Состояние и перспективы развития производства масел

КАФЕДРА ПРЕЗИДИУМА АН РБ

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА МАСЕЛ*

НИГМАТУЛЛИН Ришат Гаязович,

доктор технических наук,

профессор Уфимского государственного

нефтяного технического университета

Технический прогресс в автомобилестроении и принятые законы по охране окружающей среды требуют от нефтепереработчиков высококачественные базовые масла, для выпуска которых на отечественных заводах необходимо совершенствовать существующие технологии и внедрять современные гидрокаталитические процессы. Установки производства базовых масел в России представлены в таблице 1.

Необходимо отметить, что в России производятся базовые масла в основном группы I по API с содержанием серы 0,S - 1,0%, гидрокрекинговое масло VHVI-4 на предприятии ОАО «Лукойл» и полиальфаолефины на предприятии ОАО «Татнефть». На большинстве отечественных нефтеперерабатывающих заводов преобладает классическая технология производства базовых масел. Начало технологии - установка вакуумной перегонки мазута. Продукты перегонки - масляные дистил-

ляты и остаток (гудрон) служат сырьем последующих процессов. Дистилляты поступают на установку селективной очистки, гудрон подвергают деасфальтизации жидким пропаном, деасфальтизат также служит сырьем процесса селективной очистки. Из полученных рафинатов извлекают высокоплавкие твердые углеводороды на установках депарафиниза-ции и обезмасливания. Депарафинированные масла подвергают гидроочистке или контактной очистке отбеливающими землями. Полученные продукты служат базовой основой товарных масел различного назначения. Согласно классификации по API, базовые масла делятся на S групп (табл. 2).

В настоящее время более высоким спросом пользуются масла группы II и III, т.к. растет потребность в более экономичных и экологически чистых двигателях, обусловливающих необходимость в моторных маслах с меньшей вязкостью и летучестью; для повышения надежности работы оборудования при повышенной скорости и рабочей температуре требуются масла с высокой стабильностью и высокими вязкостными характеристиками; для увеличения межремонтных периодов и интервалов замены масла в течение срока службы двигателей необходимы высокоэффективные и стабильные продукты. Технологии получения базовых масел групп II и III представлены на рисунках I, 2, 3, 4.

Представленная на рисунке I гидроконверсия рафината (RHC) обеспечивает: гибкость процесса; получение базовых масел групп II и III; улучшение технологических показателей селективной очистки; возможность получения парафинов; интеграции с современной селективной каталитической депарафинизацией (MSDW), которая обес-

* Доклад на заседании Президиума АН РБ 21 апреля 2009 г.

Таблица I

Установки производства масел в России

Компания Предприятие Мощность, тыс.т/г.

ОАО НК «Роснефть» ООО «Новокуйбышевский завод масел» 310

ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» 300

ОАО «Лукойл» ООО «Пермнефгеоргсинтез» 490

ООО «Волгограднефгепереработка» 590

ОАО «Нижегороднефтеоргсинтез» 234

ОАО «Газпром нефть» ОАО «Омский НПЗ» 200

ОАО «ТНК-ВР» компания» 280

ОАО «Орскнефгеоргсинтез» 410

ОАО НК «Славнефть» ОАО «Ярославнефтеоргсннтез» 250

ОАО «Ярославский НПЗ имени Менделеева» 142

АФК «Система» ОАО «Ново-Уфимский НПЗ» 317

ОАО «Уфанефтехим» 392

ОАО «Татнефть» ООО «Татнефгь-Нижнекамскнефтехим-Ойл» 20

Рис. I. Распространенная технологическая схема с максимальным использованием имеющегося оборудования

печивает получение масел с высоким индексом вязкости.

Гидроконверсия включает в себя дополнительно процессы: ЬНОС-гидрокрекинг, кото-

рый повышает индекс вязкости масла, снижает содержание серы, азота и ароматических соединений; О^СЫЬЬ-депарафинизацию растворителем с получением масел группы II и

Таблица 2

Классификация базовых масел по API

Группа масел Содержание, % масс. Индекс вязкости Технология

I(MVI) Серь, Насыщенных углеродов 80 - 120 Сольвентная

>0.03 <90

H(HVI) if(HVI) ?0.03 ?90 80-120 100-120 Гидропроцессинг

III(VHVI) III+ 40.03 ?90 120-140 Жесткий гидропроцессинг, каталитическая изомеразаци онная депарафинизация и специальное сырье

IV ПАО (пот^тфаолефины) Химическое Производство

V Все другие мж;ла,не выточенные в гр^шы I, II, Шшти IV

парафинов; MAXSAT-гидрофинишинг для насыщения остаточных полиароматических соединений и следов олефинов, улучшения цвета и термоокислительной стабильности масел (см. рис. 2).

