Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The problem of increasing the depth of oil refining within the framework of Russia's Energy Strategy until 2050 is being considered, in particular, the possibility of involving heavy oil residues and dilutes, including fuel oil, in production. The current indicators of fuel oil processing in the Russian Federation are analyzed: in 2025, its resource amounted to about 38.8 million tons, the volume of processed fuel oil reached 7.8 million tons (an increase of 5.7% relative to the previous year). The successes of large companies (NOVATEK, Gazprom Neft) in increasing the volume of stable gas condensate processing are noted. The main attention is paid to fuel oil produced at the Astrakhan Gas Processing Plant (GPP): its yield (350 thousand tons or 8-10% of the mass of processed gas condensate), current use (as boiler fuel according to ISS 10585-2013 and a component of raw materials for visbreaking) and potential applications in other secondary refining processes. A comprehensive analysis of fuel oil from the Astrakhan Gas Processing Plant was carried out using methods for determining the main physico-chemical parameters, spectroscopic analysis and gas chromatography for the possibility of its processing (involvement in production) in thermal and thermokatalytic processes. The study obtained data on the key physico-chemical characteristics and component composition of fuel oil from the Astrakhan Gas Processing Plant, including the content of paraffin-naphthenic (55.2%), aromatic (31.5%) and heavy aromatic (11.5%) hydrocarbons, resins (0.9%) by liquid chromatography, and the amount of n-paraffins C6–C36 in the composition. fuel oil samples using gas chromatography, as well as molecular weight (~ 322 g/mol). The results confirm the technological and economic feasibility of using fuel oil from the Astrakhan Gas Processing Plant not only as boiler fuel, but also as a component of raw materials for deep recycling (hydrocracking, catalytic cracking, visbreaking, oil production). This opens up opportunities for increasing the conversion depth of raw materials and producing a wide range of commercial petroleum products: light distillates, vacuum gas oil, bitumen, etc.
fuel oil, comprehensive analysis, raw material component, Astrakhan gas processing plant, component composition, hydrocracking, catalytic cracking, visbreaking
Введение
Задача увеличения глубины переработки нефти до 90 %, согласно Энергетической стратегии России до 2050 г., может быть решена за счет вовлечения в производство тяжелых нефтяных остатков и дистиллятов. Ресурсы мазута, вырабатываемого из нефти и газоконденсата в РФ, составили в 2025 г. порядка 38,8 млн т. В использовании мазута зафиксирован рост его переработки, обусловленный улучшением технологических процессов. Объем переработанного мазута в 2025 г. достиг 7,8 млн т, что на 5,7 % превышает показатели предыдущего года, благодаря увеличению доли глубокой переработки и внедрению современных катализаторов [1]. Глубокая переработка мазута на промышленных объектах обычно включает процессы гидрокрекинга (под давлением водорода), замедленного коксования (производство кокса), каталитического крекинга, висбрекинга, деметаллизации, производства битумов, масел и других нефтепродуктов.
Производство мазута осуществляется не только на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ), но и на объектах газопереработки. В 2025 г. объем переработки стабильного газового конденсата в России вырос. «НОВАТЭК» увеличил переработку стабильного газового конденсата на 8,5 % до 8 млн т по сравнению с 2024 г. [2], «Газпром нефть» – первичную переработку нефти и стабильного газового конденсата до 43,9 млн т [3].
На Астраханском газоперерабатывающем заводе (ГПЗ) мазут получают в результате первичной переработки стабильного газового конденсата на установке атмосферной перегонки. Выход кубового остатка (мазута) составляет 8–10 % от массы перерабатываемого газового конденсата, 350 тыс. т мазута [4].
Мазут Астраханского ГПЗ может быть использован как котельное топливо (ГОСТ 10585–2013), а также как компонент сырья висбрекинга. Кроме этого, уникальный состав и свойства этого продукта позволяют предположить, что он может служить сырьем для других вторичных процессов нефтепереработки.
