CC BY
119
УДК 66(091)
Ф. Ш. Вильданов (к.т.н., в.н.с.)1, Ф. Н. Латыпова (к.х.н., доц.)1, Р. Р. Чанышев (д.т.н.)1, П. А. Красуцкий (д.х.н., проф.)2
Проблемы развития и возможности расширения сырьевой базы
О U 1 U
российской нефтехимической промышленности
1 НИИ малотоннажных химических продуктов и реактивов Уфимского государственного нефтяного технического университета 450029, г. Уфа, ул. Ульяновых, 75; тел. (347) 2431712, е-mail: [email protected] 2Университет Миннесоты в Дулуте, США 5013 Miller Trunk Hwy, Duluth, MN 55811; тел./факс (218) 7204334 / (218) 7204329, e-mail: [email protected]
F. Sh. Vildanov1, F. N. Latypova1, R. R. Chanyshev1, P. A. Krasutskii2
Problems of development and possibility of expansion of raw-materials for the Russian petrochemical industry
1 Scientific-Research Institute of Low-Tonnage Chemical Products and Reagents of Ufa State Petroleum Technological University 75, Uljanovykh Str, 450029, Ufa, Russia; ph. (347) 2431712, e-mail: [email protected]
2 University of Minnesota Duluth, 5013 Miller Trunk Hwy, Duluth, MN 55811; ph. (218) 7204334 / (218) 7204329, e-mail: [email protected]
Представлены сведения об основных проблемах развития российских нефтехимических предприятий. Приведены аспекты взаимодействия отечественных предприятий ТЭК в условиях рыночной экономики и связанные с этим трудности с бесперебойными поставками сырья для нефтехимических и химических промышленных производств, своевременным проведением капитального ремонта и модернизации основного технологического оборудования, повышением экологической безопасности и энергоэффективности существующих производств, повышением конкурентоспособности и расширением ассортимента отечественной нефтехимической продукции. Описаны перспективные направления расширения сырьевой базы нефтехимической промышленности с привлечением процессов нефтегазохимии, переработки угля и биомассы.
Ключевые слова: альтернативные сырьевые источники; биомасса; нефтехимический комплекс; нефтяное сырье; нефтегазохимия; уголь; ценные химические продукты.
Data on the basic problems of development of the Russian petrochemical enterprises are presented. Aspects of interaction of the domestic enterprises of the Fuel Energetic Complexes in the conditions of market economy and the difficulties connected with it uninterrupted deliveries of raw materials for petrochemical and chemical industry, timely repairs and modernisation of the basic equipment, increase of ecological safety and power efficiency of existing manufactures, increase of competitiveness and expansion of assortment of domestic petrochemical production are resulted. Perspective directions of expansion of raw sources of the petrochemical industry with involving of oil-gas chemistry, coal and biomass processing are described.
Key words: alternative raw sources; biomass; coal; oil-gas chemistry; oil sources; petrochemical complex; valuable chemical products.
Сегодня все чаще в средствах массовой информации ученые и производственники выражают озабоченность надвигающимися проблемами в топливно-энергетических отраслях промышленности.
Дата поступления 20.05.12
Нефтехимия — одна из ведущих и динамично развивающихся отраслей мировой промышленности. Темпы роста объемов нефтехимической продукции в 1.5—2 раза превышают темпы роста ВВП, что связано с созданием новых материалов, активным внедрением новых
технологий, повышением эффективности производства и ростом спроса на продукты нефтехимии 1. Нефтехимия — весьма прибыльный бизнес. Мировой опыт показывает, что нефтехимическая продукция в 5—10 раз превышает стоимость нефтепродуктов, из которых ее производят 2. Россия производит около 1% мирового объема нефтехимической продукции и занимает 20-е место в мире (лидирующие позиции твердо удерживают США, Китай и Евросоюз). Ежегодный вклад нефтехимии в ВВП России не превышает 2% 3.