В технологии получения базовых масел (рис. 3) отсутствуют процессы получения парафинов.

На рисунке 4 представлена технология получения высокоиндексных базовых масел 111 + с улучшенным цветом и высокой термо-

окислительной стабильностью из парафинов и гачей.

После добавления к базовым маслам присадок получают масла различного функционального назначения. При этом постоянно ограничивается содержание сульфатной золы, фосфора и серы в моторных маслах. Тенденции изменения качества моторных масел показаны в таблице 3.

Отсутствие на отечественных нефтеперерабатывающих заводах технологий, позволя-

Рис. 2. Технологии производства базовых масел групп II и III

Рис. 3. Каталитические процессы производства базовых масел групп II и

Парафин

Каталитическая депарафинизация imsdw™i Гидрафинишинг iMAXSAT™!

Базовые масла 'группы III

Рис. 4. Технологическая схема получения базового масла группы ИГ конверсией парафинов

ющих получать современные базовые масла и присадки, привело к тому, что на российском рынке моторных масел 36% составляют импортные, в том числе 13% поставляется на отечественный рынок фирмой Exxon Mobil, по S% поставляют фирмы Castrol и Schell и т.д. АФК «Система», владеющая мощными производствами масел на ОАО «НУНПЗ» и ОАО «Уфанефтехим», может войти в этот рынок без больших затрат, в который успешно вошел ОАО «Лукойл».

ОАО «Лукойл» отличается производством современных продуктов; доступностью его продукции для всех сегментов рынка; высоким проникновением в торговые сети; продвижением продуктов (созданием новых брэн-

дов); ориентированием на удовлетворение требований конечного потребителя; крупными инвестициями в НИОКР ОАО «Лукойл» тесно взаимодействуют с лидирующими производителями автомобилей и техники: MercedesBenz; BMW; Porsche; MAN; Volkswagen; Volvo; Renault; Cummins; КАМАЗ; АВТОВАЗ; Rexroth; Denison; Cincinnati; Machine; Fender.

ОАО «Лукойл» - единственная российская компания, получившая членство в ATIEL и CIMAC.

Ныне оборот масляного бизнеса ОАО «Лукойл» составляет 1 ,S млрд долл. в год. Всего компания выпускает 1,2 млн т продукции - 4S% производства в России. Определена стратегия развития и модернизации масляных про-

Таблица 3

Тенденции изменения качества масел

Показатели Зола сульфатная, % масс. Фосфор, % масс. % масс. Испаряемость noNOACK,%

Масла дня бешиновых дажагелей

Типичные значения для 1,0-1,5 0,12-0,15 0,6-1,0 до 15

Типичные значения для 1,0-1,5 0,10-0,12 0,4-0,8 ДО 13

Пределы дня Евро 4,5 0,5-0,8 0,05-0,08 0,2-0,3 до 10

Масла для даельных дажателей

Типичные значения для 1,0-1,8 0,12-0,15 менее 1,5 15-17

Типичные значения для 1,0-1,9 0,10-0,12 0,4-1,0 до 15

Пределы для Евро 4,5 менее 1,0 менее 0,8 менее 0,3 12-15

изводств в таких компаниях, как «Роснефть», «Газпромнефть» (смазочные материалы), ТНК-ВР, ОАО «Татнефть» (ТАНЕКО) и др.

В то же время на ОАО «НУНПЗ» производство масел из года в год сокращается: с 3S0 тыс. т в 1984 г. до 120 тыс. т в 2008 г., а с октября 2008 г. по апрель 2009 г маслоблок ОАО «НУНПЗ» производит по 10 тыс. т масел в месяц.

В 2002 г. на ОАО «Уфанефтехим» остановлены производства: масел (производственные мощности до 400 тыс. т масел в год); присадок (производилось 27 тыс. т в год); синтетических жирных кислот и эфира (для получения вертолетного масла Б-3В).

