...........................................................................................................61

2.4. Авиационные топлива ..................................................................................................62
2.5. Печные топлива ............................................................................................................63

2.5.1. Газовые топлива ......................................................................................................63
2.5.2. Жидкие топлива .....................................................................................................63

2.6. Смазочные масла ..........................................................................................................64

2.6.1. Вязкость ..................................................................................................................65
2.6.2. Вискозиметр Сейболта ...........................................................................................65
2.6.3. Вискозиметр Редвуда .............................................................................................65
2.6.4. Вискозиметр Брукфилда ........................................................................................66
2.6.5. Индекс вязкости .....................................................................................................66
2.6.6. Температура помутнения .......................................................................................67

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
7

2.6.7. Температура текучести ...........................................................................................67

2.7. Прочие продукты ..........................................................................................................68

2.7.1. Масло для переработки джута ...............................................................................68
2.7.2. Нефтяной скипидар ...............................................................................................69
2.7.3. Сырье для производства высокочистого углерода ................................................70
2.7.4. Битум ......................................................................................................................70
2.7.5. Нефтяной кокс .......................................................................................................71
2.7.6. Парафин .................................................................................................................72

Вопросы для самопроверки.................................................................................................72

Глава 3.  Процессы переработки нефти ............................................................................ 73

3.1. Приемка нефти..............................................................................................................73
3.2. Обессоливание нефти ...................................................................................................74
3.3. Перегонка нефти ...........................................................................................................76

3.3.1. Атмосферная перегонка .........................................................................................76

3.4. Стабилизация верхнего продукта .................................................................................78
3.5. Аминовая очистка .........................................................................................................79
3.6. Деэтанизация ................................................................................................................80
3.7. Демеркаптанизация ......................................................................................................80
3.8. Газофракционирование.................................................................................................83
3.9. Разделение бензиновой фракции .................................................................................83
3.10. Гидроочистка тяжелого бензина .................................................................................84
3.11. Риформинг бензина на платиновом катализаторе (платформинг) ...........................86
3.12. Гидродесульфуризация керосина ................................................................................88
3.13. Гидродесульфуризация газойля ..................................................................................88
3.14. Вакуумная перегонка ..................................................................................................89
3.15. Экстрактивная очистка ...............................................................................................93
3.16. Деасфальтизация .........................................................................................................95
3.17. Депарафинизация .......................................................................................................96
3.18. Гидродоочистка масел .................................................................................................96
3.19. Каталитические процессы в производстве базовых масел ........................................99
3.20. Гидрокрекинг ...............................................................................................................99
3.21. Мягкий гидрокрекинг ............................................................................................... 102
3.22. Получение водорода .................................................................................................. 102

3.22.1. Десульфуризация (обессеривание) сырья ......................................................... 104
3.22.2. Первичный риформинг ...................................................................................... 104
3.22.3. Вторичный риформинг ...................................................................................... 105
3.22.4. Реакторы конверсии ........................................................................................... 105
3.22.5. Очистка водорода ............................................................................................... 106

3.23. Каталитический крекинг в псевдоожиженном слое ................................................ 107
3.24. Производство окисленных битумов ......................................................................... 108
3.25. Висбрекинг ................................................................................................................ 108
3.26. Коксование ................................................................................................................ 111
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 112

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
8

Глава 4.  Смазочные масла и пластичные смазки .............................................................114

4.1. Компоненты готовых смазочных материалов ............................................................ 114
4.2. Автомобильные масла ................................................................................................. 115
4.3. Смазочные материалы промышленного назначения ................................................ 117
4.3.1. Смазки для подшипников.................................................................................... 117
4.3.2. Гидравлические масла .......................................................................................... 117
4.3.3. Смазочные материалы для компрессоров ........................................................... 118
4.3.4. Смазочные материалы для насосов ..................................................................... 118

4.4. Авиационные масла .................................................................................................... 119
4.5. Масла для судовых двигателей ................................................................................... 120
4.6. Пластичные смазки ..................................................................................................... 121
4.7. Приготовление масел и смазок................................................................................... 122
4.8. Влияние смазочных материалов на окружающую среду ........................................... 123
4.9. Утилизация отработанных смазочных материалов .................................................... 123
4.10. Расход энергии в смесительном резервуаре ............................................................. 126
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 130

Глава 5.  Нефтехимические продукты .............................................................................131

5.1. Определение нефтехимических продуктов ................................................................ 131

5.1.1. Сырьевые продукты ............................................................................................. 131
5.1.2. Промежуточные продукты ................................................................................... 132
5.1.3. Конечные продукты ............................................................................................. 133

