Технология нефтепереработки для получения авиационного топлива для газотурбинных двигателей Джет А-1

        Первым в 1996 году начал выпуск Jet A-1 Киришский НПЗ «Сургутнефтегаза». Специальные присадки для этой марки завод закупает у BP (эта компания наряду с TotalFinaElf является монополистом в области присадок для Jet A-1). Как сообщили «НиК» в ОАО «Киришинефтеоргсинтез», производство керосина Jet A-1 составляет около 15 тыс. тонн в месяц и весь этот объем уходит в Европу. На предприятии сложилось мнение, что внутренний рынок для данной марки слишком узок.

        Вторым выпуск керосина Jet A-1 освоил Ярославский НПЗ «Славнефти». В конце 2000 года «Славнефть» заключила соглашение с той же BP о сотрудничестве в сфере производства данного вида авиационного топлива. При этом BP взяла на себя обязательство поставлять присадки, а также выступать покупателем ярославской продукции. В «Славнефти» «НиК» сообщили, что среднемесячный объем производства Jet A-1 в Ярославле равен приблизительно 11,5 тыс. тонн и весь объем идет в Европу для BP. Никаких изменений в реализации авиакеросина данной марки на заводе не планируют.

        В июне этого года производить Jet A-1 начал Кстовский НПЗ, но, в отличие от опередивших его коллег, производство этого топлива в «ЛУКОЙЛе» нацелено не на внешний, а на внутренний российский рынок. Действительно, для «ЛУКОЙЛа», имеющего свои заводы в Европе, производство на территории России продукта, предназначенного для европейского рынка, бессмысленно —рациональнее было бы производить его за рубежом.

        Для достижения рентабельности производства керосина Jet A-1 Кстовскому НПЗ надо выпускать не менее 100 тыс. тонн в год, а наибольшая эффективность достигается приблизительно при объеме ежегодного выпуска в 150-170 тыс. тонн. Это капля в море —в 2002 году «ЛУКОЙЛ» произвел почти 1,6 млн тонн авиакеросина ТС-1 (всего в РФ произведено 6,67 млн тонн).

        В августе о намерении в 2004 году начать производство Jet A-1 на Лисичанском НПЗ при поддержке компании BP заявил президент Торгового дома «ТНК-Украина» Александр Городецкий. Для этого на заводе предполагается модернизировать установку, выпускающую сейчас керосин ТС-1. Установка новая —она была смонтирована лишь в 2002 году. В этом году «ЛиНОС» планирует произвести 86 тыс. тонн авиатоплива. На «модернизацию» установки будет направлено около $1,5 млн. Весь Jet A-1 планируется экспортировать в Европу.

        Необходимость переориентации «ЛиНОСа» на «Джет» диктуется тем, что украинский рынок авиакеросина переполнен, европейские страны ТС-1 не потребляют, а в России достаточно своего топлива.  
Однако Лисичанским заводом планы ТНК по производству Jet A-1 не ограничиваются. В компании изучают целесообразность его выпуска на Рязанском НПЗ, хотя о конкретике говорить пока рано. По аналогии с «ЛУКОЙЛом» можно предположить, что рязанский «Джет» ТНК сориентирует на российский рынок.

        Свою новую продукцию в течение 2003 года «ЛУКОЙЛ» намерен поставлять зарубежным авиакомпаниям для самолетов, выполняющих международные рейсы из российских аэропортов. В дальнейшем, считают в компании, ситуация с поставками изменится. Емкость российского рынка Jet A-1 будет возрастать за счет постепенного вытеснения керосина ТС-1.

        В «ЛУКОЙЛе» обосновали данный прогноз следующими факторами. Во-первых, российские авиакомпании все больше эксплуатируют иностранные самолеты, в частности Boeing и Airbus, которые, как уверены в нефтяной компании, более требовательны к качеству топлива и его безопасности. Во-вторых, в «ЛУКОЙЛе» не исключают возможности, что в России уже в обозримом будущем будут приняты нормативные акты, ограничивающие применение керосина ТС-1. В частности, такие документы будут вводить более строгие экологические нормы выбросов.