В течение короткого времени с участием заводчан, ГУП «ИНХП» ассортимент масел, производимых на ОАО «Уфанефтехим», кроме масла Б-3В, в июне 2002 г. воспроизведен на ОАО «НУНПЗ». Исследования по совершенствованию получения масел продолжаются, запатентовано немало значимых способов и технологий по усовершенствованию производства масел и парафинов:

- способ получения электроизоляционного масла (№ 2287SS3 от 20.09.2006, внедрен на «НУНПЗ»). Данная технология обеспечивает содержание серы <0,3% в трансформаторном масле Т-^00У за счет использования процесса контактной очистки импортной глиной «Тонзил»;

- двухступенчатая деасфальтизация вакуумных остатков пропаном (№ 223S110 от 27.06.1998). Процесс позволяет переработать отработанные масла на второй ступени деас-фальтизации;

- масло для турбомеханизмов и компрессорных машин № 21141S7 от 27.06.1998. Эта технология позволяет получить импортозамещающее масло для турбомеханизмов и компрессорных машин;

- деасфальтизация нефтяного остатка в сверхкритических условиях № 21671186 от

20.05.2001. Способ внедрен на ОАО «Уфанефтехим», рекомендуется к внедрению на установках деасфальтизации ОАО «НУНПЗ»;

- получение низкоостывающей основы гидравлических масел № 2179178 от

10.02.2002. Этот способ может быть внедрен на заводах, имеющих процесс «Парекс»;

- депарафинизация парафинистых нефтяных фракций - № 2214443 от 27.10.2003;

- разделение нефтяного сырья (№ 223S116 от 27.08.2004).

В патентах № 2214443 и № 223S116 в качестве растворителя используется метилтрет-бутиловый эфир и ацетон в соотношении 40:60 с использованием ионо- и комплексообразу-ющих добавок, что позволяет получать низко-остывающие базовые масла фракций III и IV.

- получение защитного воска (импортозамещающий) (№ 2343186). Это - совмещенная установка депарафинизации и обезмаслива-ния, позволяющая получать импортозамещающий защитный воск и гидрофобизаторы;

- очистка масляных фракций (№ 2221780 от 02.2004);

- Очистка от сульфидов (№ 2243981 от 01.200S).

В патентах № 2221780 и № 2243981 предлагаются технологии, позволяющие получать базовые масла с содержанием серы до 0,1%, а также сернисто-ароматические концентраты (сульфооксиды) и ингибиторы парафиновых отложений. Дополнение этих технологий гидрогенизационными процессами (в более мягких режимах) позволяет получать базовые масла группы II по классификации API.

- разделение углеводородсодержащих смесей и соединений и устройство для его осуществления (№ 22000S0 от 10.03.2003). Это оборудование позволяет повысить эффективность системы регенерации растворителя на установках селективной очистки и депарафинизации.

Этот далеко не полный список патентов свидетельствует о том, что на заводах ОАО «НУНПЗ», ОАО «Уфанефтехим», ГУП «ИНХП», УГНТУ, Институте нефтехимии и катализа РАН и др. есть специалисты в области смазочных материалов и процессов их получения.

В России практически не производится базовая основа группы III для моторных масел. Моторные масла для иномарок, соответствующие группам III - IV, производятся из импортных компонентов или же на основе полиаль-фаолефинов, выпускаемых в ООО «Татнефть-Нижнекамскнефтехим-Ойл», которые уступают по показателям качества импортным по-лиальфаолефинам.

Для организации производства базовых масел групп II - III на отечественных нефтеперерабатывающих заводах необходимы гидро-генизационные процессы.

В 90-е годы на ОАО «Уфанефтехим» производилось моторное масло «Уфалюб», которое по рейтингу было лучшим отечественным маслом, т.к. в технологии приготовления ис-

пользовался процесс гидроочистки на катализаторе ОАО «ВНИИНП». Кроме этого на ОАО «Уфанефтехим» есть Гидрокрекинг, вакуумный остаток которого может быть использован для получения (включая процессы селективной очистки и депарафинизации) гидрокрекинговой базовой основы масел группы III (рис. S).

На ОАО «НУНПЗ» также с использованием вакуумного остатка гидрокрекинга ОАО «Уфанефтехим» можно организовать производство базовых масел групп II - III (рис. 6).

В настоящее время завершаются научно-исследовательские работы по разработке технологии десульфуризации масляных дистиллятов с использованием в качестве катализа-

торов различных соединений (металлов, кето-нов, кислот и т.д.). По аналогичной технологии окислительной десульфуризации нефтепродуктов (разработчик процесса компания «Sulpho») в Италии пущен завод. С использованием этой технологии, а также селективной очистки, депарафинизации и гидроочистного процесса в мягких условиях можно организовать производство базовой основы масел групп II - III на отечественных нефтеперерабатывающих заводах (рис. 7).

