Переработка Нефти

ПРОСТАЯ И СЛОЖНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Простота редко встречается в наше время.

Публий Овидий Назон. «Искусство любви»

В начале 80-х гг. бизнесмены и экономисты, имевшие дело с нефтепереработкой, совершили интеллектуальный прорыв. Они обнаружили, что состав оборудования, экс­плуатируемого на различных заводах, существенно влия­ет на цену нефтепродуктов и сырой нефти, а также на извлекаемую прибыль. Дальнейшее изучение этой про­блемы привело к появлению терминов простая и слож­ная (или комплексная) переработка, которые теперь проч­но вошли в словарь нефтепереработчиков.

Как и многие слова в английском языке, термины простая и сложная были взяты из другого контекста, имеющего лишь косвенное отношение к данному вопро­су. За двадцать лет до этого, в 60-е годы, Вилбур Е. Нель­сон разработал шкалу коэффициентов сложности. Его за­дача состояла в создании общего подхода к определению необходимых капиталовложений для строительства но­вых нефтеперерабатывающих заводов разных типов. В рам­ках схемы Нельсона капиталовложения на строительство каждой крупной единицы оборудования были отнесены к соответствующей величине для установки перегонки сырой нефти, сложность которой принималась за едини­цу. Всем прочим установкам присваивались коэффициен­ты, в зависимости от их сложности и стоимости. Напри­мер, установка каталитического крекинга имела коэф­фициент, равный 4,0, то есть она была в четыре раза сложнее, чем установка для перегонки сырой нефти при той же производительности.

Чтобы проиллюстрировать использование коэффици­ентов сложности, рассмотрим три типа нефтепереработ­ки: переработка, направленная на производство жидкого топлива, на производство бензина и нефтехимическое производство. Схему производства жидкого топлива, по­казанную на рисунке 19.1, иногда называют гидрооблаго­раживание легких фракций, так как в этом варианте лег­кие дистилляты, полученные из сырой нефти, перераба­тывают с использованием водорода. Источником водоро­да является каталитический риформинг, в котором фрак-

Рис. 19.1. Гидрооблагораживание легких фракций (простая нефтепереработка).

Ции типа нафты перерабатываются в качественные ком­поненты бензина. По этой схеме значительный объем тя­желого газойля при перегонке попадает в остаток, по­этому выход жидкого топлива оказывается достаточно высоким.

Теперь вычислим сложность такой схемы. Для пере­гонки сырой нефти эта величина по определению равна 1,0. Чтобы вычислить добавочную сложность для осталь­ных процессов, относительную производительность каж­дой установки следует умножить на соответствующий ко­эффициент сложности. Например, установка каталити­ческого риформинга забирает 15% продукта с установки перегонки, а ее коэффициент сложности (рассчитанный Нельсоном) равен 4,0. Таким образом, слагаемое для ус­тановки риформинга составляет 0,15 х 4,0 = 0,6. Для гид­роочистки коэффициент сложности составляет только 0,5, зато эта установка перерабатывает 35% общего пото­ка — произведение этих чисел дает 0,175. Аналогичные действия для прочих установок, входящих в схему гидро­облагораживания легких фракций, приводят к общей ве­личине сложности 2,5 (см табл. 19.1).

Таблица 19.1. Расчет сложности для схемы гидрооблагоражива ния легких фракций

Коэффициент Доля пере - Слож - сложности рабатывае - ность мого потока

А как насчет более сложных вариантов нефтеперера­ботки, при которых большую часть остаточного топлива превращают в бензин или в дистилляты? Для таких схем нефтепереработки (по бензиновому варианту) коэффици­енты сложности оказываются гораздо выше, так как ус­тановки, которые при этом добавляются, очень дороги. Для схемы нефтепереработки по бензиновому варианту, показанной на рисунке 19.2, которая содержит установ-

Рис. 19.2. Сложная нефтепереработка (бензиновый вариант)

Ки вакуумной перегонки (коэффициент сложности 2,0), каталитического крекинга (6,0), гидрокрекинга (10,0), алкилирования (11,0) и некоторые дополнительные узлы, общая сложность оказывается равной При такой

Схеме выход остаточного топлива снижается до 15—20%, а выход бензина может составить 45—55%.