        Первый практический шаг по продвижению своей новой продукции на внутренний рынок «ЛУКОЙЛ» уже сделал. В июле компания заключила с ОАО «Аэрофлот—Российские авиалинии» соглашение о развитии сотрудничества в сфере заправок самолетов в рамках договора от 1999 года о стратегическом партнерстве. «ЛУКОЙЛ» взял на себя обязательство организовать топливозаправочные комплексы в аэропортах России, где доля заправок самолетов «Аэрофлота» равна не менее 10%, и в тех регионах, которые представляют интерес для авиакомпании. Особое внимание в соглашении уделено вопросам, связанным с внедрением авиакеросина Jet A-1. Нефтяники обещали ускорить его сертификацию, а «Аэрофлот» согласился заправлять им свои лайнеры в российских аэропортах, прежде всего в московском «Шереметьево».

        Что касается остальных авиакомпаний, то большинство из них не видят никакой необходимости в том, чтобы кардинально менять ситуацию с авиатопливом. Единственным последствием этого, считают они, будет увеличение издержек авиакомпаний, а значит —рост цен на авиабилеты.  
Например, в авиакомпании «Сибирь» в беседе с «НиК» отметили, что критичным фактором при выборе топлива является его стоимость. Например, при выполнении рейсов из московского аэропорта «Домодедово» в Германию, в топливные баки заливается ТС-1. Менять структуру потребления топлива (при нынешних нормативных документах) «Сибирь» не собирается.

        В «Трансаэро» также не видят особых преимуществ в использовании керосина Jet A-1. Опыт эксплуатации самолетов как российского, так и иностранного производства, накопленный авиакомпанией, говорит о том, что Jet A-1 и ТС-1 —полностью взаимозаменяемые виды топлива, допускающие даже смешение. Никаких негативных последствий для работы двигателей, включая ресурс эксплуатации, не наблюдается. Резкие движения на российском рынке авиатоплива в «Трансаэро» рассматривают как крайне нежелательные.

        По словам заместителя гендиректора авиакомпании «Карат» Дмитрия Евтохина, около 45% стоимости авиабилета на внутренних рейсах приходится на оплату топлива, поэтому переход на Jet A-1 приведет к подорожанию стоимости авиабилетов и сокращению числа пассажиров.  
Таким образом, в деле налаживания внутреннего сбыта Jet A-1 в первую очередь стоит вопрос цены. Если «ЛУКОЙЛу» удастся добиться на Кстовском заводе существенного снижения себестоимости топлива европейской марки, приближающего его по стоимости к ТС-1, то задача представляется выполнимой.

        Другим способом «организации» внутреннего рынка является административный ресурс. Добившись сертификации в России «Джета», «ЛУКОЙЛ», как ожидают некоторые его конкуренты, попытается добиться ужесточения требований к авиатопливу. Однако вряд ли это целесообразно для самого «ЛУКОЙЛа» —сначала компании придется переоборудовать линии по выпуску авиатоплива на всех своих предприятиях.

        Для принятия на международном уровне нормативных актов, ужесточающих требования настолько, что ТС-1 может оказаться под полным запретом для полетов над Европой, также пока нет видимых признаков. Последние новшества заключаются в ужесточении требований к авиатехнике.

        С другой стороны, постепенное сближение российской и международных марок абсолютно логично и неизбежно — в процессе глобализации экономики в последние годы все больше унифицируются самые различные стандарты и правила разных стран во всех сферах деятельности. И Россия здесь не исключение. К тому же, по словам нефтяников, технологически для большинства российских НПЗ не составит труда перейти от выпуска керосина ТС-1 к Jet A-1 или другому аналогу.

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2 ТЕХНОЛОГИЯ АВИАЦИОННОГО ТОПЛИВА.

        Реактивные топлива вырабатываются в основном из среднедистиллятных фракций нефти, выкипающих при температуре 140-280°С.

Керосин получается путем  перегонки или ректификации нефти, а также вторичной переработкой нефти (риформинг). Для этого используются такие фракции:

   А) бензиновая фракция, содержащая легкий бензин, бензин и лигроин;

   Б) мазут, который подвергается дополнительной перегонке. При дистилляции мазута получаются соляровые масла, смазочные масла и остаток - гудрон;

   В) керосиновая фракция, содержащая керосин и газойль.

