Нефтепереработка и нефтехимия. Вводный курс

И.Б. ПОДВИНЦЕВ

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА  
И НЕФТЕХИМИЯ
ВВОДНЫЙ КУРС

È.Á. Ïîäâèíöåâ
 Íåôòåïåðåðàáîòêà è íåôòåõèìèÿ. Ââîäíûé êóðñ: Ó÷åáíîå
ïîñîáèå / È.Á. Ïîäâèíöåâ – Äîëãîïðóäíûé: Èçäàòåëüñêèé
Äîì «Èíòåëëåêò», 2020. – 208 ñ., öâ. èëë.
ISBN 978-5-91559-282-6

Êíèãà àäðåñîâàíà âñåì ÷èòàòåëÿì, êîòîðûå õîòÿò ïîëó÷èòü
îáùåå ïðåäñòàâëåíèå î ïåðåðàáîòêå íåôòè è íåôòåõèìèè, ïðîöåññàõ, ñîñòàâëÿþùèõ ýòè âàæíåéøèå è òåñíî âçàèìîñâÿçàííûå
îòðàñëè ïðîìûøëåííîñòè, ïðîáëåìàõ è îñíîâíûõ òåíäåíöèÿõ
èõ ðàçâèòèÿ.  êîíöå êíèãè âûäåëåííûå â òåêñòå êóðñèâîì òåðìèíû è íàèáîëåå ÷àñòî óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû ñâåäåíû â
ñëîâàðü - ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü, à òàêæå ïðåäñòàâëåí ñëîâàðü
íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûõ â íåôòåïåðåðàáîòêå è íåôòåõèìèè àíãëîÿçû÷íûõ àááðåâèàòóð.

© 2020, È.Á. Ïîäâèíöåâ
© 2020, ÎÎÎ Èçäàòåëüñêèé Äîì
«Èíòåëëåêò», îðèãèíàë-ìàêåò,
îôîðìëåíèå

ISBN 978-5-91559-282-6

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ. ЧТО ТАКОЕ НЕФТЬ? 
ПОДГОТОВКА НЕФТИ НА ПРОМЫСЛАХ. ПОПУТНЫЙ ГАЗ  . . . . . . . . . . . . 
5

Глава 2. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
15

Глава 3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА НЕФТЕПРОДУКТОВ  . . . . . . . . . . . . . . . . 
19

Глава 4. ОБОРУДОВАНИЕ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
29
4.1. Резервуары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
29
4.2. Трубопроводы и арматура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
30
4.3. Насосы и компрессоры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
33
4.4. Сепараторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
33
4.5. Теплообменники  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
34
4.6. Ректификационные колонны  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
36
4.7. Трубчатые печи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
39

Глава 5. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ. . . . . . . . . . 
41

Глава 6. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ — ОБЕССОЛИВАНИЕ, 

АТМОСФЕРНАЯ И ВАКУУМНАЯ РЕКТИФИКАЦИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
46

Глава 7. ГИДРООЧИСТКА И ДЕМЕРКАПТАНИЗАЦИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . 
53
7.1. Гидроочистка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
53
7.2. Демеркаптанизация  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
61

Глава 8. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РИФОРМИНГ БЕНЗИНОВ И ИЗОМЕРИЗАЦИЯ . . . . 
67
8.1. Каталитический риформинг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
68
8.2. Изомеризация легких бензиновых фракций  . . . . . . . . . . . 
77

Глава 9. ПРОИЗВОДСТВО МАСЕЛ И ПАРАФИНА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
81
9.1. Селективная очистка  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
83
9.2. Депарафинизация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
86
9.3. Деасфальтизация  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
87

Глава 10. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ, АЛКИЛИРОВАНИЕ, 

ОЛИГОМЕРИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ЭФИРОВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
90
10.1. Каталитический крекинг  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
90
10.2. Алкилирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
95
10.3. Олигомеризация и получение эфиров.  . . . . . . . . . . . . . . . 
98

Глава 11. ГИДРОКРЕКИНГ И ПРОИЗВОДСТВО ВОДОРОДА  . . . . . . . . . . . . . . 
102
11.1. Гидрокрекинг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
102
11.2. Производство водорода  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
108

Глава 12.  ПЕРЕРАБОТКА ОСТАТКОВ: ПРОИЗВОДСТВО БИТУМОВ, 

ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ, КОКСОВАНИЕ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
113
12.1. Термический крекинг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
116
12.2. Коксование  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
118
12.3. Производство битума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
119

Глава 13. ПИРОЛИЗ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
121

Глава 14. ПРОИЗВОДСТВО АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ  . . . . . . . . . . 
126