Наибольшей сложностью отличаются схемы нефтепе­реработки, включающие производство специальных особо ценных продуктов, например, смазочных масел или неф­техимической продукции. Соответствующие установки имеют высокие коэффициенты сложности, что отражает уровень капитальных затрат на их строительство. Напри­мер, коэффициент сложности для установки извлечения ароматических соединений равен 33, а для производства олефинов он составляет 10—20 (в зависимости от вида сырья и способа переработки выходящих потоков). Не является редкостью схема нефтепереработки с выходом химических продуктов (этилен, пропилен, бутадиен и ароматика) около 10%, имеющая показатель сложности не менее 16.

Вся идея анализа, предложенного Нельсоном, заклю­чалась в том, чтобы иметь возможность построить (и ис­пользовать) диаграмму, показанную на рисунке 19.3. Эта диаграмма отображает зависимость стоимости нефтепе­реработки от ее сложности с учетом эффекта масштаба производства. Числа на вертикальной оси в левой части диаграммы не являются абсолютными величинами — эта шкала должна быть откалибрована в зависимости от ре­альной стоимости сооружения установки для перегонки сырой нефти определенного типа в данный момент вре­мени с учетом инфляции. Остальная часть диаграммы показывает, как влияет на удельные капитальные вложе­ния показатель производительности (мощности) завода по переработке сырой нефти (традиционная характерис­тика «масштаба производства») в сочетании со слож­ностью (более тонким технологическим показателем, ха­рактеризующим масштаб производства в его современ­ном понимании).

Новый взгляд на сложность

Система Нельсона была разработана в эру растущей переработки дешевой арабской нефти и задумана для того, чтобы рассчитывать стоимость каждого нового неф­теперерабатывающего завода прежде, чем его строить. Но в 80-х годах интерес сместился из области расширения производства в область эксплуатации, то есть уже требо­валось оценивать не капитальные вложения в нефтепере­работку, а маржу переработчика. Вы скажете, что идею оценки сложности наверняка приспособили к этим но­вым требованиям. Так оно и было, и стимулирующую роль здесь сыграл рынок.

Общую концепцию понять несложно: чем более доро­гие продукты производит нефтеперерабатывающий за­вод, тем больше переработчик может позволить себе за­платить за сырье. Но в зыбком мире, где стоимость сырья, цена продукта и размер прибыли постоянно меняются, не все так уж лежит на поверхности. Рассмотрим для примера такую ситуацию.

Завод, работающий по схеме гидрооблагораживания легких фракций, перерабатывает высокосернистую нефть из Западного Техаса и продает продукты на местном рын­ке. Другой завод, работающий по схеме производства бен­зина, делает то же самое. В таблице 19.2 представлен не­кий гипотетический экономический расчет. Видно, что если оба завода будут покупать сернистую Западно-Те­хасскую нефть по цене 28 дол./бар., а цены на продук­цию будут соответствовать указанным в таблице, бензи­новый завод может рассчитывать на более высокую при­быль. В случае более сложной схемы переработки маржа переработчика выше, чем в случае менее сложной (про­стой) схемы. Это достаточно очевидно.

Но стоит тронуть лишь одну переменную, как ре­зультат окажется несколько иным (табл. 19.3). Давайте вместо сернистой нефти из Западного Техаса по цене 28 дол./бар. возьмем очень тяжелую сырую нефть место­рождения Mayan (Мексика) по цене 26 дол./бар. По кри­вым разгонки и другим характеристикам эта нефть отли­чается от Западно-Техасской, однако оборудование на обоих заводах остается тем же. Выходы продуктов на этот раз будут другими, и посмотрите, что стало с маржой переработчика! Завод, работающий по простой схеме, зарабатывает почти столько же денег, что и завод, рабо­тающий по сложной.

Здесь можно сделать несколько важных наблюдений.

Переработка нефти месторождения Mayan на разных типах заводов, простом и сложном,[8] примерно оди­наково выгодна.

Завод, работающий по простой схеме, не может себе позволить перерабатывать сернистую нефть из Запад­ного Техаса. Ее стоимость слишком высока для того

Западно-Техасская сернистая нефть Бензин

Таблица 19.2. Переработка сернистой нефти из Западного Техаса стоимостью 28 дол./бар.

Реактивное топливо Дистиллятное топливо Остаточное топливо Заводское топливо (со знаком минус — прирост объема) Общий выход Затраты на переработку Маржа переработчика

06.5

Выручка или общая стоимость, дол.

100 30 10

20 35

28 32 32 31 27

100 50

17

5 100 100 100

100 100 Too"

Гидрооблагораживание легких фракций

Об.5

Стоимость единицы объема или цена, дол.