Российский нефтехимический комплекс был сформирован в 1950—1980-е гг. в СССР в условиях плановой экономики и был рассчитан на бесперебойную работу товарно-сырьевых связей нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий Советского Союза 4. После вступления в силу законов рыночной экономики эти связи были преобразованы в систему товарно-денежных отношений. Такое положение сегодня систематически приводит к дефициту того или иного вида нефтехимического сырья и нарушению непрерывной работы промышленных нефтехимических и химических комплексов. В сложившихся условиях каждое нефтехимическое и химическое предприятие становится заложником цен на сырье, диктуемых его производителем 5. Наиболее яркий пример последних лет — Стерлитамакс-кое ОАО «Каустик», руководство которого было вынуждено временно остановить производственный комплекс по выпуску поливинил-хлорида вследствие резкого повышения стоимости этилена, поставляемого с предприятия «Салаватнефтергсинтез» 6. Следует отметить, что в России, столь богатой нефтью и газом, суммарные этиленовые мощности составляют всего 2.1 млн т, в то время как мировые превышают 120 млн т; а в Южной Корее, вообще не добывающей нефти, этилена производят в три раза больше, чем в РФ 7. Заметим, что этилен является основным сырьем для нефтехимии и производится из этана, пропана, бутана и га-зойлевой фракции. В настоящее время проблемы несвоевременной поставки и высокой стоимости этилена и других видов нефтехимического сырья присущи практически всем нефтехимическим и химическим предприятиям России 8.
Еще одним «краеугольным камнем» развития современного нефтехимического комплекса является оптимизация, а точнее — минимизация расходов на капитальный ремонт и технологическое перевооружение, проведен-
ная практически на всех профильных предприятиях их собственниками. В итоге, отечественная нефтехимическая отрасль имеет катастрофическое отставание от зарубежных промышленных лидеров на 10—15 лет. В нефтехимическом комплексе достигнут практически предельный уровень загрузки мощностей (80— 100 % по отдельным видам продукции). Степень износа основных производственных фондов по отдельным видам оборудования достигает 100%. Сроки эксплуатации основной части оборудования составляют более 25 лет. Коэффициент обновления основных фондов в 4 раза ниже минимально необходимого. На производствах преобладают технологии 1960— 1980-х годов 9. Российские нефтехимические мощности сохраняют конкурентоспособность лишь за счет незначительных затрат на сырье и благодаря низким экспортным пошлинам. В этой связи очевидна необходимость скорейшего внедрения перспективных способов получения основных нефтехимических продуктов с сокращением производственных стадий процесса, что позволит существенно снизить энергоемкость и объем оборудования, вовлеченного в производство.
Глобальная проблема нефтехимической промышленности России, вытекающая из предыдущих,— разрыв между производством и рынком нефтехимической продукции. Суть этой проблемы заключается в значительном изменении структуры спроса и предложения нефтехимической продукции 3. Товарная структура большинства российских нефтехимических предприятий сформировалась еще в 1970—1980-х гг. и на сегодняшний день не соответствует международным стандартам. Следует отметить, что активное развитие нефтехимии в Ближневосточном регионе и азиатских 10
странах , являющихся крупнейшими потребителями российской нефтехимической экспортной продукции, и переход от импорта к собственному производству и экспорту ведет к неуклонному снижению спроса на отечественную продукцию и требует ускоренной технологической и энергетической модернизации российских нефтехимических производственных комплексов.