От классической технологии получения базовых масел предлагаемая (рис.7) отличается предварительным окислением масляных дистиллятов пероксидом водорода или дру-

Рис. 5. Предлагаемая технология производства масел и парафинов из остатка гидрокрекинга на ОАО «Уфанефтехим»

I - остаток гидрокрекинга; II - масляные дистилляты; III - вакуумный остаток; IV - деасфальтизат; V - рафина-ты; VI - деп.масла; VII - базовые масла; VIII - присадки; IX - товарные масла; X - гачи; XI - парафины. церезины, защитный воск; XII - пищевые парафины; XIII - очищенные церезины, защитный воск; XIV -асфальт; XV - экстракты

Рис. 6. Предлагаемая технология производства масел и парафинов из остатка гидрокрекинга ОАО «Уфанефтехим» на ОАО «НУНПЗ»

I - остаток гидрокрекинга; II - масляные дистилляты; III - вакуумный остаток; IV - деасфальтизат; V -рафинаты; VI - деп.масла; VII - базовые масла; VIII - присадки; IX - товарные масла; X - гачи; XI - парафины. церезины, защитный воск; XII - пищевые парафины; XIII - очищенные церезины, защитный воск; XIV -асфальт; XV - экстракты

Обезмй

XI

Рис. 7. Предлагаемая технология производства масел и парафинов из мазута на ОАО «НУНПЗ» I - мазут; II - масляные дистилляты; III - гудрон; IV - деасфальтизат; V - окисленные масляные дистилляты; VI - рафинаты; VII - деп. масла; VIII - базовые масла; IX - присадки; X - гачи; XI - парафины. церезины, защитный воск; XII - пищевые парафины; XIII - очищенные церезины, защитный воск; XIV - асфальт; XV -концентраты сульфоксидов; XVI - товарные масла

гими окислителями. Таким образом, достигается полное удаление сульфидов серы (после окисления они превращаются в сульфок-сиды) из масляных дистиллятов селективной очисткой простым и экологически чистым способом. Большим преимуществом окислительной десульфуризации является возможность получения базовых масел из высокосернистых нефтей, что на сегодняшний день является нереальным для отечественных нефтеперерабатывающих заводов с традиционным набором процессов селективной очистки, де-асфальтизации и депарафинизации. Предлагаемая технология не требует дефицитных импортных реагентов и катализаторов, сложного оборудования и осуществляется при минимальных затратах на реконструкцию. Получаемый при очистке окисленных масляных фракций сернисто-ароматический концентрат используется для получения сульфоксидов и ингибиторов парафиновых отложений. Предпосылкой возможности получения базовой основы с содержанием серы менее 0,03% является отсутствие сульфидной серы в рафи-нате масляных фракций (после процессов окисления и селективной очистки), а оставшиеся в рафинате тиофены, тиофаны, смолы, которые составляют до 30 % содержащихся в масляных дистиллятах сернистых соединений, удаляются гидрокаталитическими процессами в мягких условиях (возможно, потребуется подбор соответствующего катализатора).

Все результаты исследований могут быть проверены в масляной лаборатории ОАО

«НУНПЗ», а также в лабораториях институтов ГУП «ИНХП», УГНТУ, Института нефтехимии и катализа РАН. Учитывая зарубежный опыт эксплуатации подобной технологии, специалисты подготовят расчетно-пояснительную записку, технологию, проектно-сметную документацию для внедрения на отечественных нефтеперерабатывающих заводах.

В России сократился объем производимых присадок к маслам со 130 тыс. т в 2001 г. до 46 тыс. т в 2008 г.

В 2001 г. на ОАО «Уфанефтехим» производилось 27 тыс. т присадок ДФ-11, КНД, ВНИНП-360.

В настоящее время в России более S0% используемых присадок при приготовлении масел импортные.

В 2008 г. малыми предприятиями произведено более S0% присадок, произведенных в России, что говорит о выгодности производства присадок вообще и целесообразности возобновления производства присадок на ОАО «Уфанефтехим» в частности.

В 2002 г. на ОАО «Уфанефтехим» было остановлено единственное в России производство синтетических жирных кислот и эфира II -основы вертолетного масла Б-3В. Потребность в эфире II в России составляет до 2000 т в год, в синтетических жирных кислотах исчисляется сотнями тысяч тонн. Для возобновления производств в первую очередь потребуется приведение технологических установок в соответствие с действующими требованиями по охране труда и экологии с последующей модернизацией устаревшего оборудования.