28,00 9,60 3,20 6,20 9,45

28,45 1,00 -0,55

>< ><

"О

О

О

Н >

3D

Бензиновый вариант

Выручка или общая стоимость, дол.

О

Ь о X

X >

3D

X m

"О

M

-о >

СП

О

28,00 16,00 6,08 5,27 5,40

X m Є

32,75 3,00 1,75

Стоимость единицы объема или цена, дол

28 32 32 31 27

03

Со

Таблица 19.3. Переработка нефти Mayan стоимостью 26 дол./бар.

Гидрооблагораживание легких фракций Бензиновый вариант

Набора продуктов, в который она здесь превращается. - Завод, работающий по сложной схеме, выпускает до - 1 статочное количество светлых продуктов, чтобы иметь положительную маржу.

Возможно, «сложный» завод нарочно вздул цену на эту сырую нефть, чтобы «простой» завод не мог ее покупать.

4, Выходы продуктов из нефти месторождения Mayan таковы, что «сложный» завод вряд ли сможет поднять. на нее цену так, чтобы «простой» завод лишился и этого сырья. Цена на эту нефть и так достаточно высо­ка (26 дол./бар.), так что ни один из заводов не полу­чает слишком большой маржи (0,20—0,50 дол./бар.). Хотя третье из приведенных наблюдений может пока­заться важным, оно может оказаться и большим преуве­личением. Вполне вероятно, что нефти месторождения Mayan имеется так много, что потребности «сложных» заводов полностью удовлетворяются, и часть этой нефти приходится перерабатывать и на простых заводах (поэто­му оба типа заводов и получают примерно одинаковую маржу). Более того, потребности в нефтепродуктах (и, соответственно, их цены) таковы, что для удовлетворе­ния запросов рынка в отношении светлых нефтепродук­тов приходится перерабатывать по сложной схеме допол­нительное количество сырья (Западно-Техасской нефти).

Для того чтобы решить, какое из указанных обстоя­тельств играет решающую роль, недостаточно знать ве­личину маржи, которую приносит переработка сырой нефти в тот или иной конкретный момент. В действитель­ности нужно рассматривать гораздо больше переменных параметров. Но мы сейчас покажем, что массу полезной информации можно получить, изучая динамику измене­ния параметров с течением времени.

Для начала, впрочем, приведем еще один пример. Предположим, что изменилась разница (дифференциал) между ценами на светлые (бензин, реактивное топливо, дистиллятное топливо) и остаточные нефтепродукты (resid/light oil differential). По данным таблиц 19.2 и 19.3,

Таблица 19.4. Маржа переработчика (в дол.)

Гидрооблагораживание Бензиновый

Легких фракций вариант

Западно-Техасская сернистая

TOC \o "1-3" \h \z дифференциал 4,67 —0,35 1,75

Дифференциал 8,67 0,70 4,13 Mayan

Дифференциал 4,67 0,20 0,50

Дифференциал 8,67 0,65 1,65

эта величина составляет приблизительно 4,67 дол./бар. Пусть она по какой-либо причине увеличилась до 8,67 дол./бар. (светлые нефтепродукты подорожали на 3 дол./бар., а остаточные продукты подешевели на 1 дол./бар.). Результат такого изменения показан в таб­лице 19.4.

На первый взгляд может показаться, что обоим заво­дам стало лучше: во всех случаях маржа теперь положи­тельна и выше, чем до изменения. Однако при внима­тельном изучении можно увидеть, что положение «про­стого» завода теперь более уязвимо. Дело в том, что раз­ница между маржой переработчика на «простом» и «слож­ном» заводах также увеличилась. В результате сложный завод получил больше возможностей для маневрирова­ния, например, он может вздуть цены на сырую нефть до такого уровня, что на простом заводе вообще не по­лучат никакой маржи.

Станет ли он это делать? А если «простой» завод боль­ше не сможет перерабатывать сырую нефть и закроется, повлияет ли это на соотношение спроса и предложения на рынке? Повлияет ли это в свою очередь на дифферен­циал цен на остаточные и светлые нефтепродукты? И не появится ли в результате стимул снова начать переработ ку нефти по простой схеме?

Отраслевая модель

Все вопросы, приведенные выше, — это лишь пример тех проблем, которые возникают ежедневно в связи с изменением цен на сырую нефть и нефтепродукты, а также величины дифференциала. Чтобы справиться со всем этим, требуется более строгий анализ, который можно найти даже в отраслевой печати.