В современных условиях истощения разведанных запасов нефти, удорожания стоимости ее добычи и, как следствие, возможности очередного энергетического кризиса вышеописанные проблемы приобретает еще больший вес, поскольку неуклонно растущая стоимость сырья становится решающим фактором рента-
бельности производства нефтехимической продукции. Приказом Минпромэнерго России от 14 марта 2008 года № 119 утверждена «Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2015 года» 3,11. В этом документе определены приоритетные направления развития химического комплекса. Однако документ вызвал много споров и критики со стороны экспертов. Кроме того, проблема углеводородного сырья для нефтехимической индустрии вообще умалчивается. Между тем, с наибольшей скоростью надвигается кризис в сфере обеспечения углеводородным сырьем, базирующимся на применении нефти, газа и продуктов их переработки. Необходимость проведения в России кардинальных изменений в нефтегазовой отрасли отмечают даже иностранные ученые. В последние годы Россия является мировым лидером по добыче нефти 12. Однако доля использования нефтяного сырья для нефтехимии в России значительно ниже, чем в западных странах, и составляет менее 3% 13. С одной стороны, это говорит о нерациональном использовании нефтяных ресурсов на территории Российской Федерации. Однако, в то же время, это обстоятельство позволяет эффективно задействовать один из перспективных путей развития отечественной нефтехимии и нефтепереработки, заключающийся в строительстве и пуске в эксплуатацию новых производственных комплексов по выпуску ценной химической и нефтехимической продукции с использованием не только традиционных, но и альтернативных видов сырья. Такой шаг в обозримом будущем позволит обеспечить экономическую и энергетическую безопасность нефтехимической отрасли России даже в условиях резкого сокращения запасов нефти и следующего за этим стремительного повышения ее стоимости. Развитие нефтехимической промышленности в перспективе должно быть ориентировано на проведение масштабной структурной перестройки сырьевой базы за счет более широкого вовлечения в переработку ценных углеводородов природного газа, каменных углей, сланцев и биомассы.
Огромный потенциал для реализации в ближайшие годы имеет газохимия. Если быть точнее, в настоящее время в России возможно формирование комплексной нефтегазохими-ческой отрасли, основанной на производстве традиционных «нефтехимических продуктов» путем использования в качестве исходного сырья продуктов как нефтепереработки, так и
газопереработки. Следует отметить, что во всем мире нефтегазохимия является частью химической индустрии и основана на продуктах переработки нефти, газового конденсата, попутного нефтяного и природного газа. Между тем, например, в США переработке подвергается свыше 78%, а в Канаде — практически весь добываемый газ. Такие объемы газопереработки позволили создать в этих странах высокоэффективные мощные химические секторы экономики. Объединение предприятий нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабаты-вающей и нефтегазохимической промышленности привело к созданию в США крупнейших центров по производству нефтегазохимичес-кой продукции (нефтегазохимических кластеров). В последние годы мощные комплексы газопереработки создаются и во многих развивающихся странах, например, в странах Персид-14
ского залива 14.
Развитие нефтехимических секторов является одним из показателей степени диверси-фицированности компаний, их устойчивости. В суммарной выручке крупнейших мировых нефтегазовых компаний, таких как Exxon Mobil, British Petroleum, Royal Dutch Shell, Total, Chevron-Texaco, Conoco Phillips и ряда других доля нефтегазохимического сектора достигает 10% и более. В современной мировой нефтегазохимии не менее половины всей выпускаемой продукции (начиная от исходных полупродуктов, включая нефтегазохимикаты и такие конечные продукты, как пластмассы, синтетические смолы, синтетические каучуки, химические волокна) производится нефтегазовыми компаниями. В нашей стране это направление не получило должного развития вследствие вначале плановой системы, диктовавшей прежде всего объемы добычи и поставки, а не переработки природного газа, а затем — глубокого экономического кризиса 1980-90-х годов, пришедшегося на период бурного развития нефтегазохимии в других странах. За последние десятилетия в целом, объемы производства многих видов нефтегазохимической продукции в России уменьшились, технический уровень снизился, отставание стало угрожающе расти не только от ведущих, но и от развивающихся стран. Учитывая мировые тенденции, становится очевидным, что ведущим нефтегазовым компаниям России, в частности компании «СИБУР» предстоит резко активизировать свою роль в разрешении кризиса отечественной нефтегазохимии 15.
