CC BY
146
УДК66.023.2
Д. А. Сафиуллина, И. Ш. Хуснутдинов, Н. В. Лыжина ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПИРОЛИЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН
Ключевые слова: пиролиз, этилен, развитие.
Определены возможности увеличения объемов пиролизного производства на основе анализа рынка этилена и выявлены пути увеличения производства этилена на ПАО «Казаньоргсинтез». Рассмотрен рынок зарубежных производителей этилена, дана характеристика рынка отечественных производителей. Представлены крупнейшие в мире комплексы по производству этилена. Рассмотрено развитие этиленового производства в России и в Республике Татарстан, в том числе на примере ПАО «Казаньоргсинтез». Приведен ожидаемый прирост мощностей по производству этилена.
Keywords: pyrolysis, ethylene, development.
The possibilities of increasing the volume pyrolysis production was determined on the basic analysis of the ethylene market. The ways of increasing ethylene production at PJSC "Kazanorgsintez" weredeveloped. The market of the foreign producers of ethylene is considered and domestic producers market description is given. The world's largest complexes of ethylene production are presented. Development of ethylene production in Russia and Republic of Tatarstan, including the example of JSC "Kazanorgsintez" is examined. The expectedincrease of ethylene production capacitiesisgiven.
Нефтехимическая промышленность включает множество процессов, основным из которых, несомненно, является пиролиз, уровень развития которого во многом определяет возможности и перспективы всей отрасли. На основе базовых продуктов пиролиза - этилена, пропилена, бутадиена и бензола -производят большую часть нефтехимических продуктов, пластиков, синтетических каучуков, эластомеров, синтетических волокони т.д. [1].
Проблема обеспечения сырьем является ключевой для дальнейшего развития нефтехимического производства. Сырье для пиролиза весьма разнообразно: от газообразных углеводородов (этана, пропана) до тяжелых дистиллятов и сырой нефти [2]. При использовании газообразных углеводородов получается наибольшее количество целевых продуктов (этилена, пропилена). Главным фактором при выборе сырья является доступность тех или иных фракций переработки нефти и газа, а также соотношение потребностей в получаемых продуктах.
Дефицит мощностей по производству базовых мономеров, в частности этилена, является барьером для дальнейшего развития производств полимеров, осуществления политики импортозамещения и увеличения экспорта продукции с высокой добавленной стоимостью.
Получение достаточного объема этилена определяет возможности крупнотоннажного производства нефтехимической промышленности.
Дальнейшее развитие производства пластмасс и каучуков обусловлено необходимостью развития производства мономеров (этилена, пропилена, бутадиена, бензола), что требует последовательного строительства установок пиролиза. Поэтому в последние годымировые мощности по производству этилена неуклонно растут. Динамика развития мировых мощностей этилена в 2005-2013 гг. приведена на рис. 1 [3].
Крупнейшие в мире комплексы по производству этилена представлены в таблице 1 [4].
Exxon Mobil ввела в строй основные объекты гигантского нефтехимического комплекса на острове Джуронг (Сингапур) в начале 2014 года. Здесь рас-
положена одна из крупнеиших в мире установок по производству этилена.
Рис. 1 - Динамика развития мировых мощностей по производству этилена в 2007-2013 гг., млн тонн
Таблица 1 - Крупнейшие в мире комплексы по производству этилена
Компания Расположение Мощность, тыс.т/г
ExxonMobil Chemical о-в Джуронг, Сингапур 3500
Formosa Petrochemical Майляо, Тайвань 2935
Nova Chemicals Жоффр, Альберта, Канада 2812
Arabian Petrochemical Эль-Джубайль, Саудовская Аравия 2250
ExxonMobil Chemical Бейтаун, Техас, США 2197
Chevron Philips Chemi- Суини, Техас, США 1865
cal
Dow Chemical Торнёзен, Нидерланды 1800
Ineos Olefins & Poly- Чоколит-Байоу, Техас, 1752
mers США
Equistar Chemicals Ченнелвью, Техас, США 1750
Yanbu Petrochemical Янбу, Саудовская Аравия 1705
*На 1 января 2014 года
Среди компании мира по производству этилена Россия занимает 15 место. Россия является главным производителем этилена в Центральной и Восточной Европе. В стране этилен выпускает 10 компаний - ПАО «Казаньоргсинтез», ПАО «Нижнекамск-нефтехим», ООО «СИБУР-Кстово», ООО «Томск-
нефтехим», ОАО «Газпром нефтехим Салават», ОАО «Ангарский завод полимеров», ООО «Ставро-лен», ПАО «Уфаоргсинтез», ООО «УК «САНОРС» и ЗАО «СИБУР-Химпром».