Объекты и методы исследования
Объект исследования – прямогонный мазут из ректификационной колонны установки первичной перегонки стабильного газоконденсата на Астраханском ГПЗ ООО «Газпром переработка». Экспериментальная часть исследования включала комплекс лабораторных анализов, выполненных в соответствии с нормативными документами, приведенными в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Методы определения физико-химических свойств мазута
Methods for determining the physico-chemical properties of fuel oil
|
Наименование |
Метод анализа |
|
Плотность, кг/м3 |
ГОСТ 3900–2022 |
|
Условная вязкость, ВУ |
ГОСТ 6258–85 |
Окончание табл. 1
Ending of Table 1
|
Наименование |
Метод анализа |
|
Температура застывания, °С |
ГОСТ 20287–2023 |
|
Зольность, % масс. |
ГОСТ 1461–2023 |
|
Массовая доля серы, % |
ГОСТ 32139–2024 |
|
Коксуемость, % масс. |
ГОСТ 19932–99 |
|
Средний диаметр частиц дисперсной фазы, нм |
[5] |
Авторы [6, 7] исследовали мазут Астраханского ГПЗ с помощью жидкостной колоночной хроматографии по адаптированной методике для темных нефтепродуктов, сущность которой заключается в прохождении пробы нефтепродукта через специальную стеклянную адсорбционную колонку, заполненную силикагелем. Когда вся проба адсорбируется на силикагеле, в колонку добавляют растворители для десорбции пробы. В соответствии со своей адсорбционной способностью углеводороды (УВ) разделяют на алканы, ароматические УВ и смолы.
Спектроскопический метод исследования и анализа вещества проводился по методике, включающей следующие этапы [8]:
1) навеска углеводородного сырья 0,0100–0,0400 г растворяется в толуоле марки ХЧ до концентрации 0,025–0,5 г/дм3 для достижения оптической плотности не выше 3,1;
2) подготовленный раствор углеводородного сырья заливается в кварцевую кювету стандартной толщины;
3) спектры поглощения растворов углеводородного сырья регистрируются на спектрофотометре СФ 2000 в ближнем УФ и видимом диапазоне (280–780 нм);
4) расчет коэффициентов поглощения k производится по закону Бугера – Ламберта – Бера:
,
где k(λ) – коэффициент поглощения при длине волны λ, 102·м2/кг или дм3/(г∙см); D – оптическая плотность, измеренная спектрофотометром, безразмерная величина; С – концентрация раствора, г/дм3; l – длина оптического пути (толщина кюветы), см.
Электроспектроскопические и ИК-спектроскопические методы являются одними из основных инструментов качественного анализа состава нефтепродуктов. Однако для обоснования применения астраханского мазута в качестве сырья для процессов глубокой конверсии недостаточно данных качественного анализа: требуется проведение количественной оценки содержания ключевых компонентов, а также определение молекулярной массы, что позволит сформировать комплексное представление о свойствах и реакционной способности исследуемого материала.
На базе научно-исследовательской химико-аналитической лаборатории цеха научно-исследовательских и производственных работ ООО «Газпром добыча Астрахань» был проведен анализ на газовом хроматографе Agilent-7890 A, а также анализ компонентного состава по методике: «Методика определения компонентного состава жидких углеводородов для уточнения модели Астраханского месторождения и идентификации источников межколонных проявлений». Она включает также расчет молекулярной массы пробы, который необходим для прогнозирования глубины переработки и выхода продуктов, управления процессами коксообразования, расчета тепловых процессов, оптимизации рециркуляции, закоксованности катализатора каталитический крекинг и гидрокрекинга [9].
Результаты и обсуждение
В результате выполнения серии базовых анализов физико-химических характеристик образца сформирована совокупность данных, отражающих ключевые параметры исследуемого материала (табл. 2).
Таблица 2
Table 2
Результаты физико-химического анализа пробы мазута
The results of the physico-chemical analysis of the fuel oil sample
|
Наименование показателя |
Значение |
|
Плотность при 15 °С, кг/м3 |
923,3 |
|
Условная вязкость, ВУ |
1,7 |
|
Температура застывания, °С |
27 |
|
Зольность, % масс. |
0,02 |
|
Содержание серы общей, % масс. |
3,05 |
|
Коксуемость, % масс. |
0,56 |
|
Средний диаметр частиц дисперсной фазы, нм |
225 |
Полученные результаты при сравнении уже с имеющимися данными [6] предельно близки, что подтверждает воспроизводимость и достоверность полученных результатов измерений.
Авторы работы [7] получили процентное массовое соотношение по четырем группам: УВ парафино-нафтеновые с содержанием 55,2 %; ароматические УВ – 31,5 %; тяжелые ароматические УВ – 11,5 %; смолы – 0,9 % (рис. 1).
Рис. 1. Процентное массовое соотношение УВ по четырем группам
Fig. 1. Percentae mass ratio of HC in four groups
В работе автора [8] приведен спектроскопический метод анализа УВ сырья, в частности, и мазута (рис. 2).
