CC BY
37о
х
О ^
со о; s
ZI <
со
Глобальные тенденции в производстве натурального и изопренового каучуков
Global tendencies in production of natural and isoprene rubber
УДК 667.621.6:338.45
Дыкман Аркадий Самуилович
заведующий лабораторией Всероссийского научно-исследовательского института нефтехимических процессов (Санкт-Петербург), доктор технических наук, заслуженный изобретатель РФ 193148, Санкт-Петербург, Железнодорожный пр., д. 40
Dykman Arkadiy Samuilovich
193148, Saint-Petersburg, Zheleznodorozhniy pr., 40
Гильманов Хамит Хамисович
первый заместитель генерального директора, главный инженер ОАО «Нижнекамскнефтехим» (г Нижнекамск), доктор технических наук, заслуженный химик РФ 423574, г Нижнекамск, ОАО «Нижнекамскнефтехим»
Gilmanov Khamit Khamisovich
423574, Nizhnekamsk, JSC Nizhnekamsneftekhim
Федорцова Елена Владимировна
ведущий научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института нефтехимических процессов (Санкт-Петербург), кандидат технических наук 193148, Санкт-Петербург, Железнодорожный пр., д. 40
Fedortsova Elena Vladimirovna
193148, Saint-Petersburg, Zheleznodorozhniy pr., 40
Увеличение масштабов производства в автомобильной и авиационной отраслях обуславливает необходимость расширения выпуска шин на основе стопроцентного натурального каучука, обладающих повышенной износостойкостью, прочностью и гибкостью. В мировом масштабе основными поставщиками натурального каучука являются восточноазиатские страны (Таиланд, Индонезия, Малайзия).
В последнее время моноплантации по производству каучука сокращаются в связи с увеличением спроса на пальмовое масло, исходным сырьем для которого является масляничная пальма. Выпуск пальмового масла требует меньше затрат труда и меньших первоначальных вложений.
Авторы рассматривают и экономически обосновывают необходимость производства изопренового кау-чуко-синтетического аналога натурального каучука. Для его производства характерны низкие затраты на сырье и энергоносители, высокие качественные показатели, что способствует повышению качества конечной продукции. Более того, на его основе изготовляется множество побочных продуктов, находящих применение в лакокрасочной промышленности, нефтепереработке, изготовлении биоцидных препаратов (антисептиков).
В статье приведены расчетные данные, свидетельствующие об эффективности и экологичности такого производства.
Бусыгин Владимир Михайлович
генеральный директор ОАО «Нижнекамскнефтехим» (г Нижнекамск), доктор экономических наук, заслуженный химик РФ 423574, г Нижнекамск, ОАО «Нижнекамскнефтехим»
Busygin Vladimir Mikhailovich
423574, Nizhnekamsk, JSC Nizhnekamsneftekhim
Моисеев Илья Иосифович
профессор Российского государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина (Москва),
доктор химических наук, академик РАН 1 19991, Москва, Ленинский пр., д. 65
Moiseyev Ilya Iosifovich
1 19991, Moscow, Leninskiy pr., 65
Increase of production volumes in car and air industry has conditioned the expansion of 100% natural rubber tyres manufacture which has the increased durability, endurance and flexibility.
Globally East Asian countries (Thailand, Indonesia and Malaysia) are the main suppliers of natural rubber.
In recent times, the share of rubber mono-plantations has been declining due to the growing demand for palm oil, the raw material for which is oil palm. The production of palm oil requires less labour costs and less initial investment.
The authors review and economically substantiate the necessity of production of isoprene rubber and synthetic analogue of natural rubber. Its production is characterised with low raw material and energy carrier costs, high quality figures, which promotes the quality of the final product. Moreover, a lot of side products is constructed on its basis, which can be implemented in paint-and-varnish industry, oil processing, manufacture of biocidal agents (anticeptic agents).
The article provides estimated data which illustrate efficiency and environmental friendliness of such a manufacture.