5.2. Пиролиз бензина ......................................................................................................... 134

5.2.1. Первичное фракционирование (стабилизация) ................................................. 136
5.2.2. Разделение газов пиролиза .................................................................................. 136

5.3. Процессы получения отдельных продуктов .............................................................. 137

5.3.1. Полиэтилен .......................................................................................................... 137
5.3.1.1. Полиэтилен низкой плотности .....................................................................139
5.3.1.2. Полиэтилен высокой плотности ...................................................................140
5.3.1.3. Линейный полиэтилен низкой плотности ...................................................141
5.3.2. Полипропилен ...................................................................................................... 142
5.3.3. Полиэтилентерефталат ........................................................................................ 142
5.3.3.1. Терефталевая кислота ....................................................................................144
5.3.3.2. Этиленгликоль ...............................................................................................145
5.3.4. Поливинилхлорид ................................................................................................ 146
5.3.5. Полистирол .......................................................................................................... 147
5.3.6. Полибутадиен ....................................................................................................... 147
5.3.7. Акрилонитрилбутадиенстирол ............................................................................ 148
5.3.8. Бутадиенстирольный каучук ................................................................................ 148
5.3.9. Полиметилметакрилат ......................................................................................... 148
5.3.10. Политетрафторэтилен ........................................................................................ 148
5.3.11. Нейлон ................................................................................................................ 148
5.3.12. Феноло-формальдегидная смола ....................................................................... 151
5.3.13. Карбамидо-формальдегидная смола ................................................................. 151

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
9

5.3.14. Меламино-формальдегидная смола .................................................................. 151
5.3.15. Полиуретановые смолы ..................................................................................... 153
5.3.15.1. Диизоцианат толуола ...................................................................................153
5.3.16. Силиконы ........................................................................................................... 153

5.4. Нефтехимический комплекс ...................................................................................... 153

5.4.1. Потребители нефтехимических продуктов ......................................................... 154
5.4.2. Нефтехимические промышленные узлы ............................................................. 154

5.5. Обработка пластмассовых, резинотехнических и волоконных материалов ............. 154

5.5.1. Формование пластмасс ........................................................................................ 156
5.5.2. Экструзия.............................................................................................................. 156
5.5.3. Выдувное формование ......................................................................................... 156
5.5.4. Компрессионное прессование ............................................................................. 157
5.5.5. Вакуум-формование ............................................................................................. 157
5.5.6. Литьевое формование .......................................................................................... 159
5.5.7. Компаундирование каучуков ............................................................................... 159
Вопросы для самопроверки........................................................................................... 160

Глава 6.  Объекты общезаводского хозяйства .................................................................162

6.1. Схемы нефтеперерабатывающего и нефтехимического заводов .............................. 162
6.2. Технологические установки ........................................................................................ 162
6.3. Объекты общезаводского хозяйства ........................................................................... 165

6.3.1. Резервуары с плавающей крышей ....................................................................... 166
6.3.2. Резервуары со стационарной крышей ................................................................. 166
6.3.3. Герметизированные резервуары .......................................................................... 168
6.3.4. Шаровые резервуары ........................................................................................... 168
6.3.5. Оборудование резервуаров .................................................................................. 168
6.3.6. Операции компаундирования.............................................................................. 170
6.3.7. Налив, заправка, упаковка и другие операции по отгрузке................................ 170
6.3.8. Трубопроводный транспорт ................................................................................. 171
6.3.9. Очистка сточных вод ............................................................................................ 173
6.3.10. Очистка отходящих газов ................................................................................... 175
6.3.11. Распределение внутризаводского топлива ........................................................ 176

6.4. Теплоэнергетическая установка ................................................................................. 177
6.5. Градирни ...................................................................................................................... 180
6.6. Установка подготовки технологической воды ........................................................... 181
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 183

Глава 7.  Материальный и энергетический балансы .........................................................185

7.1. Определение количеств нефти и продуктов .............................................................. 185

7.1.1. Измерение уровня в резервуарах ......................................................................... 185
7.1.2. Поправка объема на тепловое расширение ......................................................... 187
7.1.3. Поправка плотности ............................................................................................ 187

7.2. Измерение количеств газов в герметизированных сосудах ....................................... 192
7.3. Составление материального и энергетического балансов ........................................ 192

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
10

7.3.1. Показания расходомеров и счетчиков................................................................. 195
7.3.2. Потребление топлива ........................................................................................... 195
7.3.3. Потребление пара ................................................................................................. 195
7.3.4. Общий материальный баланс .............................................................................. 196

7.4. Энергетический баланс завода ................................................................................... 198