Рис. 2. Электронный спектр поглощения прямогонного мазута Астраханского ГПЗ
Fig. 2. The electronic absorption spectrum of straight-run fuel oil from the Astrakhan GPP
Полученные спектрофотометрические данные демонстрируют максимальное поглощение в диапазоне 280–300 нм, соответствующем области π-π*-переходов в ароматических системах. Наблюдаемый максимум поглощения свидетельствует о присутствии в составе мазута ароматических УВ и гетероциклических соединений. В указанном спектральном диапазоне также могут регистрироваться электронные переходы, обусловленные сопряженными системами и полиароматическими структурами (УВ с 3–4 конденсированными кольцами (антрацен, фенантрен, пирен и их гомологи), типичными для тяжелых нефтяных фракций). В диапазоне 300–400 нм коэффициент поглощения монотонно снижается с 7,5 до 0, что указывает на уменьшение концентрации соединений с электронной активностью в данной спектральной области либо на их отсутствие, а также на присутствие как насыщенных (алканы), так и ненасыщенных (алкены, алкины) УВ, о чем говорит нелинейность спектральной кривой в диапазоне 320–330 нм. В сложной смеси мазута индивидуальные пики сливаются в широкую «полку» из-за наложения близких по энергии переходов.
В работе [8] проведены исследования ИК-спектра мазута. Спектр регистрировали с помощью ИК-Фурье спектрометра Nicolet iS10 в диапазоне от 500 до 4 000 см–1, используя приставку нарушения полного внутреннего отражения (НПВО) и алмазный кристалл.
В соответствии с проведенным ИК-спектроскопическим анализом, спектральные кривые исследуемого образца представлены на рис. 3.
Рис. 3. ИК-спектры прямогонного мазута свыше 350 °С Астраханского ГПЗ
Fig. 3. IR spectra of straight-run fuel oil above 350 °C of the Astrakhan GPP
Анализ спектральных данных позволил выявить следующие характерные полосы поглощения и соотнести их с определенными структурными фрагментами УВ. В области 740–960 см–1 зафиксированы полосы поглощения, свидетельствующие о присутствии замещенных ароматических УВ. По положению полос можно предположить преобладание монозамещенных структур, в т. ч. с орто- (1,2-), мета- (1,3-) и пара- (1,4-) типами замещения. Характерные колебания ароматических C–H–-связей идентифицированы в следующих диапазонах: 806–814 см–1
и 1 601–1 605 см–1. Дополнительно в спектре обнаруживаются признаки присутствия тризамещенных ароматических УВ, включая структуры с 1, 2, 3-, 1, 2, 4- и 1, 3, 5-типами замещения. Полосы поглощения в диапазонах 1 375–1 377 см–1, 1 457–1 462 см–1, 2 852–2 855 см–1 и 2 921–2 924 см–1 указывают на присутствие парафино-нафтеновых УВ. При этом полосы в области 1 375–1 460 см–1 соответствуют симметричным и асимметричным деформационным колебаниям метильных (
В высокочастотной области спектра (3 200–3 600 см–1) зарегистрирована широкая полоса поглощения с максимумом интенсивности при 3 445 см–1. Данная особенность характерна для валентных колебаний гидроксильных (OH) и/или аминогрупп (NH2). Положение максимума и ширина полосы позволяют предположить образование водородных связей между функциональными группами, что типично для структурных элементов асфальто-смолистых компонентов исследуемого образца. Исследование [8] согласуется с выводами работ [6, 7].
После проведения анализа на газовом хроматографе была получена хроматограмма, представленная на рис. 4.
Рис. 4. Хроматограмма пробы мазута
Fig. 4. Chromatogram of the fuel oil sample
Полученный компонентный состав пробы мазута, относительное содержание н-парафиновых УВ и молекулярная масса представлены в табл. 3, 4.
Таблица 3
Table 3
Результаты хроматографического анализа пробы мазута, % масс.