Ключевые слова: натуральный каучук, средний доход от каучуковых плантаций, масляничная пальма, фракции изопрена, этиленовая индустрия, дефицитные и дорогостоящие реагенты, побочные продукты
Keywords: natural rubber, average income from rubber plantation, oil palm, isoprene particles, ethylene industry, deficient and expensive reactants, side products
Интенсивное развитие стран Юго-Восточной Азии привело к значительным изменениям в мировой индустрии и экономике, развитию конкуренции на рынке сырья. В рамках данной работы рассмотрим динамичные тенденции, затрагивающие рынок каучуковой промышленности, рост которой напрямую отражает
и обуславливает тенденции дальнейшего повышения уровня жизни людей, а также производственных мощностей не только для данного региона, но и в масштабах планетарной экономики.
На современном этапе развития промышленности в производстве резиновых изделий общего назначения, резинотехнических изделий и автомобильных шин используется натуральный каучук, изопреновый его аналог и другие синтетические каучуки. Соотношение исходного сырья варьируется в зависимости от назначения продукции. Так, например, при изготовлении шин для легковых автомобилей используется, как правило, 50% натурального и 50% синтетического каучука, а в производстве шин для тяжелого коммерческого автотранспорта применяется 100% натуральный каучук ввиду его большей износостойкости, прочности и гибкости.
Сегодня до 85% поставок натурального каучука на мировой рынок приходится на долю Таиланда, Индонезии и Малайзии. В декабре 2001 г., в самый тяжелый для производителей натурального каучука за последние 30 лет период, когда цены на него понизились до 480 долл. США за тонну, совет министров трех стран-поставщиков объявил собравшийся в Бали (Индонезия) об учреждении межправительственного органа, контролирующего политику по натуральному каучуку, — ITRC (International Tripartite Rubber Council). Уже в то время разработка схемы управления поставками и схемы согласования объемов экспорта незамедлительно оказали положительное влияние на рынок. К декабрю 2002 г. цена натурального каучука выросла в 2 раза. Таким образом, государственное регулирование способно оказывать мощное воздействие на данную отрасль промышленности, в которой задействованы более 3 млн мелких производителей. До сих пор многие экономисты сравнивают влияние ITRC на рынке натурального каучука с влиянием OPEC на рынок нефти.
Необходимо отметить, что доля стран ITRC в общемировом производстве натурального каучука за последние 20 лет понизилась с 73,5 до 67,7% ввиду ряда факторов:
• увеличения объемов выработки более мелких производителей Азии, Африки и Южной Америки;
• неблагоприятных погодных условий;
• тенденции перехода владельцев плантаций к более
выгодным плантациям масличной пальмы.
Тем не менее в ближайшее время, как ожидается, доля экспорта стран-участниц ITRC на мировом рынке натурального каучука возрастет с 84 до 93%, так как в состав Совета войдет новый член — Вьетнам, занимающий 5-е место в мире по объему поставок и активно наращивающий площади плантаций. Это решение было принято и одобрено на заседании ITRC 19 января 2010 г., проходившем в Куала-Лумпуре (Малайзия).
Отметим, что в настоящее время индустрия по производству шин потребляет приблизительно 70% всего натурального каучука. Около 12% выпуска поступает на производство изделий из латекса (прежде всего, перчаток), а оставшиеся 18% распределяются между изделиями общего назначения (обувь и резинотехнические изделия, шланги, ремни, конвейерные ленты и т. д.).
В 1990-х гг. и начале XXI в. на рынке автомобильных шин доминировали три крупнейшие компании — «Goodyear», «Michelin» и «Bridgestone», на долю которых приходилось более 56% всего объема выпуска. Близкое к монопольному положение позволяло
им оказывать давление на поставщиков натурального g каучука. Хотя «Goodyear», «Michelin» и «Bridgestone» ^ и сейчас остаются крупнейшими производителями, о их рыночная доля понизилась до 44% (данные на ко- q нец 2009 г.) [1], что было связано с появлением новых ^ китайских и корейских брендов, которые существенно ^ повысили фрагментацию промышленности и снизили =j давление на поставщиков. m
Переходя к более подробному рассмотрению ос- ^ новных факторов, определяющих тенденции ценообразования на рынке натурального каучука, остановим- § ся на главных составляющих предложения. >
Так как деревья гевеи, которые используются для х выработки каучука, начинают давать сок только через о 6-7 лет после посадки, а максимальная производи- х тельность достигается на 8-9-й год, объем поставок достаточно медленно реагирует на изменение спроса. Низкие цены на натуральный каучук в 1997-2003 гг., сложившиеся, в частности, вследствие азиатского финансового кризиса, привели к значительному сокращению плантаций. За это время их площадь в странах ITRC снизилась на 384 тыс. га. Текущий дефицит натурального каучука, который, по оценкам Международного консорциума по каучуку (International Rubber Consortium, IRCo), составляет порядка 1 млн т [2], связан с реакцией рынка на это сокращение. За последние пять лет, благодаря правительственным программам поддержки фермеров, а также по причине быстрого роста цен на каучук, общая площадь плантаций в странах ITRC и Вьетнаме увеличилась на 850 тыс. га. Тем не менее увеличения объема поставок от новых посадок можно ожидать не раньше, чем через 3 года. Текущая рыночная ситуация представлена на рис. 1.
