Полезная информация
Об авторе: Ринат Галиевич Галиев - доктор технических наук, генеральный директор ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП");
Всеволод Артурович Хавкин - доктор технических наук, заместитель генерального директора ОАО "ВНИИ НП";
Александр Михайлович Данилов - доктор технических наук, заместитель генерального директора ОАО "ВНИИ НП".
По оценкам руководителя департамента природопользования Москвы Леонида Бочина, треть московских АЗС отравляют воздух. Дело в том, что они продают некачественное моторное топливо. Во всяком случае, так выглядят результаты проверки АЗС инспекторами столичного департамента природопользования и охраны окружающей среды. И это при том, что в Москве действует специальный Закон – «Об ответственности за реализацию моторного топлива, не соответствующего экологическим требованиям», а уровень самих требований непрерывно повышается. Требования к топливу класса Евро-2 вступили в силу на территории России с апреля 2006 года, класса 3 – вступят с 1 января 2008 года, класса 4 – с 1 января 2010 года, класса 5 – с 1 января 2014 года. А ведь, согласно нормам Евро-3 и Евро-4, в бензине должно содержаться не более 1% бензола. Это потребует от нефтеперерабатывающих заводов освоения новых технологий гидрирования или алкилирования бензолсодержащих фракций.
Для того чтобы представить себе объем задач, стоящих перед российской нефтехимией, следует провести сравнительный анализ топлива, используемого в России и за рубежом.
Автомобильные бензины
Сравнение качества автобензинов показывает примерное равенство требований к высокооктановым сортам бензинов в России и в других странах по октановым числам, но экологические требования к бензинам европейских стран и США выше. Особый сорт по экологическим требованиям представляет собой реформулированный бензин (США), для которого ограничено содержание бензола (до 0,8%), ароматики (до 25%), олефинов (до 5%). В Европе в соответствии со стандартом EN 228 для обеспечения норм на выбросы автотранспортом Евро-3 с 2000 года были установлены нормы на неэтилированные бензины по содержанию бензола не более 1,0% и серы – не более 150 ppm. Нормированию подвергаются олефиновые углеводороды – не более 18% и ароматические – 42%. Установлены нормы на содержание различных оксигенатов (по кислороду – не более 2,3%). Разработаны требования к качеству автобензинов, которые должны обеспечить нормы на выбросы автомобилями Евро-4, введение которых осуществлено в 2005 году. Это дальнейшее ужесточение норм по сере – до 50 ppm, ароматическим углеводородам – не более 30%, олефиновым углеводородам – не более 14%. Обязательно применение моющих присадок.
В России около 40% от общего объема выработки составляют низкооктановые бензины А-76 и АИ-80; 57% – бензины АИ-91, 92, 93 и 3% – АИ-95, 98. Но надо иметь в виду, что выпуск бензинов А-76 и АИ-80 обусловлен еще и наличием большого парка грузовых автомобилей, рассчитанных на этот бензин. В суммарном фонде бензиновых компонентов в России сравнительно низка доля бензина каталитического крекинга, алкилата, изомеризата, оксигенатов и высока доля низкокачественных компонентов бензина: бутанов, бензинов коксования и термокрекинга, рафината. О положительных сдвигах в России в этой области говорит то, что отечественные НПЗ выпускают с 2001 года только неэтилированные бензины. Доля бензинов, содержащих оксигенаты (в основном – МТБЭ), в России незначительна, главным образом, из-за их высокой стоимости. В качестве антидетонационных добавок используются также в небольших количествах амины, соединения марганца и железа.
Ближайшие задачи в области производства автомобильных бензинов в России заключаются, в частности, в увеличении производства неэтилированных бензинов с октановым числом 91 и выше по ИМ взамен бензина А-76 (АИ-80), обеспечении роста производства бензинов по ГОСТу Р 51105-97, а для городов и районов с высокой плотностью транспортных средств необходимо организовать производство и поставку автобензина, отвечающего требованиям EN 228 – 2000 года. Это позволит обеспечить выполнение норм Евро-3 (а впоследствии – Евро-4) по токсичности отработавших газов.
Дизельные топлива
Еще в 1996 году европейские страны перешли на выпуск дизельного топлива с содержанием серы до 0,05%; в 1999 году эта величина достигла 0,035% и даже 0,005% (по старому ГОСТу России – не более 0,2% серы). В шведском стандарте имеются сорта дизельного топлива, содержащие 0,001% и 0,005% серы. В зарубежных стандартах также ограничивается содержание ароматических углеводородов (до 20% и до 16%), а в последнее время – содержание полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) – как наиболее токсичных соединений.
Многие НПЗ России вырабатывают дизельные топлива с содержанием серы до 0,035% (НПЗ в Москве, Перми, Омске, Киришах, Рязани, Кстово и др.). ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» изготавливает арктическое дизельное топливо с содержанием серы 0,03–0,05% и ароматических углеводородов – до 5%. Ряд НПЗ апробировал технологии производства дизельного топлива, содержащего до 0,005% серы.
Основной задачей для НПЗ России является массовый переход на производство экологически чистого дизельного топлива с содержанием серы не выше 0,035% и 0,005% и полициклических ароматических углеводородов не более 11%. Российские НПЗ хотя и располагают 35 крупными установками гидроочистки мощностью более 40 млн. тонн сырья в год, обеспечить такое количество в массовом порядке пока не могут. Исследования показывают, что на значительной части действующих установок гидроочистки с использованием вырабатываемых у нас в промышленном масштабе новых катализаторов уже в ближайшее время можно организовать выработку дизельного топлива с содержанием серы не выше 0,035%, а на некоторых заводах – с содержанием полициклических ароматических углеводородов не более 11%, но только из прямогонного сырья.