Results of chromatographic analysis of the fuel oil sample, % by weight
|
Наименование показателя |
Значение |
|
Содержание асфальтенов |
1,34 |
|
Содержание смол |
1,28 |
|
Содержание масел |
72,11 |
|
Содержание парафинов |
1,71 |
Таблица 4
Table 4
Относительное содержание н-парафиновых углеводородов состава С6–С36, %
Relative content of n-paraffinic hydrocarbons of composition C6–C36, %
|
н-парафиновый углеводород |
Значение |
н-парафиновый углеводород |
Значение |
|
|
0,079784 |
|
7,858181 |
|
|
0,017487 |
|
8,109556 |
|
|
0,015301 |
|
8,415576 |
|
|
0,03716 |
|
7,278927 |
|
|
0,109293 |
|
6,59038 |
|
|
0,174869 |
|
5,541165 |
|
|
0,371597 |
|
4,207788 |
|
|
0,699476 |
|
3,344372 |
|
|
1,300589 |
|
2,754189 |
|
|
2,41538 |
|
2,262369 |
|
|
3,147644 |
|
1,792408 |
|
|
3,956414 |
|
1,431741 |
|
|
4,950982 |
|
1,158508 |
|
|
5,967409 |
|
1,005497 |
|
|
7,147775 |
|
0,579254 |
|
|
7,278927 |
|
|
Содержание масел в табл. 3 (содержание масляных фракций, состав которых преимущественно состоит из нафтеновых, высокомолекулярных парафиновых и ароматических УВ (C20+), содержащиеся совместно со смолисто-асфальтеновыми соединениями, но в меньшем количестве) по сравнению с исходным мазутом приближается к 72,11 %, нормальные парафины (1,71 %) в большом своем количестве представлены длинными неразветвленными цепочками от
Комплексный анализ мазута производства Астраханского ГПЗ показал высокое содержание парафино-нафтеновых УВ (55,2 %), а также то, что тяжелые парафиновые УВ алканового ряда C20+ являются подходящим сырьем для каталитического крекинга, висбрекинга и гидрокрекинга, где происходит расщепление на более легкие фракции, и возможно использование коксования после вышеперечисленных процессов. Для каталитического крекинга парафиновые и нафтеновые УВ положительно влияют на процесс, дают высокий выход олефинов, обеспечивают высокий выход легких фракций, способствуют реакциям переноса водорода, стабилизирующим процесс, обеспечивают хороший выход бензиновой фракции с высоким октановым числом. Однако моно- и бизамещенные ароматические УВ (31,5 %) малоценные, т. к. монозамещенные повышают октановое число бензина после подготовки бензиновой фракции, а бизамещенные увеличивают коксообразование, блокируют центры катализатора и снижают селективность процесса в сторону образования газа вместо бензиновой фракции, что экономически невыгодно.
В процессе гидрокрекинга парафино-нафтеновые фракции при правильно подобранных параметрах позволят получать на выходе гидроочищенное дизельное топливо с высоким цетановым числом, способствуют стабильности процесса. Для данного процесса моноароматические УВ имеют большую значимость, т. к. дают высокий выход дизельных и керосиновых фракций, при этом благодаря им улучшается качество продуктов (снижаются ароматики, повышается цетановое число). Бизамещенные ароматические УВ требуют более строгих требований (выше температура/давление), чем монозамещенные, при оптимальных условиях дают ценные средние дистилляты, в жестких условиях могут давать газ, например, о-ксилол → диметилциклогексан → крекинг до смеси C4–C6 УВ.
Для процесса висбрекинга мазут Астраханского ГПЗ то же может быть использован: высокое содержание парфино-нафтеновых фракции благоприятно сказывается на выход светлых фракций (бензин, керосин, дизель), циклоалканы, особенно шестичленные, способствует раскрытию кольца циклогексана с последующим крекингом до более легких УВ. Моноциклические УВ могут участвовать в деалкилировании, дав легкий УВ и стабильный ароматический остаток, бизамещенные нежелательны, т. к. склонны к образованию асфальтенов и кокса, а также повышению вязкости остатка.
Низкое содержание смолисто-асфальтеновых соединений (2,6 % масс.) в исследуемом сырье создает благоприятные предпосылки для его использования в производстве масел, поскольку возможно минимизировать затраты на процесс деасфальтизации. Вместе с тем содержание нормальных парафинов на уровне 1,7 % масс. не гарантирует снижения затрат на депарафинизацию. Это обусловлено тем, что в масляную фракцию также переходят УВ изомерного строения, которые влияют на низкотемпературные свойства получаемых масел и могут требовать дополнительных стадий очистки. Несмотря на указанные особенности исследуемый объект представляет существенную технологическую ценность в качестве сырья для производства масел. Это обусловлено совокупностью следующих факторов: оптимальным соотношением компонентов, снижающим нагрузку на стадии деасфальтизации и возможностью получения масел с заданными эксплуатационными характеристиками при рационально подобранных параметрах переработки.