Для понимания проблем, связанных с выращиванием гевеи, следует внимательно проанализировать статистические данные по основным странам-производителям [3].
В наших предыдущих публикациях [4, с. 31; 5] при рассмотрении вопросов, связанных с экономической целесообразностью использования земель, приводилась величина средней урожайности гевеи, равная 450 кг/га. Такое значение приводится в различных справочных изданиях и, возможно, является средним показателем в течение всего срока жизни растения, включая непродуктивный период и период сниженной сокоотдачи. Подчеркнем, что эта величина характерна для растений вида Hevea brasiliensis, не подвергнутых гибридизации и культивирующихся, к примеру, в системах агролесничества в Индонезии. В настоящей работе данные по урожайности приводятся на основании информации, предоставленной Агентством США по международному развитию (USAID) [6. р. 4].
В настоящее время одним из наиболее быстро развивающихся производителей натурального каучука является Вьетнам. За последние 5 лет площадь вьетнамских плантаций была увеличена на 50%, достигнув в 2010 г. 720 тыс. га, что на 230% больше площади земель, отведенных под посадки гевеи в 1990 г. При этом средняя урожайность составила 1483 кг/га. Таким образом, Вьетнам вышел на 5-е место в мире по производству натурального каучука. В 2010 г. объем выработки в этой стране достиг 750 тыс. т, что на 733% выше показателей 1990 г., когда объем производства составлял 90 тыс. т в год.
В то же время Малайзия на протяжении 15 лет постепенно сокращает площадь каучуковых плантаций, уделяя все большее внимание производству продуктов переработки каучука. В 1995-2010 гг. общая площадь малазийских посадок снизилась на 18%
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Год
— спрос
— предложение
— производственные мощности
Рис. 1. Мировой спрос, предложение и производство натурального каучука в 2005-2011 гг.
и в настоящее время составляет 1,2 млн га. При этом доля новых плантаций снизилась до 12%, тогда как достаточно старые деревья занимали 28% земель. Эта тенденция объясняется как наблюдающимся в последнее время недостатком свободной земли, так и переходом владельцев плантаций на экономически более выгодное культивирование масличной пальмы.
Самые значительные по площади плантации гевеи в мире находятся в Индонезии. По данным на 2010 г., общая площадь каучуковых плантаций в стране составила 3 млн га, при этом значительная часть посадок (18%) приходится на довольно старые деревья. Однако в Индонезии также наблюдается тенденция отказа как крупных производителей, так и мелких фермеров от выращивания каучуконосов в пользу культивирования масличной пальмы. Крупные производители в Индонезии обеспечивают от 20 до 30% всего объема поставок, а мелкие фермеры, как правило, используют систему агролесничества, при которой средняя урожайность культуры остается невысокой. Ввиду этого средняя урожайность плантаций гевеи в Индонезии составляет 862 кг/га, что значительно ниже общемирового уровня.
Крупнейшим производителем натурального каучука в мире является Таиланд. В 2010 г. суммарная площадь каучуковых посадок в Таиланде достигла 2,87 млн га. Большая часть используемых для выращивания гевеи земель находится на юге страны (65,9%). Следующим по распространению является северо-восточный регион (17,6%), далее — восточный и центральный (12,1%), а также северный (4,4%) регионы. Средняя урожайность составляет в Таиланде 1594 кг/га. В северо-восточном и северных районах страны располагаются, в подавляющем большинстве, новые плантации, введение которых в эксплуатацию, как ожидается, способно обеспечить до 8,4% суммарной выработки натурального каучука. В то же время на юге Таиланда планируется преобразовать 815 тыс. га плантаций гевеи в плантации масличной пальмы.