Глава 15. ПРИМЕРЫ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА: ПРОИЗВОДСТВО 

ВИНИЛХЛОРИДА, НИТРИЛА АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ, ФЕНОЛА 

И АЦЕТОНА, ГЛИКОЛЕЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
132
15.1. Производство винилхлорида. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
132
15.2. Производство нитрила акриловой кислоты. . . . . . . . . . . . 
133
15.3. Производство фенола и ацетона кумольным методом. . . . 
134
15.4. Производство этиленгликоля  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
135

Глава 16. ПОЛИМЕРЫ И ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
137

Глава 17. ПРОИЗВОДСТВО СЕРЫ И СЕРНОЙ КИСЛОТЫ  . . . . . . . . . . . . . . . 
144
17.1. Производство серы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
146
17.2. Производство серной кислоты  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
150

Глава 18. ОБЩЕЗАВОДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
152
18.1. Производство воздуха КИП  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
152
18.2. Производство инертного газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
153
18.3. Факельная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
153
18.4. Система оборотного водоснабжения. . . . . . . . . . . . . . . . . 
154
18.5. Система пароснабжения и производство 
деминерализованной воды  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
155
18.6. Очистка сточных вод  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
156

Глава 19. ПРОБЛЕМЫ, ВЫЗОВЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ 

НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛЕЙ  . . . . . . . 
158
19.1. Повышение качества продуктов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
158
19.2. Углубление переработки нефти. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
159
19.3. Повышение эффективности управления процессом. 
Цифровизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
161
19.4. Диверсификация процессов в связи с расширением 
использования альтернативных источников энергии. . . . . 
162
19.5. Снижение нагрузки на окружающую среду. . . . . . . . . . . . 
165

СЛОВАРЬ — ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
169

НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ 

И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛЯХ АНГЛОЯЗЫЧНЫЕ АББРЕВИАТУРЫ   . . . . . . . 
201

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ. ЧТО ТАКОЕ НЕФТЬ? 
ПОДГОТОВКА НЕФТИ 
НА ПРОМЫСЛАХ. ПОПУТНЫЙ ГАЗ

Существуют две гипотезы происхождения нефти. 
Гипотеза минерального происхождения основана на идее синтеза 
химических соединений нефти из неорганических веществ. Согласно этим представлениям нефть могла быть образована при 
контакте карбидов металлов с водой либо в результате прямого 
синтеза углеводородов из CO и H2 в недрах Земли при высоких 
температуре и давлении.
Нельзя сказать, что выше изложенная версия происхождения 
нефти полностью себя изжила, но наиболее популярной в настоящее время является гипотеза органического происхождения 
нефти. По этой гипотезе образование нефти и природного газа 
происходит при термическом и термокаталитическом разложении 
осадочных пород биогенного происхождения (то есть останков 
погибших растений и животных) при постепенном погружении 
последних вглубь земной поверхности в течение миллионов лет. 
Образовавшиеся в этих условиях углеводороды и другие вещества 
нефти мигрируют в пласты пористых песчанников и образуют скопления в наиболее приподнятых участках этих пластов. Разность 
химического состава нефтей и природных газов по этой гипотезе 
объясняется разным химическим составом исходных осадочных 
пород, различными условиями их термического разложения в недрах земли и другими факторами. Например, при миграции веществ 
нефти через глинистые породы происходит их хроматографическое разделение. Это значит, что более тяжелые, смолообразные 
вещества адсорбируются (поглощаются) минеральной породой. 
Затем, при движении потока нефти, они десорбируются, но в 
итоге в первую очередь пласт породы проходят легкие компоненты 
нефти, которые слабее удерживаются веществом горной породы. 