Ожидаемый прирост мощностей по производству этилена представлено в таблице 2 [5].
Таблица 2 - Ожидаемый прирост мощностей по производству этилена, тыс.т/г
Расположение Компания 2015 2016 2017
Алжир, Арзев Total/Sonatrach 1100
Египет, Александрия Egyptian Ethylene and Derivatives 460
Индия, Дахей, штат Гуджарат Oil&Natural Gas Corp. 1100
Мексика, Нанчи-таль Braskem/Idesa 1000
Катар, промышленная зона Рас-Лаффан Qatar Petroleum/ExxonMobil 1600
Россия, Нижнекамск Нижнекамскнеф-техим 1000
США, Бейтаун, Техас Chevron Phillips Chemical 1500
США, Бейтаун, Техас ExxonMobil 1550
США, Инглсайд, Техас Ingleside Ethylene 544
США, Корпус-Кристи, Техас LyondellBasell 363
США, Лейк-Чарльз, Луизиана Sasol 1500
США, Лейк-Чарльз, Луизиана Westlake Chemical 113
США, Фрипорт, Техас Dow Chemical 1500
США, Чэннелвью, Техас LyondellBasell 552
Всего 6175 4050 3657
Минэнерго «Стратегии развития химического и нефтехимического комплекса на период до 2030 года», по которой одной из основных целей развития отрасли является увеличение доли отечественного производства химической продукции с более высокой добавленной стоимостью из собственного сырья. Кроме того, Минэнерго утвержден «План развития газо- и нефтехимии России на период 2030 года».
Таблица 4 - Компании- производители этилена в России в 2013 году, тыс.тон
Наименование компании Местонахожде ние Мощность тыс.тонн в год
ПАО "Казаньоргсинтез" Республика Татарстан, г.Казань 640
ПАО "Нижнекамскнефтехим" Республика Татарстан, г.Нижнекамск 600
ООО "Ставролен" Ставропольский край, г.Буденновск 350
ООО "Сибур-Кстово" Нижегородская область, г.Кстово 300
ПАО "Газпром нефтехим Салават" Республика Башкортостан, г.Салават 300
ПАО "Ангарский завод полимеров" Иркутская область, г.Ангарск 300
ООО "Томскнефтехим" г.Томск 300
ООО "УК САНОРС" Самарская область, г. Новокуйбышевск 150
ПАО "Уфаоргсинтез" Республика Башкортостан, г.Уфа 100
ЗАО "Сибур-Химпром" г.Пермь 45
Распределение мощностей по производству этилена по странам представлено в таблице 3 [5].
Таблица 3 - Распределение мощностей по производству этилена по странам, тыс.т/г
№ Страна Мощности по производству этилена, тыс.т/г 1 января 2015 года
1 США 28426
2 Китай 13878
3 Саудовская Аравия 13155
4 Япония 6645
5 Германия 5757
6 Южная Корея 5630
7 Канада 5235
8 Иран 4734
9 Китай, Тайвань 4540
10 Нидерланды 4037
11 Сингапур 3980
12 ОАЭ 3550
13 Таиланд 3532
14 Бразилия 3500
15 Россия 3490
Компании-производители этилена в России по состоянию на начало 2014 года приведены в табл. 4 [3].