Во всем мире площадь плантаций гевеи в 2010 г. составила 11,3 млн га. Согласно данным LMC International, подавляющее большинство участков обрабатывается мелкими фермерами [1]. В свете этого возникает за-
кономерный вопрос: в чем заключаются конкурентные преимущества использования земли под посадки масличной пальмы? Что заставляет фермеров крупнейших стран — производителей натурального каучука обращать все большее внимание на эту культуру?
Необходимо отметить, что в настоящее время Индонезия и Малайзия являются и крупнейшими производителями пальмового масла. Вместе они обеспечивают 90% поставок на мировой рынок. Таиланд занимает 3-е место, экспортируя 3% глобального объема. По данным МВФ, уровень цен на пальмовое масло за последние 10 лет вырос в 4 раза, с 232 долл. за тонну в октябре 2001 г. до 914 долл. в октябре 2011 г. [7]. При этом за последние 5 лет цены на пальмовое масло увеличились более чем в 2 раза (рис. 2).
Для сравнения привлекательности культур рассмотрим три варианта использования земли: монокультурную плантацию гевеи, агролесничество (систему, при которой среди посадок гевеи располагают другие сельскохозяйственные культуры, весьма распространенную, в частности, в Индонезии) и плантацию масличной пальмы.
Агролесничество является наиболее привлекательной системой с точки зрения стоимости первоначальных вложений и содержания. Трудозатраты на обработку земли также невысоки. Монокультурная плантация гевеи обеспечивает наибольший доход на единицу площади, а плантация масличной пальмы привлекательна тем, что существует более высокая и лучшая оплата труда производителя.
Рассмотрим, например, данные по округу Банго (Индонезия) за 2008-2009 гг. [8] и сравним доход от плантаций в условиях высоких и низких цен. Средний доход от земли в июле 2008 г. (чистая добавочная стоимость, создаваемая 1 га земли за год) в течение всего цикла плантации составил 2100 евро/га для масличной пальмы, 2600 евро/га для монокультурной плантации гевеи и 1300 евро/га для агролес-ничества. Во время кризиса эти значения снизились до 990 евро/га, 1300 евро/га и 690 евро/га соответственно.
ч
,11400
1200 1000 800 600 400 200 0
<
>
тН N N со ю ю СО ь- (> 00 00 о> О) О тН тН
О О О о о о о о о о О о о о о тН т-Ч тН
О О О о о о о о о о о о о о о О О О
сд N од сд сд сд сд сд сд сд сд сд N сд сд сд сд сд
О 1Я СЧ |> <м" 05 1-5 со 1-Н 00 со о ю сд сд <35
тН О тН О О о О 1-4 о О О о 1-4 о гЧ о О О
Месяц, год
Рис. 2. Динамика мировых цен на пальмовое масло в 2001-2011 гг.
Натуральный каучук, как правило, собирают каждое утро пять дней в неделю (за исключением дождливых дней и одного месяца засушливого сезона). Даже с учетом того, что сбор занимает только половину дней, он все же требует приложения большего труда, чем сбор плодов масличной пальмы, для которого необходимы только два рабочих дня каждые две недели.
Стоимость труда (доход от земли, разделенный на количество рабочих часов для 1 га в год) для плантаций масличной пальмы в 2008 г. составляла 36, для монокультурной гевеи — 17 и для агролесничества — 21 евро/(чел. • день). В 2009 г. стоимость труда составила 16, 9 и 14 евро/(чел. • день) соответственно. В условиях, когда все еще имеется доступная для обработки земля, фермеры, естественно, предпочитают выращивать наиболее эффективные с точки зрения трудозатрат культуры.
К тому же, когда мы говорим о трудозатратах, большое значение имеет максимальная обрабатываемая одним человеком площадь. Этот показатель является информативным индикатором предпочтений фермерами той или иной культуры. Максимальная обрабатываемая площадь (количество часов, остающееся у одного человека, разделенное на самое большое значение трудозатрат для урожая; исходя из 8 часового рабочего дня и 21 рабочего дня в месяц) в зрелый период плантации составляет 1,34 га гевеи, 2,94 га агролесничества и 3 га масличной пальмы.