Другим важным направлением является переработка угля. Являясь углеводородным сырьем, уголь имеет весьма большие перспективы специфической углехимической переработки как топливного, так и нетопливного назначения. Продукция глубокой переработки угля гораздо дороже его самостоятельной стоимости, а ассортимент ее весьма велик — десятки и сотни наименований. В США уже сейчас действуют 44 завода по переработке угля в синтетическое топливо «Бип^еЬ». Но наиболее яркий пример — ЮАР, где в год производится более 2.5 млн т бензина из угля и сотни тысяч тонн сопутствующей продукции, позволяющей демпфировать себестоимость производства СЖТ при колебаниях цены на нефть и сохранять за этот счет основное производство бензина. Современные технологии переработки угля ориентированы на использование эффективных катализаторов, современных источников энергии, а также на комплексное использование как углеводородной (органической), так и минеральной его частей 16.
Российская Федерация обладает значительными запасами угля. Прогнозные запасы углей в России оцениваются в 3.8 трлн т. Наиболее перспективным сырьем для крупномасштабной химической переработки являются бурые угли Канско-Ачинского бассейна. В составе получаемых при гидрогенизации углей Канско-Ачинского бассейна угольных дистиллятов содержится 8—12% фенолов, до 5% азотистых оснований и небольшое количество непредельных и сернистых соединений (Б < 1%), а также значительное количество ароматических, нафтеновых, изопарафиновых и относительно небольшое количество н-парафиновых 17
углеводородов 17.
На сегодняшний день промышленное распространение получили процессы пиролиза, деструктивной гидрогенизации и газификации углей. В результате разложения путем варьирования технологического режима получают бензины и дизельное топливо различного качества, практически не содержащее сернистых соединений даже при наличии их в исходном сырье. Получающиеся в процессе разложения газы, содержащие метан, этан, пропан и бутан, являются ценным сырьем для химической промышленности. Синтезом из газов, состоящих в основном из окиси углерода и водорода (процесс Фишера-Тропша), можно получать моторное топливо, парафин, спирты, альдегиды и другие продукты, имеющие широкое потребление; получение их другими известными методами значительно сложнее. По своему хими-
ческому составу жидкие продукты, получаемые при гидрогенизации угля, отличаются от нефтепродуктов повышенным содержанием фенолов, ароматических и нафтеновых углеводородов, а также азотистых и сернистых соединений, таких как производные пиридина, бензофурана, карбазола, тиофена. Такой состав продуктов ожижения угля делает их ценным сырьем для производства различных классов органических соединений и, в первую очередь, для производства фенолов и ароматических углеводородов. Разумеется, запасы угля, как и запасы нефти и газа, также небезграничны, однако в переходный период от эры углеводородного топлива к альтернативным его источникам, по мнению многих специалистов, уголь может сыграть решающую роль в мировой топливно-энергохимической системе 18.
Особое внимание в настоящее время во всем мире уделяется развитию процессов получения химических продуктов на основе возобновляемого сырья 19. Цикл использования возобновляемого сырья является, по сути, главным преимуществом его использования перед ископаемыми ресурсами. В результате фотосинтеза происходит рост биомассы, которая является главным источником возобновляемого сырья для промышленности — растительных масел, крахмала и др. Эти виды сырья подвергаются химической и термической переработке с получением основных химических продуктов — жирных кислот, глицерина, глюкозы и др. Дальнейшая переработка позволяет получить широкий спектр химических продуктов и топлив, которые после использования, разлагаются под воздействием биологических факторов на углекислый газ и воду. Важным преимуществом получения химических продуктов из биомассы является упрощение синтеза многих химических соединений, традиционно получаемых сложным многостадийным нефтехимическим синтезом, что в конечном итоге положительно сказывается на сокращении расхода энергии на ведение технологичес-
20
кого процесса в целом .
Важнейшими видами возобновляемых полупродуктов для сырьевого обеспечения нефтехимических процессов являются этанол, биогаз, глицерин и др. Наибольшими перспективами для нефтехимии имеет процесс дегидратации этанола в этилен 21. В настоящее время ведущие мировые химические и инжиниринговые компании осуществляют строительство и пуск крупнотоннажных производств этилена из этанола, на базе которых планируется организовать автономное сырьевое обес-
печение ряда заводов по выпуску полимеров
на основе этилена (полиэтилен, ПВХ, ПЭТ и
др.). Получаемые полимерные материалы по
своим характеристикам полностью идентичны
продуктам, получаемому из нефтехимического 22
сырья 22.