Нехватка мощностей по производству мономеров (этилена и пропилена) - «узкое место» в российской нефтехимии. Эта проблема нашла свое отражение в утвержденной Минпромторгом и
Согласно «Плану развития газо- и нефтехимии России до 2030 г.» прирост мощностей этилена к 2020 году должен превысить 9,5 млн тонн. Таким образом, в 2020 году суммарные мощности по производству этилена в России могут достигнуть 12,6 млн тонн. В случае успешной реализации плана суммарные мощности по производству этилена в России в 2030 году могут вырасти еще на 4,5 млн тонн и достигнуть 17,1 млн тонн.
Статистика и прогноз развития производства этилена в России представлены на рис. 2 [6].
2010 201 1 2012 2013 2014 2015 2017 2018 2020 2025 2030 Рис. 2 - Производство этилена в России : статистика и прогноз: ■ - данные Росстата
прогноз по «Стратегии развития химического и нефтехимического комплекса РФ на период до 2030 года»
Новые проекты по производству этилена в России приведены в табл. 5 [6]. «СИБУР» в начале 2015 года приступил к строительству НХК «ЗапСИБНеф-техим» в Тобольске, который предполагает сооружение установки пиролиза мощностью 1,5 млн т этилена в год (технология Linde, Германия). Кроме того, комплекс будет выпускать ежегодно около 500 тыс.т пропилена и 100 тыс.т бутан-бутиленовой фракции, различные марки полиэтилена общей мощностью 1,5 млн т/год, полипропилен мощностью 500 тыс. т/г.
Российские предприятия увеличили выпуск этилена на 18,7% за семь месяцев 2015 года. Согласно данных Росстата следует, что за январь-июль в России было произведено 1,65 млн тонн этилена. В Таблица 5 - Новые проекты по производству этилена
июле объем выработки составил 236 тыс. тонн, сократившись на 5,2% относительно июня 2015 года [7].
Еще один проект «СИБУР»- Амурский ГХК -самый крупный и з российских проектов по производству полимеров с комплексом пиролиза. Год ввода первой очереди ГХК по проекту- 2021. На этом этапе завод будет производить 1,2 млн т/г этилена, 800 тыс.т/г полиэтилена высокой плотности и 400 тыс.т/г полиэтилена низкой плотности. На втором этапе, с 2024 года, мощности будут расширены: по этилену -на 800 тыс.т/г, полиэтилену высокой плотности - на 400 тыс.т/г, полиэтилену низкой плотности- также на 400 тыс.т/г.
в России
Название предприятия Город Сырье Планируемые мощноститыс.т/г Год запуска Общая мощность к 2030 году, тыс.т/г
Амурский ГХК (СИБУР) Благовещенск Этан 2000 20212024 1200
Новоуренгойский ГХК (Газпром) Новый Уренгой Компоненты природного газа 400 2017 400
ВНХК (Роснефть) Находка СУГ, ШФЛУ, нафта 1400 2022 1400
Запсибнефтехим (СИБУР) Тобольск ШФЛУ 1500 2020 1500
Нижнекамскнефтехим (ТАИФ) Нижнекамск СУГ, ШФЛУ, нафта 1000 2017 1000
Газпром нефтехим Сала-ват (Газпром) Салават ШФЛУ, нафта 380 2014 380
Новокуйбышевское НПЗ (Роснефть) Новокуйбышевск СУГ, ШФЛУ, нафта 390 2016 390
Структура мощностей по производству этилена в России (по компаниям-производителям) в 2013 году приведена на рис. 3 [3].
Рис. 3 - Структура мощностей по производству этилена в России (по компаниям-производителям) в 2013 году
ПАО «Нижнекамскнефтехим» (НКНХ) в настоящее время располагает мощностями в 600 тыс. тонн в год и занимает долю в 19,5% от общероссийских мощностей. Большую часть производимого этилена компания использует на собственные нужды. Значительное количество этилена ПАО «Ниж-некамскнефтехим» продает «Казаньоргсинтезу» (около 160 тыс. тонн в 2012 году).