7.4.1. Баланс тепловой энергии ..................................................................................... 198
7.4.2. Баланс тепловой энергии в теплообменнике ...................................................... 198
7.4.3. Баланс тепловой энергии в печи ......................................................................... 199
7.4.4. Общий баланс тепловой энергии (тепловой баланс) .......................................... 200
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 202

Глава 8.  Теплообменники и трубчатые печи ....................................................................203

8.1. Теплообменники ......................................................................................................... 203
8.2. Теория теплообмена .................................................................................................... 204

8.2.1. Уравнение теплового баланса .............................................................................. 204
8.2.2. Скорость теплопереноса ...................................................................................... 207

8.3. Загрязнение теплообменных поверхностей ............................................................... 210
8.4. Пластинчатые теплообменники ................................................................................. 215
8.5. Ребристые теплообменники ....................................................................................... 217
8.6. Шнековые теплообменники ....................................................................................... 217
8.7. Теплообменные линии ................................................................................................ 218
8.8. Трубчатые печи ............................................................................................................ 219
8.9. Элементы трубчатой печи ........................................................................................... 222

8.9.1. Трубчатые змеевики ............................................................................................. 222
8.9.2. Футеровка ............................................................................................................. 222
8.9.3. Горелки.................................................................................................................. 222
8.9.4. Конвекционная секция ........................................................................................ 223
8.9.5. Радиантная секция ............................................................................................... 224
8.9.6. Дымовая труба ...................................................................................................... 224

8.10. Эксплуатация печи .................................................................................................... 224
8.11. Тяга печи .................................................................................................................... 225
8.12. Расчет печи методом Уилсона–Лобо–Хоттеля ........................................................ 225

8.12.1. Расчет печи методом Лобо–Эванса ................................................................... 235

Вопросы для самопроверки............................................................................................... 236

Глава 9. Перегонка и отпарка ........................................................................................238

9.1. Процессы перегонки и отпарки ................................................................................. 238
9.2. Периодическая перегонка .......................................................................................... 238
9.3. Диаграммы температур кипения и равновесия между жидкостью и паром ............. 239
9.4. Движущие силы процесса перегонки ......................................................................... 240
9.5. Непрерывная перегонка ............................................................................................. 242

9.5.1. Приемник орошения ............................................................................................ 242
9.5.2. Секция ректификации ......................................................................................... 243
9.5.2.1. Исходящие потоки ........................................................................................244

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
11

9.5.2.2. Входящие потоки ...........................................................................................244
9.5.2.3. Ребойлер.........................................................................................................245
9.5.2.4. Отгонная секция ............................................................................................245
9.5.2.5. Тарелка питания (зона испарения) ...............................................................246
9.5.2.6. Расчет испаряемой доли сырья .....................................................................247

9.6. Метод Маккабе–Тиле ................................................................................................. 248

9.6.1. Рабочая линия для зоны испарения (линия сырья) ............................................ 250
9.6.2. Рабочая линия для отгонной секции ................................................................... 250

9.7. Метод баланса энтальпий ........................................................................................... 251

9.7.1. Приемник орошения ............................................................................................ 251
9.7.2. Верхняя тарелка .................................................................................................... 252
9.7.3. Ребойлер ............................................................................................................... 253
9.7.4. Численное решение ............................................................................................. 255
9.7.5. Виды орошения .................................................................................................... 262
9.7.6. Внутреннее орошение .......................................................................................... 262
9.7.7. Минимальное орошение ...................................................................................... 263

9.8. Разрыв и перекрытие (наложение) ............................................................................. 263
9.9. Зависимости Пакки .................................................................................................... 264
Вопрос для самопроверки ................................................................................................. 268

Глава 10. Экстракция ...................................................................................................269

10.1. Сущность процесса экстракции ............................................................................... 269
10.2. Процессы экстракции ............................................................................................... 270
10.3. Терминология в сфере экстракции ........................................................................... 270

10.3.1. Коэффициент распределения ............................................................................ 270
10.3.2. Частичная растворимость .................................................................................. 271
10.3.3. Кратность экстрагента к сырью ......................................................................... 271
10.3.4. Регенерация растворителей ............................................................................... 271
10.3.5. Разделение фаз ................................................................................................... 272
10.3.6. Избирательность ................................................................................................ 272
10.3.7. Растворяющая способность ............................................................................... 272
10.3.8. Критическая температура растворения ............................................................. 273

10.4. Равновесие фаз в процессе экстракции .................................................................... 273
10.5. Периодическая экстракция ...................................................................................... 273
10.6. Непрерывная экстракция ......................................................................................... 275