Г Л А В А 
 1

При попадании нефти близко к поверхности земли происходят 
процессы испарения ее компонентов, окисления и микробиологической деградации (проще говоря: разложения под действием 
микроорганизмов). В этих процессах, напротив, происходит увеличение содержания в нефти смолистых веществ.
По настоящее время не все темные пятна устранены в гипотезе органического происхождения нефти, многие вопросы 
пока не имеют четкого ответа, и объема этой книги не хватит, 
чтобы изложить все «за» и «против» упомянутых выше теорий. 
Безусловно, знать, как образовалось нефть важно, однако оставим 
этот предмет другим исследователям, а сами сосредоточимся на 
вопросе, как используется это колоссальное, данное нам природой богатство. 
Каждый день в мире добывается и перерабатывается около 
10 миллионов тонн нефти. И прежде чем все это превратится 
в топливо, заливаемое в бак автомобиля, в смазочное масло, дорожный асфальт, парафиновые свечи, исходные вещества для 
производства пластмасс и синтетических тканей, оно должно 
пройти ряд технологических стадий, которые, собственно, и 
составляют область промышленности, называемою нефтепереработкой. В русскоязычной печати также активно используется 
заимствованное из английского языка слово «даунстрим» (downstream), объединяющее в себе нефтепереработку, нефтехимию 
и сбыт нефтепродуктов, в отличие от «апстрима» (upstream), 
обозначающего нефтедобычу.
С химической точки зрения нефть представляет собой смесь 
десятков-сотен тысяч индивидуальных веществ, структура многих 
из которых не определена в настоящее время. Между тем, основная масса веществ, составляющих нефть, разделена на группы, 
исходя из их химических и физических свойств. 
Самая большая группа — углеводороды, не зря же нефть называют углеводородным сырьем. Молекулы углеводородов состоят 
только из атомов углерода и водорода. У неуглеводородных или 
гетероатомных соединениях нефти в структуре молекулы содержатся и атомы других элементов. Прежде всего, это атомы серы, 
азота, кислорода. Ниже приведены диапазоны весового содержания элементов в нефти:
С: 83–87%
Н: 11–14% 
S: 0,5–5%

Глава 1. Введение. Что такое нефть? 

N: 0–1%
O: 0–1%
Наибольшие трудности, особенно в свете постоянно ужесточающихся экологических норм, возникают при переработке 
сернистых соединений. При довольно заметном содержании серы 
в нефти, ее содержание в моторных топливах в настоящее время должно быть сведено 
практически к нулю. Таким образом, серу 
из топлив нужно удалить, да еще и как-то 
утилизировать, поскольку выбрасывать ее в 
атмосферу в виде оксидов серы и сбрасывать 
в виде сульфидов или сульфатов вместе со 
сточными водами тоже нельзя. Количество 
выбросов (этот термин применяется для 
вредных веществ, попадающих в атмосферу) 
и сбросов (вредные вещества в сточных водах) 
контролируется государственными органами. 
Превышение установленных норм приводит 
к значительным штрафам. Поэтому высокое 
содержание серы в нефти является фактором, 
значительно снижающим ее цену. 
Высокое содержание азотистых соединений также осложняет переработку нефти. Для 
некоторых катализаторов нефтепереработки 
(гидроочистка) они выступают ингибиторами и замедляют целевые реакции, которые катализатор, наоборот, пытается ускорить. 
В других процессах (риформинг и изомеризация) азот нефти уже 
выступает как каталитический яд, резко и необратимо снижающий 
активность катализатора до недопустимо низкого уровня. Повышение содержания азота в нефти также создает предпосылки для 
увеличения отложений солей аммония NH4Cl и NH4HS внутри 
аппаратов и трубопроводов.
Кислородсодержащие органические соединения менее опасны, 
но также могут приводить к отравлению катализаторов риформинга и изомеризации при недостаточной очистке сырья этих 
процессов. Некоторые кислородсодержащие соединения, например, нафтеновые кислоты коррозионно активны. Повышенное их 
содержание в нефти вызывает ускоренный износ оборудования 
нефтеперерабатывающего предприятия.

Глава 1. Введение. Что такое нефть? 

Особое место среди загрязняющих нефть веществ занимают 
хлорорганические соединения. В начале 2000-х годов многие 
нефтеперерабатывающие заводы России потряс неожиданный 
удар: в сотни раз увеличилось содержание хлорорганических 
соединений в легких фракциях нефти. Образовывавшаяся в ходе 
переработки такой нефти соляная кислота становилась причиной 
быстрой коррозии оборудования, а отложения солей хлористого 
аммония забивали внутренние пространства аппаратов и также 
способствовали коррозии. Однако было установлено, что содержание нативного (природного) хлора в нефтях не изменилось и 
составляет по-прежнему десятитысячные доли процента. Хлорорганические соединения в нефть добавляли нефтедобывающие 
предприятия, использовавшие эти вещества для промывки скважин. Применение хлорорганических растворителей при добыче 
нефти было запрещено. Однако позднее полный запрет был снят и 
ограничивалось только содержание хлорорганических соединений 
в бензиной фракции нефти. Вероятно, это способствовало тому, 
что в 2019 г. опять произошел крупный инцидент — хлорорганикой 
было загрязнено несколько миллионов тонн нефти в одной из 
веток нефтепровода «Дружба», поставляющего российскую нефть в 
Европу, в которой были обнаружены значительные концентрации 
хлороформа CHCl3 и четыреххлористого углерода CCl4. Поскольку 
первым на пути этой нефти находился один из белорусских НПЗ, 
он и пострадал в первую очередь. Загрязненная нефть из трубопровода была постепенно переработана на нескольких заводах 
после многократного разбавления качественной нефтью.
Содержание металлов в нефти невелико и обычно суммарно 
составляет не более сотых долей процента. Наибольшее внимание нефтепереработчики обращают на самые распространенные 
в нефти металлы: никель и ванадий, поскольку избыточное содержание этих элементов в тяжелых фракциях может ограничить 
их применение в качестве сырья для процессов каталитического 

Глава 1. Введение. Что такое нефть? 