Согласно журналу «Oil&GasJournal» «Нижне-камскнефтехим» в рамках выполнения стратегической программы до 2020 года планирует построить олефиновый комплекс мощностью по этилену 1 млн т/г последующим производством полиолефинов [6].
По предварительным данным, первую очередь этиленового комплекса планируется построить до 2020 года, вторую — до 2025 года. На первом этапе предполагается также производство 300 тыс. т полиэтилена, 180 тыс. т полипропилена и 200 тыс. т полистирола, 163 тыс. т производных пропилена и 110 тыс. т производных этилена. На втором этапе планируется организация производства 600 тыс. т полиэтилена, 180 тыс. т полипропилена, 200 тыс. т полистирола, 93 тыс. т МДИ и 155 тыс. т производных пропилена [8].
По данным журналов и сайтов компаний на предприятии ПАО «Нижнекамскнефтехим» ожидается расширение мощностей по производству полиэтилена до 0,61 млн.тонн в год в 2017 году и полипропилена до 0,55 млн.тонн в год в 2017 году, по производству СКИ до 0,28 млн.тонн в год в 2013 году и до 0,35 млн.онн в год 2017 году. А также расширение мощностей по производству БК до 0,2 млн.тонн в год 2014 году и до 0,3 млн.тонн в год в 2017 году, расширение мощностей по производству СКД-н на 0,15 млн.тонн в год к 2017 году, расширение мощностей по производству СКЭПТ до 0,023 млн.тонн в год в 2013 году, создание новой мощности по производству ДССК 0,05 млн.тонн в год в 2017 году.
Также ожидается увеличение пиролизного производства на ПАО «Газпром нефтехим Салават»:
создание нефтехимического комплекса, состоящего из пиролизной установки мощностью 0,6 млн. тонн этилена в год и мощностей по производству окиси этилена - 0,36 млн.тонн в год и моноэтиленгликоля-0,3 млн.тонн в год (СП ПАО «Газпром нефтехим Салават»/ЗАО «СИБУР Холдинг»), год запуска-2017 и расширение мощностей по производству по-ливинилхлорида в ПАО «Каустик» (г.Стерлитамак) с 0,2 млн.тонн в 2010 году до 0,6 млн.тонн в год 2017 году.
ПАО «Казаньоргсинтез» - единственный в России производитель этилена из этана, который является побочной фракцией при получении товарного и топочного газа.
ПАО «Казаньоргсинтез» не может расширить производство полиэтилена и других производных этилена, так как ПАО «Газпром» не намерен увеличивать выработку этана на Оренбургском газоперерабатывающем заводе и наращивает поставки сырья на ПАО «Газпром нефтехим Салават». ПАО «Ниж-некамскнефтехим» также заинтересован в переработке этилена на собственных мощностях, что снижает сырьевое обеспечение ПАО «Казаньоргсинтез» в долгосрочной перспективе [9].
Как один из вариантов, несколько лет назад предлагалось уменьшить планируемое производство на НКНХ до 600 тыс.т/г этилена, а остальные 400 тыс.т/г- вырабатывать на ПАО «Казаньоргсинтез». Данных о развитии этого проекта нет [6].
Одной из актуальных и приоритетных задач ПАО «Казаньоргсинтез» завода «Этилен» является модернизация блока печей пиролиза в цехе 07710776. Для реализации данной задачи было принято решение по проектированию и строительству новой печи пиролиза фирмы ТесЬшр мощностью 36 тонн/час по этан-пропановому сырью. Установка рассчитана на производство 138 тысяч тонн этилена в год. Ввод этого объекта позволит обеспечить стабильную и бесперебойную работу комплекса Э-500 и всего предприятия в целом [10].
Пуск новой двухкамерной печи пиролиза этана Technip на установке Э-100 взамен старых морально устаревших и физически изношенных печей, позволит увеличить эффективность работы всего этиленового комплекса как за счет увеличения выработки этилена, так и за счет увеличения качественных показателей вырабатываемого пара.