10.6.1. Расчет числа тарелок .......................................................................................... 276

Вопросы для самопроверки............................................................................................... 283

Глава 11. Расчеты реакторов .........................................................................................284

11.1. Реакторы в нефтепереработке и в нефтехимии........................................................ 284
11.2. Стехиометрия, механизмы и маршруты реакций .................................................... 284
11.3. Скорости реакций и кинетические уравнения ........................................................ 286
11.4. Периодические и проточные реакторы .................................................................... 287

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
12

11.5. Расчет реактора риформинга бензиновой фракции ................................................ 304
11.6. Расчет реактора каталитического крекинга в псевдоожиженном слое ................... 306

Глава 12. Элементы трубопроводного транспорта ...........................................................310

12.1. Трубы .......................................................................................................................... 310
12.2. Элементы трубопроводов .......................................................................................... 311

12.2.1. Защита трубопроводов от коррозии .................................................................. 312

12.3. Линии перекачки нефти ........................................................................................... 312

12.3.1. Порядок расчета нефтепроводов ....................................................................... 313
12.3.2. Оптимальный диаметр трубопровода ................................................................ 314

12.4. Линии перекачки продуктов ..................................................................................... 315
12.5. Линии перекачки газа ............................................................................................... 316
12.6. Насосы и компрессоры ............................................................................................. 317

12.6.1. Центробежные насосы ....................................................................................... 317
12.6.1.1. Всасывающая способность центробежного насоса ....................................320
12.6.1.2. Удельное число оборотов (коэффициент быстроходности).......................322
12.6.2. Насосы объемного действия .............................................................................. 324
12.6.3. Роторные насосы ................................................................................................ 325
12.6.4. Компрессоры ...................................................................................................... 326

12.7. Расчет потребляемых мощностей ............................................................................. 326

Глава 13. Средства измерения и управления на нефтеперерабатывающем заводе ..............334

13.1. Аппаратура контроля ................................................................................................ 334

13.1.1. Аппаратное обеспечение .................................................................................... 334
13.1.2. Линии передачи данных ..................................................................................... 336

13.2. Цепи управления ....................................................................................................... 338
13.3. Схемы трубной обвязки и КИП ............................................................................... 340
13.4. Управляющие программы ......................................................................................... 340
13.5. Распределенные системы управления ...................................................................... 342
13.6. Пульт управления ...................................................................................................... 343
13.7. Управление скоростью подачи нефти ...................................................................... 344
13.8. Контроль параметров процесса обессоливания ...................................................... 346
13.9. Контроль параметров атмосферной перегонной колонны ..................................... 347

13.9.1. Давление в приемнике орошения ...................................................................... 347
13.9.2. Уровень в приемнике орошения ........................................................................ 349
13.9.3. Температура на верхней тарелке ........................................................................ 349
13.9.4. Температура на тарелках отбора......................................................................... 351
13.9.5. Скорость отбора с тарелки вторичного испарения ........................................... 352
13.9.6. Давление и температура в зоне испарения ........................................................ 352
13.9.7. Температура внизу колонны .............................................................................. 352
13.9.8. Контроль рабочих параметров печи .................................................................. 352

13.10. Контроль параметров вакуумной перегонной колонны ........................................ 352
13.11. Контроль параметров установки риформинга ....................................................... 355
13.12. Контроль параметров установки крекинга в псевдоожиженном слое катализатора ..... 355

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
13

13.12.1. Контроль температуры на выходе реактора .................................................... 358
13.12.2. Контроль уровня катализатора в отпарной секции реактора ......................... 358
13.12.3. Контроль давлений в реакторе и регенераторах .............................................. 358

13.13. Устройства защиты .................................................................................................. 360

13.13.1. Защита в нормальных рабочих условиях ......................................................... 360
13.13.2. Защита при плановых остановках .................................................................... 361
13.13.3. Защита в аварийных ситуациях ........................................................................ 362
13.13.4. Отказ энергоустановки ..................................................................................... 363

13.14. Стандартные сигналы управления процессами ..................................................... 363

Глава 14. Пуск-остановка, обслуживание и охрана труда................................................365

14.1. Пуск установок .......................................................................................................... 365

14.1.1. Пуск энергоустановки ........................................................................................ 366
14.1.2. Пуск нефтеперегонной установки ..................................................................... 366
14.1.3. Пуск установки предварительной очистки бензиновой фракции.................... 368
14.1.4. Пуск установки риформинга бензиновой фракции .......................................... 369
14.1.5. Пуск установки крекинга в псевдоожиженном слое катализатора .................. 369