Важную роль при выборе типа плантации играет и длительность непродуктивного периода, необходимого для достижения зрелости деревьев и требующего больших материальных и трудовых затрат, которые при этом не приносят прибыли. В случае масличной пальмы этот период составляет 4 года, тогда как гевеи — 8 лет.
Таким образом, выращивая масличную пальму, фермер получает возможность быстрее расплатиться по кредиту за землю, он способен обрабатывать большую площадь и получать более высокий доход.
Рассмотрим мировой спрос на натуральный каучук. В настоящее время около 70% общемирового спроса приходится на рынки развивающихся стран. Общемировое потребление натурального каучука в 2010 г. достигло 10,67 млн т. При этом самой крупной страной-потребителем в мире является Китай, на который приходится 34% от общего объема закупок, что в численном выражении эквивалентно 3,63 млн т в год. Следующей по величине потребления идет Индия (944 тыс. т, или 8,8% общемирового объема, а на 3-м месте находится США (908,1 тыс. т в год, или 8,6%). Замыкают список крупнейших потребителей натурального каучука Япония, Таиланд и Малайзия, на которые приходится 6,9, 4,3 и 4,3% мирового объема закупок соответственно [9].
Как уже отмечалось, около 70% спроса на натуральный каучук приходится со стороны производителей автомобильных шин. Однако лишь 25% выпуска автомобильных шин продаются вместе с новыми автомобилями, а остальные предназначены на замену. Таким образом, основным фактором, влияющим на спрос на каучук, является, скорее, размер общемирового автопарка, чем его ежегодное увеличение. Тем не менее в настоящий момент, испытывая влияние развивающихся экономик, размер общемирового автопарка возрастает настолько быстро, что можно говорить о качественном изменении.
Как правило, уровень продаж автомобилей в стране резко увеличивается, когда ВВП на душу населения превышает уровень 3000 долл. Китай преодолел эту отметку в 2008 г., а уже в следующем году спрос на автомобили в стране вырос на 26% (частично стимулировавшийся государством). Россия испытала подобный скачок в 2005 г., когда спрос на автомобили вырос на 16%, а Таиланд — в 2007 г. (рост спроса составил 9%). Индонезия вышла на аналогичный уровень ВВП в 2010 г., при этом продажи автомобилей в стране увеличились на 60%. Ведущие мировые производители автомобильных шин в последнее время переносят свои заводы в страны с развивающимися
Таблица 1
Выход продуктов при легком режиме пиролиза (£ = 770-790 оС) с использованием различных видов сырья
о о
CD
J
<
< I
О
J
>
Сырье Нафта Бутан Пропан Этан (за проход)
Продукт пиролиза Выход на сырье, % масс.
Изопрен 1,7 0,1 0,0 0,0
Этилен 25,6 37,4 33,8 52,4
Пропилен 16,6 17,6 16,2 0,9
экономиками, что связано с оптимизацией стоимости как производства, так и расходов на транспортировку, что приводит к еще большему увеличению потребления натурального каучука.
По прогнозам Международной группы по изучению рынка каучука (International Rubber Study Group, IRSG), в ближайшие 10 лет рост спроса на натуральный каучук составит 3,7% в год и достигнет в 2020 г. 15,4 млн т [3]. При этом главным потребителем будет Китай. Совокупный среднегодовой темп роста потребления натурального каучука в этой стране будет находиться на уровне 6,1%.
Суммируя вышесказанное, можно сделать вывод, что в ближайшие три года уровень цен на натуральный каучук будет оставаться на достаточно высокой отметке. В настоящее время он имеет тенденцию к понижению, что объясняется реакцией рынка на его рекордные значения в феврале 2011 г. Однако через некоторое время цены стабилизируются и, как ожидается, остановятся на отметке 3800 долл. за тонну, демонстрируя небольшой рост в среднесрочной перспективе.
Завершая анализ рынка натурального каучука, хотелось бы отметить ряд дополнительных факторов. Прежде всего, это погодные условия. Во время периода засухи гевеи сбрасывают листву и непригодны для отбора сока. В то же время отбор нельзя производить и во время дождя, поскольку в это время не происходит коагуляции сока. За последние три года сильные дожди и наводнения в Таиланде и Индонезии нанесли заметный урон производству натурального каучука.
Еще одним важным фактором является потенциальная угроза со стороны грибка Microcyclus ulei, который вызывает заболевание гевеи, поразившее деревья в Южной Америке и практически уничтожившее местные плантации. Растения Юго-Восточной Азии не обладают иммунитетом к этой болезни, и их заражение способно разрушительным образом сказаться на мировых поставках натурального каучука.
Третьим по значимости фактором выступают колебания курсов валют. Ослабление доллара США по отношению к местной валюте ведет к снижению конкурентоспособности производимой в стране продукции на мировом рынке.
Из перечисленных выше факторов наиболее трудно предсказуемыми и потенциально опасными являются первые два. Современное мировое производство автошин невозможно без такого стратегического ресурса, как натуральный каучук, наличие которого составляет вопрос как национальной, так и мировой безопасности. При этом подавляющее большинство производственных мощностей сосредоточено в трех странах, граничащих друг с другом. Таким образом, любые серьезные климатические и экологические изменения в этом регионе могут привести к непредсказуемым последствиям.
В предыдущих публикациях мы рассматривали вопросы производства изопренового каучука — синтетического аналога натурального каучука [4-5]. В 2010 г. объем мирового производства изопренового каучука составил около 700 тыс. т. В настоящее время в промышленности применяются четыре способа производства изопрена:
• извлечение изопрена из С5-фракций пиролиза;
• дегидрирование изопентана;
• синтез изопрена из изобутилена и формальдегида
через 4,4-диметилдиоксан-1,3 (ДМД);
• жидкофазный синтез изопрена.
Получение изопрена по методу дегидрирования изопентана является экономически бесперспективным, а синтез через диметилдиоксан характерен высоким уровнем загрязнения окружающей среды и большими затратами. Поэтому наиболее предпочтительным представляется процесс жидкофазного синтеза.
Что касается способа извлечения изопрена из С5-фракций пиролиза, по которому производится более 50% мирового объема изопренового каучука, то необходимо учитывать, что изопрен в данном случае выступает побочным продуктом основного производства — получения этилена. Следовательно, при изменении технологического процесса обеспечение поставок изопрена окажется под вопросом. Высокие цены на нефть в последние годы, а также понимание ограниченности ее запасов привели к интенсивным разработкам процессов производства этилена и пропилена из других видов сырья. Основными направлениями исследований являются производство этилена пиролизом природного газа, этана, и синтез этилена и пропилена из метанола.
В современной структуре сырья пиролиза в этиленовой индустрии США, крупнейшего производителя этилена в мире, сжиженный газ занимает приблизительно 60%. В глобальном масштабе все еще доминирует нафта (52%) по причине низких затрат на транспортировку. Тем не менее так как стоимость сырья составляет около 80% стоимости этилена, можно ожидать дальнейшего увеличения использования природного газа в его производстве. Отметим, что содержание изопрена в С5-фракции, получаемой в процессе пиролиза этана, близко к нулю (см. табл. 1 и 2).
В настоящее время 14% общемирового потребления метанола относится к получению метил-третбутило-вого эфира (МТБЭ) — распространенной высокооктановой топливной добавки. Глобальные производственные мощности по МТБЭ достигают приблизительно 18 млн т в год. Однако этот эфир является ядовитым веществом, слабо подвергается биологическому разложению и обладает хорошей растворимостью в воде, представляя высокую опасность загрязнения грунтовых вод. В связи с этим после серии утечек в 2006 г. применение МТБЭ в США было запрещено (рис. 3). Страны ЕС также постепенно сокращают использование МТБЭ в качестве оксигената, рассматривая
Таблица 2 s
Выход продуктов при жестком режиме пиролиза Ц = 830-850 оС) с использованием различных видов сырья
Сырье Нафта Бутан Пропан Этан (за проход)
Продукт пиролиза Выход на сырье, % масс.
Изопрен 1,1 0,1 0,0 0,0
Этилен 30,4 40,4 37,5 55,2
Пропилен 14,6 14,6 13,9 1,0
о
ю ю 1С СО СО со ь- ь- t- 00 00 00 OS OJ О) о о о тН тН
о о о о о о о о о о о о о о о тН 1-4 тН тН тН
о о о о о о о о о о о о о о о О О О О О
CSJ eg eg eg eg eg eg eg eg eg <м_ eg eg eg eg eg eg ед_ eg eg
1-5 ю аз г-5 lO О! г-5 iri аз г-5 ю oi г-5 ю oi г-5 in ОЗ г-5 ¡6
о о о О О О О О о о о о о О о о о О о о
Месяц, год
Рис. 3. Производство метил-третбутилового эфира в США
в качестве заменителя этил-третбутиловый эфир (ЭТБЭ). В результате освобождаются значительные производственные мощности по метанолу, для загрузки которых и предназначены процессы получения этилена и пропилена, разработанные компаниями «Mobil», «Lurgi», «UOP» и «Norsk Hydro», которые уже начинают лицензироваться для дальнейшего использования производителями [10, р. 5; 11]. При этом химия этих процессов не подразумевает побочного производства изопрена.
Таким образом, процесс жидкофазного синтеза изопрена является наиболее перспективной технологией, для которой характерны достаточно низкие затраты на сырье и энергоносители, высокие экологические показатели и наилучшее на сегодняшний день качество получаемого продукта. Еще одним существенным преимуществом данной технологии является возможность эффективного использования побочных продуктов производства. Например, одним из таких продуктов является метилизопропилкетон (МИПК), эффективный растворитель и экстрагент. Его основные области применения — лакокрасочная промышленность и нефтепереработка. В странах Западной Европы средняя цена МИПК составляет 1500 долл. за тонну. На ОАО «Нижнекамскнефтехим» при выработке изопрена в объеме 175 тыс. т в год может быть выделено в качестве товарного продукта
2500 т МИПК, что позволило бы добиться повышения экономической эффективности производства.
Вместо дефицитных и дорогостоящих реагентов могут применяться высококипящие побочные продукты (ВПП), причем как неразделенный целевой продукт, так и его отдельные фракции. В частности, одна из первых промышленных разработок в данной области открыла путь к применению всей смеси ВПП в качестве эффективного флотореагента для обогащения руд цветных металлов и более полного извлечения угля. В последние годы рыночные цены на смесь ВПП и отдельные фракции приведены в соответствие с их рыночной стоимостью. Фактически они превратились из побочных в сопутствующие продукты. Отдельные фракции ВВП реализуются по цене 1000 долл. и более за тонну.
Из побочных продуктов на стадии синтеза изопрена может быть выделен метилентетрагидропиран, из которого достаточно просто синтезируется лимонная кислота с высоким выходом продукта. Лимонная кислота и ее соли широко используют в пищевой промышленности в качестве компонентов буферных растворов для предохранения жиров от порчи и в фармацевтической промышленности. В настоящее время промышленное производство лимонной кислоты осуществляется метод ферментации, который основан на сложной энерго- и водоемкой технологии, требу-
^ ющей специального оборудования и соблюдения ^ высоких санитарно-гигиенических нормативов. При о этом данный метод не дает гарантий стабильного о качества полученного продукта. Напротив, разрабо-ш танный нами метод химического синтеза обеспечи-^ вает чистоту продукта не менее 99%.
Первым примером реализации на практике ме-™ тодов химической переработки ВПП можно назвать ^ технологию получения боросодержащих биоцидных □= препаратов — антисептиков «Бороксан» и «Аквабор». § Результаты исследования физико-химических и био> логических свойств показали, что оба препарата х обладают выраженной токсичностью в отношении о наиболее распространенных грибов и бактерий. При х этом они полностью безопасны для человека и окружающей среды (IV класс опасности — вещества малоопасные), что выгодно отличает их от большинства используемых на практике антисептиков. Растворимый в органических жидкостях препарат «Бороксан» нашел применение в качестве антисептика для защиты от биоразрушения древесины и лакокрасочных покрытий. «Аквабор» может быть использован и в качестве антисептика для защиты древесины от дереворазрушающих, плесневых грибов, и для консервации различных природных, синтетических материалов (текстиль, мех, бумага и т. д.), и в качестве биозащитного компонента сма-зочно-охлаждающих жидкостей и других технических составов, а также как противотермитное средство.
Выход указанных препаратов составляет более 85% при полном отсутствии химически загрязненных стоков и отходов. Успешное применение «Аквабора» на ОАО «Тверской вагоностроительный завод» и других предприятиях показало большую перспективность данного антисептика. «Аквабор-М» (препарат, модифицированный введением в его состав синергетиков) зарегистрирован Минздравом РФ как дезинфицирующее средство для проведения текущей и заключительной дезинфекции в медицинских учреждениях, а также для обработки рабочих, производственных и жилых помещений.
Фракцию ВПП, обогащенную диоксановыми спиртами, содержание которых достигает 70%, получают путем разделения общей фракции ВПП. Высокое гид-роксильное число, большая температура кипения, малая токсичность, светлая окраска, отсутствие запаха позволяют использовать фракцию диоксановых спиртов в качестве сырья для синтеза пластификаторов, полиэфирных смол, смывок для удаления старых лакокрасочных покрытий, получения борных эфиров и т. д. На основе этой фракции и малеинового ангидрида может быть легко осуществлен синтез полиэфирных смол, широко применяемых в различных химических производствах.
Бензиновые фракции, выделенные из продукта гид-рогенизационной переработки легких фракций, могут быть использованы как высокооктановые компоненты при компаундировании бензинов. С учетом баланса получения легких фракций и их переработки в составе одной установки производства изопрена может быть произведено до 10 тыс. т в год бензиновой фракции. Рассчитанные октановые числа смешения для чистых фракций показывают, что в зависимости
от условий гидрогенизационной переработки можно получать бензиновые фракции с октановым числом до 107 пунктов. Поскольку легкие фракции обладают высокой непредельностью, еще одним возможным направлением ее использования является получение полимерных смол — заменителей олифы.
На сегодняшний день остаток побочных продуктов технологии жидкофазного синтеза изопрена, не подлежащий переработке, составляет около 120-150 кг на тонну изопрена. На ОАО «Нижнекамскнефтехим» этот остаток применяется в качестве топлива для производства вторичного пара. Выработка пара осуществляется в специальных котлах-утилизаторах. Остаток сжигается в смеси с природным газом. КПД работы котлов на таком смешанном топливе составляет 83%. За счет использования вторичного пара на отдельных технологических стадиях процесса экономия сетевого пара с ТЭЦ составляет 10-11%.
Использование побочных продуктов производства значительно повышает экономическую эффективность процесса жидкофазного синтеза изопрена. Возможность использования каждой фракции ВПП для получения целого ряда веществ позволяет оперативно реагировать на изменения рынка. Таким образом, в условиях прогнозируемого роста цен на натуральный каучук и его дефицита, а также учитывая возрастающую потребность в его аналоге — изопреновом каучуке, — жидкофазная технология получения изопрена является наиболее перспективной с экономической, экологической и технологической точек зрения.
Литература
1. LMC International. Outlook for Natural and Bulk Synthetic Rubbers 2009 Report.
2. Natural Rubber Producers Seek To Support Market As Demand Growth Slows. Режим доступа: http://www.irco. biz/BlogMoreDetial.php?id=2790%20&ShowContent=%20 news. (Дата обращения: 22.11.2011).
3. IRSG Secretariat. Supply Trends, the Shape of Things to Come // China Rubber Conference. 2011. March. P. 22-30.
4. Моисеев И. И., Бусыгин В. М., Гильманов Х. Х., Дыкман А. С., Федорцова Е. В. Эффективность производства изопренового каучука // Экономика и управление. 2011. № 8. С. 29-31.
5. Дыкман А. С., Бусыгин В. М., Гильманов Х. Х., Моисеев И. И., Федорцова Е. В. Перспективные возможности мирового производства натурального и изопренового каучуков // Экономика и управление. 2011. № 10. P. 46-51.
6. Peramune M. R. A value chain assessment of the rubber industry in indonesia // U. S. Agency for international development. 2007. January. 63 р.
7. IMF Primary Commodity Prices. Режим доступа: http:// www.imf.org/external/np/res/commod/index.aspx. (Дата обращения: 22.11.2011).
8. Feintrenie L., Wan Kian Chong, Levang P. Why do farmers prefer oil palm? Lessons learnt from Bungo district, Indonesia // Small-scale Forestry. 2010. Vol. 9. P. 379-396.
9. IRSG Rubber Statistical Bulletin. 2011. January—March. Vol. 65.
10. UOP's MTO technology licensed to Eurochem for new Nigerian petrochemicals plant // Focus on Catalysts. Iss. 3. 2008.
11. Air Liquide's Lurgi Licenses Methanol-to-Propylene Technology to China // Chemical Week. 2011. August.