Производство биогаза на сегодняшний день является одним из немногих направлений энергетического и химического использования возобновляемого сырья, которое получило достаточно широкое распространение во всем
мире и представляет собой практически сфор-
23
мировавшуюся отрасль мировой экономики . Основными сырьевыми источниками для производства биогаза являются — твердые бытовые отходы (ТБО), городские сточные воды и промышленные стоки, сельскохозяйственные отходы. В 2006—2008 гг. рынок биогазовых установок в мире возрос с 2.6 до 5.0 млрд долл. США, а в 2010 г. - 9.5 млрд долл. США. Несомненно, биогазовая индустрия имеет колоссальный потенциал в качестве поставщика не только электрической и тепловой энергии, газового топлива, но и ценного сырья для нефте-газохимических процессов переработки метан-содержащих газов 24.
Все большую популярность в мире приобретает использование биотоплив, в частности, биодизеля, побочным продуктом производства которого является глицерин. В ряде стран наблюдается значительное превышение объемов производимого глицерина по сравнению со спросом на него со стороны основных потребителей Поиск инновационных путей переработки глицерина приводит к возможности его использования в качестве исходного сырья для получения ценной химической продукции. Немалый интерес представляет химическая переработка глицерина в эпихлоргидрин - ценный полупродукт для производства эпоксидных и ионообменных смол, каучуков. Наладку промышленных производств эпихлоргидрина из глицерина ведут независимо друг от друга два крупных химических гиганта — Dow Chemical и Solvay. В ряде ведущих научных центров ведутся успешные исследования в области разработки методов конверсии глицерина в синтез-газ, который может быть успешно использован в качестве источника жидких углеводородов путем применения реакции Фишера-Тропша 25.
Немалым потенциалом обладают также процессы получения и переработки ацетона, бутанола, эфиров, жирных кислот, линейных и циклических ацеталей, фенолов, ароматичес-
ких соединений и других ценных химических продуктов на основе альтернативного сырья, которые в ближайшем будущем также могут составить успешную конкуренцию традиционным нефтехимическим процессам.
Таким образом, для решения насущных проблем нефтехимической индустрии Российской Федерации в ближайшей перспективе необходимо кардинальное изменение структуры современной нефтехимической индустрии, основанной на вовлечении в процесс альтернативных видов сырья, повышении энергоэффективности и технологической оснащенности производственных комплексов, планомерном расширении ассортимента и повышении качества нефтехимической продукции в соответствии с запросами и стандартами современного рынка.
Литература
1. Антонов Г. // Управление компанией.— 2002.— №7(14).— С.54.
2. Рябов В. А. // Экономика и ТЭК сегодня.— 2009.— №10.— С.25.
3. Артемов А. В., Брыкин А. В., Иванов М. Н., Шеляков О. В., Шумаев В. А. // Рос. хим. ж.— 2008.— Т. LII, №4.— С.4.
4. Брагинский О. Б. Мировая нефтехимическая промышленность.— М.: Наука, 2003.— 556 с.
5. Дуплякин В. А. // Рос. хим. ж.— 2007.— Т. LI, №4.— С. 11.
6. Амладов И. «Каустик» оставили без СНОСа // Коммерсантъ (Уфа).— 2010.— №155 (4453).— С. 4.
7. Букштейн Л. Реактивный локомотив роста // Бизнес, организация, стратегия, системы.— 2007.— №6 / http://www.bossmag.ru/view. php?id=3191.
8. Ашпина О. // The Chemical Journal.— 2011.— №5.— С.34.
9. Калабеков И. Г. Российские реформы в цифрах и фактах.— М.: Изд-во «РУСАКИ», 2010.— 498 с.