14.2. Остановка установок ................................................................................................. 370

14.2.1. Остановка нефтеперегонной установки ............................................................ 371
14.2.2. Остановка установки предварительной очистки бензина ................................ 371
14.2.3. Регенерация катализатора гидроочистки .......................................................... 371
14.2.4. Остановка установки риформинга бензиновой фракции ................................ 372
14.2.5. Регенерация катализатора риформинга ............................................................ 372

14.3. Обслуживание технологического оборудования и общезаводского хозяйства ...... 373
14.4. Пожаровзрывобезопасность ..................................................................................... 375

14.4.1. Пирофорные соединения железа ....................................................................... 376

14.5. Закон об охране труда ............................................................................................... 376
14.6. Анализ опасностей .................................................................................................... 379

Глава 15. Управление и экономика .................................................................................386

15.1. Стоимость оборудования .......................................................................................... 386

15.1.1. Метод масштабирования производительности ................................................. 387
15.1.2. Покупная цена .................................................................................................... 387
15.1.3. Начальная стоимость оборудования .................................................................. 387
15.1.4. Амортизация ....................................................................................................... 387

15.2. Суммарные затраты на завод .................................................................................... 388
15.3. Эксплуатационные затраты ...................................................................................... 388
15.4. Себестоимость продукции ........................................................................................ 388
15.5. Цена продукта и прибыль ......................................................................................... 388
15.6. Налоги и пошлины .................................................................................................... 389
15.7. Точка безубыточности, период окупаемости и норма окупаемости ....................... 389

15.7.1 Период окупаемости ........................................................................................... 389
15.7.2. Норма окупаемости ............................................................................................ 390

15.8. Метод линейного программирования ...................................................................... 392

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
14

15.9. Учет материально-технических ресурсов ................................................................. 395

15.9.1. Категории материалов ........................................................................................ 396
15.9.2. Учетная документация ....................................................................................... 396
15.9.2.1. Журнал учета замеров уровня ......................................................................397
15.9.2.2. Накладные на вывоз материалов ................................................................397
15.9.2.3. Акт о замере уровня .....................................................................................398
15.9.2.4. Суточный отчет о запасах материальных средств ......................................398
15.9.2.5. Журналы регистрации изменений запасов материальных средств ...........398
15.9.2.6. Журнал учета операций получения и отправки грузов ..............................398
15.9.3. Учет основных средств ....................................................................................... 411

15.10. Учет энергопотребления ......................................................................................... 411

15.10.1. Учет расхода электрической энергии ............................................................... 412
15.10.2. Учет расхода тепловой энергии ........................................................................ 412
15.10.3. Паровой баланс ................................................................................................. 413

Приложение .................................................................................................................419

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Памяти моих родителей посвящается.
Спасибо жене Сампе, дочери Аратрике 
и брату Утпалу, которые вдохновляли меня

Предисловие

Современную цивилизацию невозможно представить себе без нефти и нефте
продуктов. Большинство транспортных средств работает на топливах, получаемых 
из нефти: на бензине и дизельном топливе. Неотъемлемой частью нашей жизни 
стали товары широкого потребления, производимые из нефтепродуктов, такие как 
пластмассы, каучуковые материалы и синтетические волокна. Исчерпание запасов 
нефти означает конец человеческой цивилизации в ее нынешнем виде, если только 
нефти не найдут замену. Нефть — это невозобновляемый ископаемый ресурс, истощение запасов которого по мере роста потребления продолжает ускоряться. Со временем приходится добывать и перерабатывать все более тяжелую нефть, загрязненную нежелательными солями и металлами. Стоимость ее добычи и переработки будет 
только возрастать. Чтобы сохранить свои достижения, нашей цивилизации придется 
более рачительно и эффективно пользоваться сокращающимися запасами этого природного ресурса.

Задача книги — дать читателю комплексные практические знания о нефти и не
фтехимии. Первая глава содержит основные сведения о разведке и добыче нефти 
и газа. Она может служить вводным курсом для тех, кто собирается выбрать себе 
специальность в данной области. Вторая глава посвящена различным свойствам 
нефти и нефтепродуктов. Она будет полезна тем, кто хочет стать химиком-нефтепереработчиком. Третья глава, где рассматривается переработка нефти, поможет 
инженерам-стажерам НПЗ. Четвертая глава, где описываются смазочные масла 
и пластичные смазки, будет полезна инженерам и ученым, область интересов которых связана с отраслью смазочных материалов. Глава 5 знакомит с нефтепродуктами и исходными материалами для их получения, а также с основами производства 
некоторых промышленно важных продуктов. Она рассчитана на инженеров, желающих выбрать себе профессию в нефтехимической отрасли. Остальная часть книги (главы 6–15) будет интересна инженерам как нефтеперерабатывающих, так и нефтехимических заводов. В главах 6–12 рассматриваются теория, а также вопросы 
работы технологических установок и процессов нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Глава 13 раскрывает основы автоматизированного управления. В главе 14 описываются процедуры пуска и остановки некоторых технологических установок, а также вопросы обслуживания и безопасности, крайне важные 
для работы любого завода. Глава 15 посвящена вопросам хозяйственной и управленческой деятельности, знание которых поможет успешному бизнесу в областях 
нефтепереработки и нефтехимии.