В данном проекте предлагается замена линейного реакционного змеевика на разветвленный. Переход на разветвленные змеевики в печах пиролиза на этиленовых производствах дает возможность проводить реакцию при меньшем времени контакта, что сокращает образование побочных продуктов. Также
применение разветвленных змеевиков обеспечивает достижение высокой температуры за меньший промежуток времени, селективность по целевому продукту при протекании пиролиза в таких змеевиках возрастает, по сравнению со змеевиками постоянного диаметра. Следовательно, использование такой конструкции змеевиков позволит увеличить выход этилена.
Расчет экономической эффективности проектного предложения показал, что инвестиции генерируют положительный дисконтированный денежный поток, который позволяет окупить вложения в капитальные затраты и в прирост оборотного капитала в связи увеличением объёма перерабатываемого сырья в течение одного года. При оценке эффективности предложенного проектного решения дисконтный коэффициент был принят в размере 15%, что соответствует средней банковской ставке по кредитам для юридических лиц в настоящее время.
Таким образом, целесообразно увеличение объемов пиролизного производства на основепроектного предложенияна ПАО «Казаньоргсинтез».
Литература
1. Гулиянц С.Т., Александрова И.В., Тушакова З.Р. Получение этилбензола и стирола из продуктов пиролиза углеводородного/С. Т. Гулиянц, И.В. Александрова // Вестник технол. ун-та. - 2016. -Т.19 - №3. - с. 75 - 77.
2. Пиролиз углеводородного сырья: Учебное посо-бие/Н.Л.Солодова, А.И.Абдуллин. Казан. гос. технол. ун-т; Казань,2007.-239c.
3.Современное состояние и перспективы развития мирового производства и рынка этилена // Евразийский химический рынок. - 2015.-№3(126).-С.18-43.
4. Брелсфорд, Р. Рост спроса и дешевое сырье / Р.Брелсфорд // 0il&GasJournalRussia.-2014.-№9 .-P.54-58
5. Брелсфорд, Р. Этилена хватит на всех / Р.Брелсфорд // Oil&GasJournal Russia. -2015.-№9.-P.94-100
6. Звуйковский, Н. Рынок ждет этилена / Н.Звуйковский // Oil&GasJournal Russia. -2015.-№9.-P.102-106.
7. Продукты органического синтеза // Евразийский химический рынок. - 2015.-№9(132).-С.60.
8. НКНХ в два этапа построит этиленовый комплекс на 1,2 миллиона тонн // Химический журнал.-2015.-№7-8.-С.8.
9. Яруллин, Р.С. Перспективы развития нефтегазохимиче-ского комплекса Республики Татарстан / Р.С.Яруллин // НефтеГазоХимия. -2015.-№4.-С.12-16
10. Полимеры / Евразийский химический рынок.-2015.-№12(135).-С.24.
11 .https://nknpz.rosneft.ru/about/Glance/OperationalStructure/ Pererabotka/nknpz/history/
12.http://salavat-neftekhim.gazprom.ru/about/
13.https://www.nknh.ru/
14.https://www.kazanorgsintez.ru/
15.http://www.gazprominvestproject.ru/projects/promising_pr ojects/nurengoy/
© Д. А. Сафиуллина - магистр каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Хуснутдинов - член-корр. АН Республики Татарстан, д.т.н., профессор каф. ТООНС, КНИТУ, [email protected]; Н. В. Лыжина - доцент каф. экономики КНИТУ, [email protected].
© D. A. Safiiillina - master student of General organic and petrochemical synthesis Department, KNRTU, [email protected]; 1 S. Khusnutdinov - corresponding member of Academy of Science of Tatarstan Republic, Doctor of Technical Sciences, Professor of General organic and petrochemical synthesis Department, KNRTU, [email protected]; N. V. Lyzhina - Associate Professor of Economy, nvlec@mail.