10. Краева К. // The Chemical Journal.— 2007.— №1-2.— С.36.
11. Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности Российской Федерации на период до 2015 года. Минпромэнерго России, 2008.— http://www.minpromtorg.gov. ru/ministry/strategic/sectoral/6/Strategiya_ razvitiya_.doc
12. Нефтегазодобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность: Тенденции и прогнозы. Аналитический бюллетень. Выпуск 1.— М.: «РИА-Аналитика», 2011.— 78 с.
13. Книжников А., Пусенкова Н., Солнцева Е. Социально-экологический взгляд на российскую нефтепереработку.— М: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2008.— 46 с.
14. Фейгин В. И., Брагинский О. Б., Заболотс- 20. кий С. А., Кукушкин И. Г., Маевский А. В., Масленников Н. И., Рыков Ю. Г. Условия и перспективы развития нефтегазохимии в Российской Федерации. Аналитический доклад-
М.: ИНСОР, 2010.- 76 с.
15. Фейгин В. И., Брагинский О. Б., Заболотский С. А., Кукушкин И. Г., Маевский А. В., 21. Масленников Н. И., Рыков Ю. Г. Исследование состояния и перспектив направлений переработки нефти и газа, нефте- и газохимии в РФ.- 22. М.: Экон-информ, 2011.- 806 с.
16. Николаева С. В., Шавшукова С. Ю., Латыпо-
ва Ф. Н. // Баш. хим. ж.- 2009.- Т.16, №3.- 23 С. 122.
17. Рахманкулов Д. Л., Николаева С. В., Латыпо-ва Ф. Н., Шавшукова С. Ю., Вильданов Ф. Ш.
// Баш. хим. ж.- 2009, №2.- С. 21. 24.
18. Рахманкулов Д.Л., Николаева С.В. Производство жидких топлив и химического сырья из твердых горючих ископаемых (на примере 25 Южно-Уральского угольного бассейна).- Уфа: «Реактив», 2011.- 228 с.
19. Рахманкулов Д. Л., Долматов Л.В., Николаева С. В., Латыпова Ф. Н., Шавшукова С. Ю.,Удалова Е. А., Вильданов Ф. Ш. Товароведение нефтяных продуктов. Том 5 , Книга 1. Новые источники топлива, энергии и химического сырья как альтернатива нефти.- М.: «Интер», 2010.- 530 с.
Рахманкулов Д. Л., Долматов Л. В., Николаева С. В., Латыпова Ф. Н., Шавшукова С. Ю., Удалова Е. А., Вильданов Ф. Ш. Товароведение нефтяных продуктов. Том 5, Книга 2. Новые источники топлива, энергии и химического сырья как альтернатива нефти.— М.: «Интер»,
2010.- 696 с.
Вильданов Ф. Ш., Латыпова Ф. Н., Чанышев Р. Р., Николаева С. В. // Баш. хим. ж.- 2011.-Т.18, № 2.- С. 128.
Вильданов Ф. Ш., Латыпова Ф. Н., Чанышев Р. Р., Николаева С. В. // Баш. хим. ж.-
2011.- Т.18. №3.- С. 132.
Рахманкулов Д. Л., Вильданов Ф. Ш., Чаны-шев Р. Р., Латыпова Ф. Н., Ишбулатов Р. Ф. // «История науки и техники».- 2010.- №6, спецвыпуск №2.- С. 68.
Вильданов Ф. Ш., Латыпова Ф. Н., Чанышев Р. Р., Николаева С. В. // Баш. хим. ж.- 2011.-Т.18, №1.- С. 29.
Рахманкулов Д. Л., Вильданов Ф. Ш., Дмитриев Ю. К., Абдрашитов Я. М., Афанасьев Ф. И., Денисов С. В. Новые пути использования глицерина // «Альтернативные источники химического сырья и топлив»: Материалы I Всероссийской научно-технической конференции.-Уфа: изд-во «Реактив», 2008.- С. 20.