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Об авторе

Утам Рей Чаудури — профессор факультета химической технологии Калькуттско
го университета. Получил химико-технологическое образование; закончил аспирантуру в университете Джадавпер, Западная Бенгалия. Степень доктора химико-технологических наук защитил в Индийском технологическом институте (Кхарагпур, Индия). 
Имеет тридцатилетний опыт практической работы, исследовательской и преподавательской деятельности в области химической технологии. Автор ряда публикаций 
в иностранных и индийских журналах. Свыше десяти лет работал инженером-химиком в Индийской нефтяной корпорации (в подразделении НПЗ и трубопроводов).

Введение

Нефть — продукт, сформированный окаменелыми остатками растений и живот
ных, скапливавшихся в земных недрах с незапамятных времен. Это смесь различных органических веществ, которая является источником получения метана, этана, 
пропана, бутана, пентана и многих других парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов — «строительных кирпичиков» для производства всего спектра 
современных органических материалов. Переработкой нефти получают различные 
нефтепродукты — газообразные и жидкие топлива, смазочные масла, растворители, 
асфальт, парафин, кокс. Термической и каталитической переработкой этих продуктов получают множество легких углеводородов и других органических веществ. Промышленность углеводородов можно подразделить на три четко различимые отрасли: 
нефтедобычу, нефтепереработку и производство продуктов нефтехимии. На НПЗ получают бытовой газ (сжиженные нефтяные газы, в основном пропан и бутан), моторный бензин, бензиновую фракцию, керосин, авиационное турбинное топливо, дизельное топливо, базовые масла, парафин, кокс, битум (асфальт) и прочие продукты, 
в большинстве своем являющиеся смесями различных углеводородов (органических 
соединений, состоящих в основном из углерода и водорода). На нефтехимических 
заводах (выпускающих один или несколько видов продукции) и на нефтехимических комплексах (с широкой номенклатурой продукции) из продуктов нефтепереработки производят чистые углеводороды и другие органические вещества с определенным числом и типом структурных элементов или соединений. Таким образом, 
продукты нефтехимии производят из продуктов, получаемых на НПЗ. Нефтехимические комплексы выпускают пластмассы, каучук, синтетические волокна, сырье для 
получения мыл и моющих средств, спиртов, лакокрасочных материалов, фармацевтических препаратов и другие продукты. Так как нефть состоит из сотен тысяч различных углеводородных соединений, из нее можно синтезировать множество новых 
веществ. Благодаря технологическому прогрессу создаются всё новые нефтехимические продукты. Нефтехимия продолжает развиваться. Производство ценных нефтехимических продуктов из значительно менее ценных нефтепродуктов — вот что 
привлекательно в нефтехимии для нефтеперерабатывающей отрасли. Поэтому большинство современных НПЗ представляют собой, по сути, комплексы по переработке нефти и производству нефтехимических продуктов.

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие к русскому изданию

Предлагаемая книга адресована в первую очередь тем, кто стремится ознакомиться 
с основами нефтепереработки и нефтехимии, обширным кругом вопросов, связанных с решением проблем данной отрасли, тенденциями ее развития, основными техническими и научными достижениями, сущностью современных физико-химических процессов переработки нефти. Эта книга имеет все основания претендовать на 
полноту охвата и доступность изложения вопросов, связанных с нефтепереработкой 
и нефтехимией. Читатель найдет здесь обширные сведения о разведке нефтяных месторождений, бурении, добыче нефти, ее хранении и транспортировке. В книге рассмотрены основные процессы нефтепереработки и нефтехимии, описаны современные технологические схемы и оборудование, средства управления процессами и их 
аппаратурным оформлением. В последних главах обсуждаются такие вопросы, как 
охрана труда на установках, их обслуживание и технико-экономические показатели.

