Широкая фракция легких углеводородов

Широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) — это смесь жидких углеводородов, выделяемая из попутного нефтяного газа (ПНГ) и газового конденсата в процессе их переработки. Представляет собой промежуточный продукт между газом и стабильным газовым бензином, содержащий углеводороды от этана (C2) до гексана (C6) и выше. ШФЛУ является сырьём для нефтехимической промышленности, а также используется для производства сжиженных углеводородных газов (СУГ) и моторных топлив.

Химический состав и свойства

ШФЛУ представляет собой многокомпонентную смесь, основу которой составляют предельные углеводороды (алканы) нормального и изомерного строения. Типичный состав ШФЛУ (в массовых процентах) может варьироваться в зависимости от источника сырья и технологии выделения:

• Этан (C2H6) — 1–5 %;
• Пропан (C3H8) — 20–40 %;
• Бутан (C4H10) — 20–40 %;
• Пентан (C5H12) — 10–20 %;
• Гексан и выше (C6+) — 5–15 %.

Также в небольших количествах присутствуют непредельные углеводороды (этилен, пропилен, бутилены) и сернистые соединения (меркаптаны, сероводород). Физико-химические свойства ШФЛУ определяются её фракционным составом:

• Плотность при 20 °C — 0,55–0,65 г/см³;
• Давление насыщенных паров при 20 °C — 0,3–0,6 МПа (3–6 кгс/см²);
• Температура начала кипения — от минус 40 °C (этан) до 30 °C (пентан);
• Температура конца кипения — до 150–180 °C (тяжёлые компоненты).

ШФЛУ легковоспламеняема, образует взрывоопасные смеси с воздухом в концентрации 1,5–10 % объёмных. Хранится и транспортируется в герметичных резервуарах под давлением или при охлаждении.

Получение

ШФЛУ выделяется на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) и установках комплексной подготовки газа (УКПГ). Основные источники:

• Попутный нефтяной газ — газ, добываемый совместно с нефтью. На нефтепромыслах ПНГ сепарируется от нефти, затем направляется на ГПЗ, где из него извлекают ШФЛУ методом низкотемпературной конденсации или абсорбции.
• Газовый конденсат — жидкая фаза, выделяемая из природного газа при его добыче и транспортировке. Конденсат стабилизируют, отгоняя лёгкие фракции, которые и образуют ШФЛУ.

Процесс получения включает несколько стадий:

1. Сжатие и осушка — газ сжимается до 2–4 МПа, осушается от влаги.
2. Низкотемпературная сепарация — охлаждение до минус 30–50 °C, при которой конденсируются тяжёлые углеводороды.
3. Ректификация — разделение конденсата на фракции в ректификационных колоннах. ШФЛУ отбирается как боковая фракция или кубовый продукт.
4. Очистка — удаление сероводорода, меркаптанов и других примесей (аминовая очистка, щелочная обработка).

В России крупнейшие производители ШФЛУ — Оренбургский ГПЗ, Астраханский ГПЗ, Сургутский ЗСК, Нижневартовский ГПЗ, а также предприятия в Западной Сибири (Ноябрьск, Муравленко).

Применение

ШФЛУ является ценным сырьём для нефтехимии и энергетики. Основные направления использования:

Нефтехимический синтез

• Пиролиз — разложение ШФЛУ при 800–900 °C с получением этилена, пропилена, бутадиена и других мономеров для производства пластмасс, синтетических каучуков, волокон.
• Дегидрирование — превращение пропана и бутана в пропилен и бутилены (сырьё для полипропилена, метил-трет-бутилового эфира — МТБЭ).
• Алкилирование — взаимодействие изобутана с олефинами для получения высокооктановых компонентов бензина.

Производство сжиженных углеводородных газов

ШФЛУ разделяют на индивидуальные фракции (пропан, бутан, изобутан) или смеси (СУГ — пропан-бутановая смесь). СУГ используется:

• как моторное топливо (автомобильный газ);
• для коммунально-бытовых нужд (отопление, приготовление пищи);
• в промышленности (резка металлов, сушка).

Производство стабильного газового бензина

После отгонки лёгких компонентов (этана, пропана, бутана) из ШФЛУ получают стабильный газовый бензин (СГБ) — фракцию C5+, которая используется как компонент товарного бензина или сырьё для риформинга.

Энергетика

ШФЛУ может сжигаться в газотурбинных и дизельных установках для выработки электроэнергии и тепла, особенно в удалённых районах, где отсутствует газовая инфраструктура.

Транспортировка и хранение

ШФЛУ относится к классу опасных грузов (класс 2 — газы, подкласс 2.1 — легковоспламеняющиеся газы). Транспортируется:

• Трубопроводным транспортом — по специальным продуктопроводам (например, магистральный продуктопровод «Уренгой — Сургут — Тобольск»);
• Железнодорожными цистернами — объёмом 50–60 м³;
• Автоцистернами — для местных перевозок;
• Морским транспортом — в танк-контейнерах или газовозах (ограниченно, из-за высокого давления).

Хранение осуществляется в стальных резервуарах:

• под давлением (шаровые или цилиндрические резервуары, до 1,6 МПа);
• изотермические (при атмосферном давлении и температуре минус 40–50 °C).

Экономическое значение

ШФЛУ является важным товарным продуктом на рынке углеводородов. В России объём производства ШФЛУ составляет около 15–20 млн тонн в год (данные на 2023 год). Основные потребители — нефтехимические предприятия (Тобольск-Нефтехим, Казаньоргсинтез, Нижнекамскнефтехим), а также заводы по производству СУГ.

Цена ШФЛУ зависит от содержания пропана и бутана, а также от конъюнктуры рынка СУГ и нефтехимии. В 2020–2023 годах стоимость ШФЛУ на внутреннем рынке РФ колебалась от 8 до 15 тыс. рублей за тонну. Экспорт ШФЛУ (в основном в страны Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона) осуществляется в виде СУГ или отдельных фракций.

Экологические аспекты

Сжигание ШФЛУ в факелах на нефтепромыслах (при отсутствии инфраструктуры для её утилизации) приводит к выбросам углекислого газа, сажи и токсичных веществ. В России действует программа по утилизации ПНГ, направленная на снижение сжигания и увеличение извлечения ШФЛУ. Переработка ШФЛУ в нефтехимическую продукцию позволяет сократить углеродный след по сравнению с прямым сжиганием.

Нормативное регулирование

В Российской Федерации свойства и требования к ШФЛУ регламентируются:

• ГОСТ Р 54389-2011 «Широкая фракция легких углеводородов. Технические условия»;
• ТУ 38.101-87 (отраслевые технические условия);
• Правилами безопасности при эксплуатации газоперерабатывающих заводов (ПБ 12-609-03).

ШФЛУ классифицируется как горючая жидкость с температурой вспышки ниже минус 40 °C, относится к 3-му классу опасности (умеренно опасные вещества).

Источники

1. ГОСТ Р 54389-2011 «Широкая фракция легких углеводородов. Технические условия».
2. Справочник нефтехимика / под ред. С. В. Адельсона. — М.: Химия, 1985.
3. Технология переработки нефти и газа. Часть 2. Переработка природного газа / А. И. Скобло, И. А. Трегубова. — М.: Недра, 1985.
4. Караваев Н. М., Маврин В. И. Переработка попутного нефтяного газа. — М.: Недра, 1987.
5. Данные Министерства энергетики РФ (2023).
6. Отчёт ПАО «Сибур Холдинг» (2022).