крекинга и гидрокрекинга, производства кокса и котельных топлив. 
В некоторых нефтях в значительных количествах (тысячные доли 
процента) содержится мышьяк, который является ядом для всех 
катализаторов нефтепереработки. Переработка таких нефтей 
осложняется необходимостью использования специальных материалов для поглощения мышьяка перед проведением каталитического процесса.
Вернемся к углеводородам. По химической природе их разделяют на парафины (алканы), изопарафины (изоалканы), нафтены 
(циклоалканы) и ароматические (арены). Олефины (алкены), как 
компонент сырой нефти, можно не упоминать, поскольку их 
содержание в ней очень невелико. Олефины характеризуются 
сравнительно высокой химической активностью и, очевидно, 
практически нацело превратились в вещества других типов за 
миллионы лет созревания нефтей. Но олефины в значительных 
количествах образуются во многих процессах переработки нефти. 
Наверное, всем известно, что чем больше атомов углерода 
в молекуле углеводорода, тем выше его температура кипения. 
Поскольку нефть представляет собою смесь огромного числа индивидуальных веществ, ее переработка связана с первоначальным 
разделением на фракции, ограниченные температурными пределами выкипания. Наиболее ценными являются бензиновая, керосиновая и дизельная фракции нефти. Их выделяют при нагревании 
нефти до 360 °С. Они называются светлыми фрак циями нефти. Чем 
выше содержание светлых фракций, тем выше стоимость нефти.
Косвенно о содержании легких фракций в нефти можно судить 
по плотности нефти. Поскольку с повышением температуры кипения и соответствующим повышением размеров молекул, плотность 
углеводородов растет, более всего ценятся легкие нефти, которые 
содержат большую долю светлых фракций. При этом, как правило, легкие нефти характеризуются меньшим содержанием серы. 
Плотность и содержание серы — главные характеристики, 
согласно которым нефть относят к тому или иному сорту. Основные эталонные марки нефтей, по которым проводятся торги на 
рынке, и определяется цена других сортов нефтей, это WTI (West 
Texas Intermediate, средняя западно-техасская) и Brent, нефть, 
добываемая в Северном море между побережьями Норвегии и 
Великобритании. Эти сорта нефтей более легкие и более дорогие 
по сравнению с сортом «Юралз», в основном поставляемым на 
экспорт российскими компаниями. Сорт «Юралз» получается в 

Глава 1. Введение. Что такое нефть? 

результате смешения в трубопроводе при транспортировке нефти 
Западной Сибири с более тяжелыми нефтями Урала и Среднего 
Поволжья. Содержание серы в сорте «Юралз» нормируется на 
уровне 1,2–1,4% мас., плотность при 20 °С должна находиться в 
пределах 860–871 кг/м3. Благодаря относительной стабильности 
свойств и сформированной надежной системе поставок сорт 
«Юралз» достаточно популярен у зарубежных переработчиков 
нефти.
Более ясную картину, какие продукты, в какой пропорции 
могут быть получены из нефти данного сорта дает кривая разгонки нефти, которая приведена на рис. 1.1. По вертикальной оси 
откладывают температуру нагрева, по горизонтальной — выход 
дистиллята в процентах от исходной пробы. Важно знать, например, потенциал светлых, то есть доля фракции, выкипающей до 
360 °С. В данном случае она составляет порядка 45% мас. Для 
еще более качественного планирования переработки нефти на 
заводе, оценке ее влияния на работу установок, нефть разделяют 
в лаборатории на узкие фракции и анализируют каждую из них по 
ключевым показателям, которые особенно важны при переработке 
именно этих фракций. 

Рис. 1.1. 
Кривая разгонки нефти

Многие свойства нефти формируются на стадии подготовки 
нефти на промысле, поскольку в противном случае трудности 
возникнут уже на стадии транспортировки. Наличие воды в нефти 
приводит к удорожанию транспортировки в связи с увеличением 

Глава 1. Введение. Что такое нефть?