Глава 1 посвящена нефти, ее составу, свойствам, происхождению. Но содержа
ние главы выходит за рамки ее названия: рассмотрены также процессы, операции 
и оборудование, используемые до начала переработки нефти — от разведки и добычи 
до хранения и транспортировки. Описаны также альтернативные источники углеводородов: газогидратные месторождения и угольные залежи.

В главе 2 даны достаточно полные характеристики различных нефтепродуктов. 

Особенно подробно описаны нефтепродукты топливно-бытового назначения: сжиженные углеводородные газы, автомобильный бензин, керосин, дизельное и авиационное топлива, смазочные масла, а также тяжелые нефтепродукты — битум, парафины, печное топливо, кокс.

Глава 3 рассматривает вопросы первичной и вторичной переработки нефти, дает 

краткое описание процессов обезвоживания и обессоливания, прямой перегонки 
нефти, стабилизации и вторичной перегонки широкой бензиновой фракции, затем 
процессов крекинга, гидрокрекинга, риформинга. Дается также краткая характеристика процессов маслоблока, получения битума и кокса. Приводятся требования 
к качеству смазочных масел и пластичных смазок (глава 4).

Большой интерес представляют разделы, посвященные нефтехимическим про
дуктам (глава 5). В этих разделах описаны наиболее важные процессы, дающие сырье 
для получения различных (в первую очередь полимерных) нефтехимических продуктов, таких как полиэтилен, феноло-, карбамидо- и меламино-формальдегидные смолы, полиуретаны, силиконы и др. К сожалению, ограниченный объем книги 
не позволил автору описать свойства и методы производства многих других ценных 
нефтехимических продуктов.

Особый практический интерес представляют рассмотренные в главе 6 объекты об
щезаводского хозяйства: технологические установки нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов (с пояснениями в виде схем, описанием различных резервуаров для хранения нефти, промежуточных и целевых продуктов), трубопроводный 
транспорт, теплоэнергетическое оборудование, а также установки очистки сточных 
вод и технологических газов, подготовки технологической воды и т. д.

В последующих главах приводятся балансы отдельных процессов и завода 

в целом, а также основные расходные показатели (топлива, водяного пара). Довольно 

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Предисловие к русскому изданию
18

подробно рассматривается сущность процессов дистилляции и ректификации сложных смесей.

Представляют интерес главы, посвященные описанию и расчетам теплообменно
го оборудования и трубчатых печей, одного из основных процессов выделения целевых продуктов — экстракции, принципам расчета реакторов, рассмотрению механизмов и маршрутов реакций, кинетических уравнений.

Освещены вопросы транспортировки нефти и газа, а также работа насосов и ком
прессоров. Даются примеры расчетов основных характеристик насосов для конкретных условий их работы. Довольно подробно описаны средства измерения и системы управления на НПЗ; уделено внимание их аппаратурному обеспечению, схемам, 
программам.

В конце приводится анализ опасностей в работе аппаратов и оборудования уста
новок переработки нефти и нефтехимии. Наряду с экономическими аспектами этих 
важнейших отраслей промышленности, рассмотрены вопросы экологии.

Несомненное достоинство книги — наличие конкретных примеров и задач, а так
же их решение. Вопросы для самопроверки дают возможность закрепить полученные 
знания, что позволяет использовать книгу в качестве учебного пособия.

Подтверждая несомненную пользу, которую принесет читателю знакомство с этой 

книгой, отметим ряд ее особенностей. Во-первых, автор Утам Рей Чаудури — представитель Калькуттского университета, поэтому цены на нефтепродукты выражены, 
как правило, в рупиях, а различные статистические данные отражают индийские реалии. Все это непривычно для российского читателя. Перевод рупий в доллары отчасти нивелирует такое неудобство, но во многих случаях читатель будет вынужден сам 
заняться пересчетом. Во-вторых, в книге нет никаких сведений о российских разработках и публикациях в соответствующей области. (Впрочем, данная особенность, 
характерная для многих зарубежных изданий, свидетельствует лишь о том, что их авторы плохо знакомы с российскими работами — чему виной либо малодоступность 
последних, либо их недооценка.) Имелись также случаи несоответствия приведенных автором терминов российским, что усложняло работу редакторов.

Наконец, автор, несомненно, не имеет глубокого химического образования. Как 

следствие, редакторы зачастую были вынуждены (особенно в главе 5, посвященной 
нефтехимическим продуктам) исправлять химические формулы, названия соединений и ряд определений.

В целом книга содержит немало интересных материалов по нефтепереработке 

и нефтехимии. Она заинтересует читателя и поможет получить достаточно полное 
представление о рассмотренных процессах, их современном состоянии, перспективах и тенденциях развития. Эту возможность дает издательство «Профессия», цель 
которого — ознакомить российского читателя с теми достижениями в области химии, естествознания, техники, информация о которых была доступна лишь на страницах зарубежных изданий.