        Ректификация - один из способов разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. При ректификации потоки пара и жидкости, перемещаясь в противоположных направлениях, многократно контактируют друг с другом в ректификационной колонне, причём часть выходящего из аппарата жидкости возвращается обратно после конденсации. Такое противоточное движение контактирующих потоков сопровождается процессами теплообмена и массообмена, которые на каждой стадии контакта протекают до состояния равновесия; при этом восходящие потоки пара непрерывно обогащаются более летучими компонентами, а стекающая жидкость — менее летучими. При затрате того же количества тепла, что и при дистилляции, ректификация позволяет достигнуть большего извлечения и обогащения по нужному компоненту или группе компонентов. Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси нескольких или, в нашем случае, одной жидкости с отличной от других температурой кипения в более или менее чистом виде. Это достигается нагреванием и испарением такой смеси с последующим многократным тепло- и массообменном между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента—из паровой фазы в жидкую. Ректификация позволяет получить чистый компонент без примесей, в отличие от обычной дистилляции, когда на выходе мы имеем не контролируемый набор различных веществ. Ректификационная колонна своим устройством обеспечивает многократное чередование испарения жидкости и конденсации паров, что позволяет разделять нефть и нефтепродукты в зависимости от температуры кипения.

        Риформинг - промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобразуются. Сырьем служит бензинолигроиновая фракция нефти. Его проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3-4 реакторов при температуре 350-520°С, в присутствии различных катализаторов: платиновых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и др. во избежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения коксом, риформинг осуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. В результате риформинга бензиновых фракций нефти получают 80-85 % бензин с октановым числом 90-95, 1-2% водорода и остальное количество газообразных углеводородов. Из трубчатой печи под давлением нефть подается в реакционную камеру, где и находится катализатор, отсюда она идет в ректификационную колонну, где разделяется на продукты. Различают 2 типа риформинга: платформинг и гидроформинг.                                      Платформинг - осуществляется на платине, нанесенной на вторированый оксид алюминия при температуре равной 480-510°С и при давлении 2-4мПа.     Гидроформинг – осуществляется в псевдоожиженом слое алюмо-молибденого газа при давлении 1,7-1,9 мПа. Технологическая схема переработки сырой нефти приведена на рисунке 2.1.

                                           Сырая нефть 
                                                                   

Первичная сепарация нефти: очистка добытой нефти от нефтяного газа, воды, при давлении 4 - 5 кгс / см2. Для транспортировки нефти создается избыточное давление на устье скважин с помощью насосов, устанавливаемых в дожимных насосных станциях (ДНС). На ДНС осуществляется первая ступень сепарации, газ отводится по отдельному коллектору. Может производиться предварительный сброс воды с закачкой ее в нагнетательные скважины.

Очистка от механических примесей: способ состоит в нагреве нефти и ее очистке в центрифуге, причем производят по меньшей мере два замера вязкости нефти при различных температурах.

Нагревание в теплообмениках за счет теплоты отходящих продуктов перегонки до 180 - 200°С

Нагревание в трубчатой печи до температуры, на 25 - 30°С превышающая температуру кипения – 220 - 285°С

 

Ректификация: при давление, близком к атмосферному, происходит испарение фракций, кипящих при  t < 350°С

 

Конденсация

 

 

                                         Керосин                                           

Рисунок 2.1. – Технологический процесс переработки сырой нефти

 

        Полученный в результате ректификации керосин подвергается технологической очистке, которая приводиться на рисунке 2.2.

Очистка: на продукт воздействуют веществами, связывающими примеси, пропускают его через поглотители или применяют избирательное растворение.

 

 

 

Гидроочистка: целью является удаление сернистых соединений и непредельных углеводородов. Этот процесс заключается в обработке очищаемого продукта водородом при давлении 5-7 МПа и температуре 250-430°С.

 

 

 

Адсорбционная очистка: молекулы сернистых, кислородных и азотистих веществ, а также непредельных углеводородов обладают гораздо большей полярностью, чем молекулы предельных углеводородов. В качестве адсорбента при очистке нефтепродуктов применяют отбеливающие глины. Очистка производится методом фильтрации через слой адсорбента.

 

 

 

 

Химическая очистка: заключаються в обработке продукта растворами серной кислоты или щелочи. Обычно кислотная или щелочная очистка проводится сразу после ректификации продукта, очистные установки комбинируются с перерабатывающими.

 

 

 

                                                                                                                            

 

   Рисунок 2.2 – Технологический процесс очистки керосина

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 3 ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА АВИАЦИОННОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ГАЗОТУРБИННЫХ  ДВИГАТЕЛЕЙ ДЖЕ Т А-1 (JE T A-1).

        3.1 Технические требования к авиационному топливу для газотурбинных двигателей ДЖЕ Т А-1 (JE T A-1).