Для перевода всех предприятий отрасли на производство экологически чистого дизельного топлива необходимо сооружение нового поколения установок гидроочистки, обеспечивающих не только глубокое обессеривание сырья, но и его деароматизацию (давление 7–10 МПа).
В настоящее время производство качественных дизельных топлив невозможно без добавки присадок различного функционального назначения, таких как депрессорные, моющие, антидымные, противоизносные. Скорее всего для ускорения перехода НПЗ России на производство и применение автобензинов и дизельного топлива с улучшенными экологическими свойствами необходимо обеспечить экономическую заинтересованность в производстве и использовании таких бензинов (например, дифференцированные ставки акцизных сборов).
Выпуск дизельных топлив с присадками в России относительно невелик. В ближайшие годы следует ожидать значительного расширения производства дизельных топлив, содержащих различные присадки. Это поможет повышению уровня экологии в российских городах.
Выработка моторных топлив в России
| 1990 г. | 1996 г. | 1998 г. | 2000 г. | 2003 г. | 2005 г. | |
| Переработка нефти, млн. т | 295,0 | 176,0 | 164,0 | 173,8 | 185,0 | 207,4 |
| Бензин, млн. т, в том числе: | 40,6 | 25,7 | 26,0 | 27,2 | 29,3 | 32,0 |
| – неэтилированный | 27,6% | 53,1% | 80,0% | 97,7% | 100% | 100% |
| – высокооктановый (ОЧ 91 ИМ и выше) | 13,2% | 30,0% | – | 42,9% | 55,0% | 60,4% |
| Дизельное топливо, млн. т, в том числе: | 75,6 | 43,6 | 45,0 | 49,2 | 53,8 | 60,1 |
| – сера до 0,2% | 55,8% | 77,0% | 79,0% | 95,0% | 98,0% | 94,3% |
| – сера до 0,1% и 0,05% | – | 6,9% | 12,0% | 12,0% | 15,0% | 11,8%* |
| % моторных топлив от нефти | 44,4 | 50,1 | – | 50 | 50 | 50 |
| Глубина переработки нефти | – | – | 64,0 | 71,0 | 70,0 | 71,3 |
*Содержание серы –менее 0,035
Основные требования к качеству автомобильных бензинов в России и государствах – членах ЕС
| Параметр | Россия | ЕС (EN-228) | |||
| ГОСТ 2084 | ГОСТ Р51105-97 | Евро-2 | Евро-3 с 2000 г. | Евро-4 с 2005 г. | |
| (нормы на выбросы автотранспортом) | |||||
| Максимальное содержание, %: | |||||
| – бензола | – | 5,0 | 5,0 | 1,0 | 1,0 |
| – серы | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 150 ppm | 50 ppm |
| – ароматических углеводородов | 55* | 55* | – | 42 | 30 |
| – олефиновых углеводородов | 20* | 20* | – | 18 | 14 |
| – кислорода | 2,7* | 2,7* | – | 2,3 | 2,7 |
| Фракционный состав, оС: | |||||
| – до 100оС перегоняется, %, не менее | – | 40 | – | 46 | 46 |
| – до 150оС перегоняется, %, не менее | – | 85** | – | 75 | 75 |
| Давление насыщенных паров, кПа, не более | – | 35–100 в зависимости от класса испаряемости | – | 60 | 60 |
| Наличие моющих присадок | – | – | – | обязательно | |
* Нормы комплекса методов квалификационной оценки
** По ГОСТ Р 51105-97 указано до 180оС
Требования к качеству дизельных топлив в странах ЕС и в России
| 1993–1996 гг. | EN-590 (страны ЕС) | ГОСТ 305 (летний сорт), Россия | ||
| 1996–1999 гг. | Действующий с 1999 г | |||
| Массовая доля серы, %, не более | 0,3 | 0,05 | 0,035 | 0,2 |
| Цетановое число, не менее | 45 | 49 | 51 | 45 |
| Плотность при 150С, кг/м3 | 820–860 | 820–860 | 820–845 | не более 860 |
| Кинематическая вязкость при 400С, мм2/с | 2,0–4,5 | 2,0–4,5 | 2,0–4,0 | 3–6 (при 200С) |
| Содержание полициклических ароматических углеводородов, %, не более | не нормируется | не нормируется | 11 | не нормируется |
| Смазывающие свойства, мкм, не более | не нормируется | не нормируется | 460 | не нормируется |
Структура суммарного бензинового фонда различных стран
| Показатели | Россия | США | Западная Европа |
| Общий объем бензинового фонда, млн. т/год | 32 | 330 | 130 |
| Компонентный состав, %: | |||
| – бутаны | 5,7 | 7,0 | 5,0 |
| – риформат | 54,1 | 34,0 | 48,2 |
| – бензиновые фракции каталитического крекинга | 20,0 | 35,5 | 27,0 |
| – изомеризат | 1,5 | 5,0 | 5,0 |
| – алкилат | 0,3 | 11,2 | 5,0 |
| – оксигенаты | 0,2 | 3,6 | 2,0 |
| – бензиновые фракции прямой перегонки, гидрокрекинга и гидроочистки | 13,3 | 3,1 | 7,3 |
| – бензиновые фракции термических процессов | 4,9 | 0,6 | 0,5 |
| Октановое число: (ОЧИ + ОЧМ)/2 | 82 | 89 | 88 |
Дальнейшее ужесточение требований к качеству дизельных топлив (с 2005 г.)
| Показатели | Европа | США | Канада |
| Содержание серы, % не более | 0,005 | 0,003 | 0,005 |
| Содержание полициклических ароматических углеводородов, %, не более | 3,0 | 2,0 | 2,0 |