Д-р хим. наук, профессор И. А. Голубева
Д-р техн. наук, профессор О. Ф. Глаголева

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Глава 1. Нефть

1.1. СОСТАВ НЕФТИ

В состав нефти входят преимущественно различные углеводороды — органиче
ские соединения, состоящие из атомов углерода (83,5–87 %) и водорода (11,5–14 %). 
Остальную часть нефти составляют соединения, содержащие такие элементы, как 
сера (0,2–3 %), азот (0,1–2 %) и кислород (1–1,5 %). Нефть включает в себя и органические соединения никеля, ванадия, мышьяка, свинца и других металлов в следовых количествах (в концентрациях порядка нескольких частей на миллион или даже 
на миллиард). Кроме того, в полученную из скважины нефть попадают хлориды магния и натрия, а также другие неорганические соли, источником которых служат пластовые воды или химреагенты, применяемые при бурении и добыче.

1.1.1. ГРУППЫ УГЛЕВОДОРОДОВ

Углеводородами называют соединения, состоящие исключительно из углерода 

и водорода. Углеводороды подразделяют на четыре группы: парафиновые, нафтеновые, ароматические и непредельные (олефиновые, ацетиленовые, диеновые). Нефть 
в различных пропорциях содержит углеводороды всех этих четырех групп, за исключением непредельных, образующихся в процессах деструктивной переработки.

Парафины — это насыщенные (или предельные) углеводороды. К насыщенным от
носят углеводороды, в которых атом углерода образует четыре простые связи с четырьмя атомами (углерода или водорода). Примерами являются метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан с общей формулой CnH2n+2, где n — число атомов углерода 
в соединении. Углеводороды этого гомологического ряда называют также алканами 
(рис. 1.1).

Ряд начинается с метана, имеющего химическую формулу CH4. Алканы химиче
ски менее активны, чем ароматические и непредельные углеводороды. При комнатной температуре на них не действуют концентрированная серная кислота, концентрированные щелочи и такие мощные окислители, как хромовая кислота. Алканы 
вступают в медленно протекающие реакции замещения с хлором под воздействием солнечного света и с бромом в присутствии катализаторов. Парафины могут

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Глава 1. Нефть
20

H

H
H

H
H

H

H

H
H

этан

бутан

пентан

пропан

изобутан

изооктан

метан

H
H

H

H
C
C
H

H

H
C

C

C

C C

C

C
C
C

C
C
C
H

H
H
H

H

H

H
H

H

H

H

H
H
H

H

H
H
H
H
H

H

H

H

C
C
C

H

H

H

H
H
H
H

H
H

H

C

C
C

C
C

C
C
C

C

C

H

Рис. 1.1. Типичные насыщенные углеводороды, или парафины

быть нормальными и изопарафинами. н-Парафины — соединения с прямой, то есть 
с неразветвленной, цепью. Изопарафины имеют разветвленную структуру. Состав 
н-парафинов и изопарафинов один и тот же (то есть количества атомов углерода 
и водорода в них одинаковы), но вследствие изомерии их физические и химические 
свойства могут значительно различаться. Количество изомеров н-парафинов быстро 
возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Например, парафины 
с числом атомов углерода 4, 6 и 8 имеют соответственно 3, 5 и 18 изомеров. Изопарафины химически активнее н-парафинов, поэтому отлично подходят как компонент 
автомобильных бензинов. н-Парафины можно превратить в изопарафины посредством термических или каталитических процессов. Соответствующие реакции называются реакциями изомеризации.
Олефины — ненасыщенные (непредельные) углеводороды; их молекулы содержат 

двойные связи между атомами углерода. Они имеют общую формулу CnH2n; низшим 
членом их гомологического ряда является этилен C2H4. Углеводороды этого ряда называют алкенами. Они обладают высокой химической активностью и способны реагировать друг с другом, образуя моноолефины (рис. 1.2).

Олефины легко реагируют с кислотами, щелочами, галогенами, окислителями 

и т. д. В сырой нефти их нет: они образуются при термическом и каталитическом 
разложении либо дегидрировании н-парафинов. Как и парафины, олефины могут 
быть линейными (н-олефины) или разветвленными (изоолефины). Олефины можно определить по бромному или йодному числу при реакции соответственно с бромом или йодом. В присутствии кислорода они легко переходят в диолефины, образуя 
смолообразное вещество. Из нефтепродуктов олефины можно удалить абсорбцией 
серной кислотой.

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru