Новые перспективы малотоннажной газохимии Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ

Новые перспективы малотоннажной газохимии

ТЕКСТ: В.С. АРУТЮНОВ, ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМ. Н.Н. СЕМЕНОВА РАН

Последние два года кардинально изменили ситуацию на мировом рынке энергоресурсов. Вложив значительные силы и средства в совершенствование технологии добычи тяжелой нефти из канадских нефтеносных песков, США сделали эти огромные ресурсы углеводородов реальным источником нефти для своей экономики, что позволило им резко снизить зависимость от импорта ближневосточной нефти и в значительной степени восстановить контроль над нефтяным рынком. Вслед за этим, реализовав свои технологические достижения в области добычи сланцевого газа, США превратили его в реальный источник газа, резко нарастили объем добычи и впервые за многие годы обошли Россию по общему объему добычи газа.

Эти события неизбежно повлекут за собой серьезные изменения не только на мировом сырьевом рынке, но и в геополитике. Они наглядно продемонстрировали очевидную уязвимость сырьевой экономики и беспочвенность расчетов на ее долговременную устойчивость. Одновременно всему миру еще раз были продемонстрированы возможности, которые открывает реальное инновационное развитие и концентрация национальных ресурсов на действительно перспективных направлениях, значение ставки на передовые технологии в области энергетики — основы технологического и инновационного развития любой державы мирового уровня.

Произошедшее не может не оказать глубоко негативного влияния на Россию с ее многолетней ориентацией на сырьевую модель экономики. Благодаря промышленному освоению ресурсов сланцевого газа, обильные запасы которого имеются во многих странах, в т.ч. Западной Европы (рис. 1), в ближайшее время потребители вряд ли будут испытывать недостаток в предложениях относительно дешевого газа, что делает перспективу расширения российского газового

16 газохимия май-июнь 2oio

■ НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.GAZOHIMIYA.RU

ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ

экспорта в Европу, да и в других направлениях весьма проблематичной.

Драматизм ситуации на мировом рынке природного газа усиливается тем обстоятельством, что еще недавно ожидалось, что растущая потребность США в природном газе будет удовлетворяться в основном за счет импорта сжиженного природного газа (СПГ) (рис. 2). В расчете на этот перспективный потенциальный рынок огромные средства были вложены в создание новых мощностей по производству СПГ, мировой объем поставок которого уже значительно превысил 200 млн т/г.

Фактическое закрытие американского рынка для экспортеров СПГ в связи с освоением собственных ресурсов сланцевого газа практически в одночасье привело к переизбытку предложения. Этот переизбыток, учитывая огромный объем уже вложенных многими странами средств в создание новых мощностей и большую инерционность мировой структуры по производству и доставке СПГ, а также перспективу добычи собственного сланцевого газа в Европе, будет ощущаться в течение, по крайней мере, нескольких ближайших лет.

Наряду с неизбежным снижением цены на экспортируемый газ это может привести к серьезной напряженности с наполнением российского бюджета, более

13ИДП1

Места локализации известных ресурсов сланцевого газа

Драматизм ситуации

на мировом рынке природного газа усиливается тем обстоятельством, что еще недавно ожидалось, что растущая потребность США в природном газе будет удовлетворяться в основном за счет импорта сжиженного природного газа (СПГ) (рис. 2). В расчете на этот перспективный потенциальный рынок огромные средства были вложены в создание новых мощностей по производству СПГ, мировой объем поставок которого уже значительно превысил 200 млн т/г

50% доходной части которого обеспечивается за счет освоения минеральных ресурсов. Они же обеспечивают более 70% экспорта и валютной выручки. Мы экспортируем почти половину добываемой нефти и третью часть газа. На экспорт идет до 60% добытого никеля, 70% алмазов и серебра, 75% золота и платины, более 75% меди и алюминия, 80% минеральных удобрений, 90% палладия, 20% железных руд [1]. В экономике нашей страны на долю ТЭК приходится 24% всего внутреннего валового продукта, а нефтегазовый сектор занимает около 20% в выпуске ВВП и около трети в объеме промышленной продукции. По признанию руководства страны, более 50% бюджета всех уровней формируется за счет деятельности топливно-энергетического комплекса, в основном за счет нефтегазового сектора [2].

Расчет на то, что новый источник газа окажется слишком дорогим и не сможет конкурировать с дешевым российским газом, вряд ли состоятелен. Во-первых, себестоимость добычи традиционного газа постоянно растет по мере выработки наиболее доступных и богатых месторождений, а себестоимость добычи сланцевого газа будет постепенно снижаться по мере совершенствования тех-

13!НЯ1

Прогнозировавшиеся рост разрыва между потреблением и добычей природного газа в США и перспектива его

\/п лп плтилпл и мп *5^ тот Кигтплгл ивапммаима пллтввл!/ ГЧ""1 Г вмапм i/вип/мм пиит/

МАЙ-ИЮНЬ 2010 ГАЗОХИМИЯ 17

ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ

нологии его добычи. Во-вторых, российский газ, как и почти все наши сырьевые ресурсы, по объективным географическим, климатическим и инфраструктурным условиям является самым дорогостоящим в мире. А с учетом огромной транспортной составляющей, значительно превышающей затраты по доставке газа из других регионов, он уже сейчас находится фактически в той же ценовой нише, что и сланцевый газ, тем более, если сланцевый газ будет добываться непосредственно в Европе (рис. 3). И наконец, с учетом падающей добычи наших основных западносибирских газовых месторождений отечественный экспорт газа в Европу в дальнейшем предполагается обеспечивать за счет газа шельфовых и арктических месторождений, себестоимость добычи которого (см. рис. 3) даже без учета транспортных затрат может оказаться неконкурентоспособной по сравнению со сланцевым газом.

В изменившейся ситуации не оправдавшая себя ставка на сырьевое развитие экономики и грандиозные планы освоения сверхсложных арктических месторождений и строительства трансконтинентальных газотранспортных систем, суммарные затраты на реализацию которых оцениваются почти в триллион долларов, должны быть кардинально пересмотрены. При разумном инвестировании средств от реализации своих природных ресурсов Россия могла бы получать практически такой же объем экспортной выручки,

13ИЯ1П1

Стоимость добычи различных видов газа, $/млн БТЕ*

*Британская тепловая единица

liMH

Если бы в свое время

хотя бы часть доходов от продажи нефти и газа была вложена не в Стабфонд (т.е. экономику других стран), а в отечественные инновационные технологии и инфраструктуру по переработке этих ресурсов в дорогостоящие химические продукты и моторные топлива нового поколения, наше положение в мировой экономике было бы совершенно иным.

добывая и экспортируя в 10 раз меньше своего невосполнимого национального достояния, если бы перерабатывала добываемое сырье на своей территории и экспортировала значительно более дорогостоящие продукты его химической переработки. На рис. 4 показано, как растет добавленная стоимость единицы природного газа по мере перехода к различным продуктам его переработки. Если бы в свое время хотя бы часть доходов от продажи нефти и газа была вложена не в Стабфонд (т.е. экономику других стран), а в отечественные инновационные технологии и инфраструктуру по переработке этих ресурсов в дорогостоящие химические продукты и моторные топлива нового поколения, наше положение в мировой экономике было бы совершенно иным.

Это тот путь, которым идут практически все крупные страны-экспортеры углеводородных ресурсов, в частности ближневосточные страны, поставившие в свое время амбициозную цель перерабатывать на своей территории не менее половины добываемых ресурсов и успешно ее реализующие. Если в начале 80-х гг. на Ближнем Востоке практически не существовало нефтехимии, то сейчас это крупнейший нефтехимический кластер мира, который к 2015 г., по прогнозам, обойдет Западную Европу по объему производства базовых продуктов нефтехимии (рис. 5).

В российской же нефтехимии, по сравнению с другими странами, ситуация пока выглядит удручающе [5]. Объем производства изделий из пластмасс в 2007 г. составил:

> Китай — 33 млн т;

> Россия — 4,8 млн т.

Стоимость продукции, получаемой из 1 млн БТЕ природного газа [3]

1ЭДШЯ1

Рост мощностей по производству этилена в Европе и на Ближнем Востоке [4]

18 газохимия май-июнь 2oio

ДОЛГОСРОЧНЫ! Ml IN II Ш

Мощности по производству этилена к 2012 г. достигнут соответственно:

> Ближний Восток — 30 млн т;

> Китай — 15 млн т;

> Россия — <3 млн т.

А вклад отечественной нефтехимии в ВВП на порядок ниже, чем в странах с сопоставимой по масштабу экономикой:

> Россия — 1,7% (2006 г., план 2015 г. — 2,9%);

> Индия — 12%;

> США — 25%;

> Китай — 30%.

Фактически как страна-экспортер мы попали в ситуацию, получившую название «сырьевой ловушки». Единственный известный путь ее преодоления — переход к развитию новых отраслей с повышающей отдачей. Это путь, указанный известным австрийским экономистом прошлого века Й. Шумпеттером, путь не просто количественного роста, а качественного развития. При этом государство берет на себя командные функции в экономике и сознательно делает инновации выгодными для бизнеса. Для России наиболее естественно начинать инновационное развитие не с нанотехнологий, для которых в стране нет ни масштабного фундаментального научного задела, ни конкурентоспособных высокотехнологичных отраслей, способных быстро воспринять возможные достижения, а именно с энергетики. Даже при самых благоприятных обстоятельствах она еще не одно десятилетие будет оставаться фундаментом отечественной экономики и основным источником средств для ее развития. Мы уже не говорим о том, что стратегия, ориентированная на превращение первичного сырья в дорогостоящую и востребованную на мировом рынке продукцию, позволяет легко диверсифицировать номенклатуру экспор-

та, рынки сбыта, страхует от колебаний цен на сырьевом рынке и потенциальных конфликтов со странами — транзитерами сырья.

Драматический поворот ситуации на мировом рынке энергоносителей ставит Россию в сложное положение. Но он же дает ей еще один шанс захватить технологическое лидерство в быстроразвивающемся и пока не занятом конкурентами секторе энергетического оборудования. Освоение ресурсов сланцевого газа, не привязанных к отдельным крупным естественным «ловушкам», а широко распространенных под огромными территориями (рис. 6), по всей видимости, повлечет за собой серьезные перемены не только в технологии добычи, но и в глобальной схеме поставок и распределения газа.

Отсутствие отдельных резервуаров и широкое распространение сланцевого газа делает бессмысленным лицензионный «захват» наиболее перспективных участков добычи, составляющий основу современной монополизации добычи традиционного газа. Фактически речь идет о возможности демонополизации добычи и поставок газа, которые пока сосредоточены в руках небольшого числа крупных национальных и транснациональных корпораций. Природный газ, видимо, станет географически рассредоточенным и более доступным ресурсом. Но при этом дебит отдельных скважин будет незначительным, и он довольно быстро будет снижаться со временем. Создавать на основе таких источников крупные газотранспортные системы или газохимические комплексы вряд ли будет целесообразно, поэтому, скорее всего, газ, как и уголь, станет в большей степени локальным, а не глобальным ресурсом.

Широкая географическая (см. рис. 1) и технологическая доступность нового источника газа сделает возможным выход на этот рынок любого независимого игрока, располагающего суммой в пределах всего $4-5, которой в настоящее время оценивается стоимость бурения и подготовки скважины [7]. С большой вероятностью можно ожидать, что

1ЭДШЯ1

Добыча сланцевого газа [6]

май-июнь 2010 газохимия 19

ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ

13ИЯ1И1

Зависимость удельных капитальных затрат от мощности завода GTL [8]

добыча, поставка и переработка природного газа станет сферой активного интереса со стороны малого и среднего бизнеса. И этому бизнесу для переработки добываемого газа потребуются соответствующие технологии — компактные, простые, экономичные и высокоавтоматизированные установки полностью заводского изготовления, экологически чистые и простые в обслуживании. Установки, которые можно было бы размещать как в удаленных регионах, так и в местах с высокой плотностью населения, а также легко демонтировать и перемещать при истощении скважины.

Крупнотоннажные

газохимические

технологии, которые в погоне за повышением рентабельности разрабатывали в последние 20-30 лет ведущие мировые компании «Шелл», «Сасол», «Шеврон», «ЭксонМобил», «Лурги» и др., скорее всего, окажутся малопригодными для переработки малодебитных потоков сланцевого газа

К важным преимуществам переориентации на такие малотоннажные процессы следует также отнести низкую степень риска в случае техногенных катастроф, которая с уменьшением масштабов производства убывает нелинейно, а также упрощение логистики и сокращение транспортных расходов, доля которых в газовом секторе значительна.

Крупнотоннажные газохимические технологии, которые в погоне за повышением рентабельности разрабатывали в последние 20-30 лет ведущие мировые компании «Шелл», «Сасол», «Шеврон», «ЭксонМобил», «Лурги» и др., скорее всего, окажутся малопригодными для переработки малодебитных потоков сланцевого газа. Технико-экономические расчеты (рис. 7) и уже имеющийся опыт компании «Метапроцесс» (см., например, в [9]) показывают, что обратное масштабирование крупнотоннажных процессов приводит к резкому росту удельных капитальных затрат и делает такое производство нерентабельным. Нужны принципиально новые подходы и решения.

В связи с этим следует ожидать технологической революции в области транспортиров-

20 газохимия май-июнь 2010

ДОЛГОСРОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ

ки и переработки газа. Наряду с крупнотоннажными процессами, которые в настоящее время доминируют в газохимии на основе традиционного газа, в области использования сланцевого газа более широкое распространение получат средне- и малотоннажные процессы.

Сложившаяся ситуация может оказаться весьма благоприятной для отечественной газохимии. Отставая в реализации крупнотоннажных газохимических процессов, в малотоннажном секторе Россия более продвинута по сравнению с зарубежными разработчиками. Специфика труднодоступных российских добывающих регионов стимулировала постоянный интерес к малотоннажным технологиям получения жидкого топлива, метанола, переработки попутного газа. Внутри России рынок малотоннажного газохимического оборудования определяется, в первую очередь, необходимостью утилизации миллиардов кубометров ПНГ, наличием сотен малодебитных месторождений традиционного природного газа и быстрорастущим объемом низконапорного газа, ресурсы которого уже составляют триллионы кубометров. Перспектива появления большого зарубежного рынка малотоннажного оборудования определяется почти повсеместным наличием сланцевого газа, делающим вхождение в него доступным для любого независимого игрока, обладающего всего несколькими миллионами долларов для бурения и подготовки скважины. Ожидаемая в связи с перспективой вхождения в сектор газодобычи малого и среднего бизнеса потребность в малотоннажном газотранспортном и газоперерабатывающем оборудовании открывает совершенно новый и пока свободный рынок, на котором Россия могла бы закрепиться.

Потенциально это высокотехнологичный и очень емкий рынок. Но успех на нем будут определять время и оперативность его освоения. Несколько упущенных лет могут привести к потере не только зарубежного, но и отечественного рынка малотоннажного газохимического оборудования, который, несомненно, попытаются захватить зарубежные компании, как это уже произошло с отечественным рынком бурового оборудования.

Малотоннажная газохимия требует принципиально иного подхода по сравнению с тем, что разрабатывалось до сих пор крупными нефтехимическими компаниями. В ее основе должны лежать следующие принципы:

О Блочно-модульная компоновка оборудования с возможностью наращивания и снижения объема перерабатываемого газа по мере изменения дебита скважин.

© Полностью заводское изготовление оборудования без проведения на месте строительно-монтажных работ.

© Легкость демонтажа и перемещения оборудования при истощении скважины.

О Универсальность технологических модулей, возможность компоновать модули различных производителей как стандартное оборудование.

© Наличие модулей подготовки газа, рассчитанных на широкий диапазон его параметров по объему, составу, содержанию серы, влаги и т.д.

© Автономное энергообеспечение за счет добываемого газа.

© Высокая степень автоматизации, минимум обслуживающего персонала.

© Минимальная степень передела с получением сухого газа и одного легкотранспортируемого монопродукта для дальнейшей переработки на специализированных нефтехимических комплексах.

Возможно, многие из уже найденных технических решений, неприемлемых для крупнотоннажной газохимии, окажутся вполне пригодными для малотоннажных процессов. Значительно упростятся проблемы масштабирования и практический переход от лабораторных результатов к промышленным образцам. Имея уникальные разработки в этой области, а также квалифицированные инженерно-конструкторские кадры и свободные мощности высокотехнологичного производства, Россия может претендовать на мировое лидерство на этом перспективном рынке инновационного высокотехнологичного оборудования, потенциальный объем которого исчисляется десятками миллиардов долларов. ЕХ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.И. Татаркин, О.В. Петров, Б.К. Михайлов. Богатство недр России: состояние и направления инновационного использования // Вестник РАН, 2009. - Т. 79. - С. 771-780.

2. Г.И. Шмаль. Изменить подход // Экономика и ТЭК сегодня, 2008. — №8. — С. 18.

3. B. Vora, J.Q. Chen, A. Bozzano, B. Glover, P. Barger. Various routes to methane utilization — SAPO-34 catalysis offers the best option // Catalysis Today, — 2009. — V.141. — P. 77-83.

4. C. Van Camp // Catalysis Today, — 2005. — 106. — 15.

5. Т.Н. Хазова. Развитие газохимии: быть или не быть — вот в чем вопрос // Газохимия, 2010. — №1(11). — С. 30-33.

6. А. Собко Сланцевый газ — возмутитель спокойствия // Однако, 2010. —№ 11(27). — С. 18-19.

7. М. Юрьев. Углеводороды нетрадиционной ориентации // Однако, 2010. — № 11(27). — С. 10-16.

8. Д.А. Мирошниченко, И.Б. Кессель. // Материалы конференции «Газохимия-2007». — М.: ВНИИГАЗ, 2007.

9. В.С. Арутюнов. Деятельность — единственный путь к знанию // Газохимия, 2009. — № 2 (6). С. 9-19.

май-июнь 2010 газохимия 21