В целом, нефтеперерабатывающие заводы делятся на простые и сложные, но аналитики также часто употреб­ляют термин «очень сложные». Простые и сложные схе­мы нефтепереработки приблизительно соответствуют оп­ределению Нельсона.

Нефтеперерабатывающий завод, работающий по про­стой схеме, включает перегонку сырой нефти, гидро­очистку средних дистиллятов и каталитический рифор - минг нафты.

Нефтеперерабатывающий завод, работающий по слож­ной схеме, включает все то же самое плюс каталитичес­кую крекинг-установку и установки алкилирования и га­зофракционирования.

Нефтеперерабатывающий завод, работающий по очень сложной схеме, включает все то же самое, что при слож­ной схеме, плюс установки либо по производству оле - финов, либо по сокращению количества остатка (напри­мер, установка коксования).

При переработке любой нефти по очень сложной схе­ме получается больше светлых нефтепродуктов, чем при ее переработке по простой схеме. Например, переработка сернистой нефти из Западного Техаса даст продукты, приведенные в таблице 19.5.

Естественно, для другого типа нефти выходы продук­тов будут другими. В стандартной отраслевой модели мо­гут быть рассчитаны выходы нефтепродуктов из каждого сорта сырой нефти для каждой схемы переработки. Это позволяет выяснить, насколько выгодна переработка кон­кретного сорта нефти по конкретной схеме. Для этого

Таблица 19.5. Сложность переработки нефти и выходы продуктов

Результаты расчетов рассматривают двумя разными спо­собами — получая «моментальный снимок» общей от­раслевой картины и изучая динамику изменения ситуа­ции в отдельных ее составляющих.

«Моментальный снимок»

Современные средства связи и компьютерные техно­логии дают возможность еженедельно (или даже еже­дневно) рассчитывать и публиковать данные, позволяю­щие оценить привлекательность для покупателей различ­ных сортов сырой нефти. Учитывают две географические точки — ту, где устанавливают цены на нефтепродукты, и ту, где назначают цену на сырую нефть. Цены на неф­тепродукты обычно устанавливаются там, где нефть пе­рерабатывают — на побережье Мексиканского залива (США), в Роттердаме или в Сингапуре. Цена на сырую нефть может назначаться там же, но может и в том мес­те, ще нефть добывают. Во втором случае либо в цене на сырую нефть, либо в ценах на нефтепродукты следует учесть затраты на транспортировку нефти. В таблице показано, как удельная выручка от реализации нефте­продуктов на побережье Мексиканского залива (выручка на единицу объема переработанной нефти) путем вычи­тания стоимости фрахта пересчитывается в показатель,

Сырая Удельная выручка Чистая ценность нефти

Таблица 19.6. Чистая ценность нефти для разных схем перера­ботки

Называемый чистой ценностью (netback) нефти для пере­работчика. Этот показатель сопоставляется с фактичес­кой стоимостью нефти в районе месторождения. Таблица составлена для вариантов переработки по простой и слож­ной схеме на основании рыночных цен на день расчета.

Такой список, который обычно бывает значительно длиннее, позволяет определить, насколько покупка дан­ного сорта сырой нефти будет выгодна для «простого» или «сложного» завода. Сравнивая ценность нефти с ее фактической ценой, Вы можете определить, какие сорта сырой нефти стоит покупать, а какие «кусаются».

Отраслевые тенденции

Чтобы уловить динамику рынка, используют графики вроде того, что показан на рисунке 19.4. На рисунке по­строена зависимость от времени чистой ценности нефти для простой и сложной схемы переработки сырой нефти (здесь снова учитываются две географические точки) и аналогичные зависимости фактических цен на сырую

Дол /бар

33

Ценность нефти при простой схеме

Цена сырой нефти на свободном рынке

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Рис. 19.4. Цены на сырую нефть и чистая ценность нефти.

31

29

27

Нефть — «официальной» и свободной — в месте добычи. С помощью этого графика можно проследить, как цены на нефтепродукты или на сырую нефть меняются под воздействием рыночных сил. На рисунке 19.4 видно, как падение цен на нефтепродукты (и чистой ценности неф­ти) сначала вызывает снижение цен на сырую нефть на свободном рынке, а затем и снижение официальных цен.

Даже если Вы заготовили множество таблиц и графи­ков, ответы не столь очевидны. Но, по крайней мере, начинать всегда стоит с графического или численного сравнения приведенных доходов для вариантов простой и сложной схемы переработки с фактическими ценами на нефть.