Заключение
Применение мазута Астраханского ГПЗ в качестве сырья для процессов глубокой вторичной переработки является технологически и экономически обоснованным. Целесообразно использование процесса гидрокрекинга мазута, где благодаря его компонентному составу могут образовываться следующие продукты: углеводородные газы (пропан, бутан и их изомеры), бензиновые фракции, керосиновые фракции, дизельное топливо. Альтернативным вариантом вторичной переработки является процесс висбрекинга, позволяющий получить котельное топливо, вакуумный газойль, который может служить сырьем для последующих процессов: каталитического крекинга или гидрокрекинга.
На основании полученных данных, мазут Астраханского ГПЗ может быть квалифицирован не только как котельное топливо, но и как перспективный компонент сырьевой базы для реализации процессов углубленной вторичной переработки, таких как: гидрокрекинг, каталитический крекинг, висбрекинг, производство масел. Это открывает возможности для повышения глубины конверсии сырья и получения широкого спектра товарных нефтепродуктов: светлых дистиллятов, вакуумного газойля, битума и др.
1. Analiz rynka mazuta v Rossii: tekushchaya situaciya i prognozy na 2026–2030 gody [Fuel oil market analysis in Russia: current situation and forecasts for 2026-2030]. Available at: https://alto-group.ru/otchot/rossija/300-rynok-mazuta-v-rossii-tekuschaja-situacija-i-prognoz-2020-2024-gg.html (accessed: 10.04.2026).
2. «Novatehk» uvelichil pererabotku kondensata na 8,5 % v 2025 godu [Novatek increased condensate processing by 8.5% in 2025]. Available at: https://rupec.ru/news/56488/ (accessed: 10.04.2026).
3. «Gazprom neft'» ustanovila rekordy dobychi i pere-rabotki po itogam 2025 goda [Gazprom Neft has set production and refining records by the end of 2025]. Available at: https://www.gazprom-neft.ru/press-center/news/gazprom-neftustanovila-rekordy-dobychi-i-pererabotki-po-itogam-2025-goda/ (accessed: 10.04.2026).
4. Na Astrahanskom GPZ podveli proizvodstvennye itogi 2019 goda [The Astrakhan GPP summed up the production results of 2019]. Available at: https://pererabotka.gazprom.ru/press/news/2020/01/934 (accessed: 10.04.2026).
5. Pivovarova N. A., Akishina E. S. Opredelenie dis-persnosti v tyomnyh neftyanyh sredah [Determination of dispersion in dark oil media]. Neftegazovye tehnologii i ehkologicheskaya bezopasnost', 2023, no. 1, pp. 22-28.
6. Tatzhikov A. D. Izuchenie gruppovogo sostava mazuta metodom kolonochnoj hromatografii [Study of the group composition of fuel oil by column chromatography]. 72-ya Mezhduna-rodnaya studencheskaya nauchno-tehnicheskaya konferenciya: materialy, Astrahan', 18–23 aprelya 2022 goda. Astrahan', Izd-vo AGTU, 2022. Pp. 978-979.
7. Tatzhikov A. D., Pivovarova N. A., Sal'nikova T. V. Vliyanie magnitnoj obrabotki na komponentnyj sostav mazuta i ego sklonnost' k obrazovaniyu otlozhenij [The effect of magnetic treatment on the component composition of fuel oil and its tendency to deposit]. Novejshie tehnologii osvoeniya mestorozhdenij uglevodorodnogo syr'ya i obespechenie bezopasnosti ehkosistem Kaspijskogo shel'fa: materialy XIV Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Astrahan', 11–12 oktyabrya 2023 goda. Astrahan', Izd-vo AGTU, 2023. Pp. 297-302.
8. Sal'nikova T. V. Snizhenie obrazovaniya otlozhenij v tehnologicheskom oborudovanii pri pererabotke neftyanogo i gazokondensatnogo syr'ya: dis. … kand. tehn. nauk [Reduction of sediment formation in technological equipment during the processing of oil and gas condensate raw materials: dis. ... Candidate of Technical Sciences]. Astrahan', 2024. 151 p.
9. Alabdin A. Z., Ermak A. A., Yusevich A. I. Vliyanie svojstv komponentov syr'ya na vyhod i kachestvo produktov processa zamedlennogo koksovaniya neftyanyh ostatkov (obzor) [The effect of the properties of the raw material components on the yield and quality of the products of the delayed coking of oil residues (review)]. Vestnik Polockogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya B. Promyshlennost'. Prikladnye nauki, 2020, no. 11, pp. 115-122.
