Химическая переработка углеводородного сырья

2.3 Инновационное развитие и конкурентоспособность российской газохимии

Химическая переработка природного газа может стать для России стратегической задачей. Развитие отечественной газохимии даст импульс для создания принципиально новых отечественных технологий во многих смежных областях и обеспечит условия для действительно инновационного развития отечественной экономики.

Хотя традиционно в качестве инновационных наиболее часто рассматривают аэрокосмические, информационные, биотехнологии, а также создание новых материалов, на самом деле именно нефтегазовая отрасль сейчас является одной из наиболее инновационных и наукоемких.

Еще большее значение инновации имеют для газовой отрасли. Даже несмотря на то, что с конца 80-х годов у нас практически прекратилась разведка, и объем доказанных ресурсов зафиксирован на уровне 20-летней давности, Россия все равно обладает почти 27% доказанных мировых ресурсов газа. Потенциальные же ресурсы газа в нашей стране составляют до 40% мировых. Практически весь добываемый у нас газ или экспортируется за рубеж, в основном в Европу, или сжигается для выработки тепла и электроэнергии. Современные технологии транспортировки и переработки природного газа на порядок более сложны и менее эффективны, чем технологии транспортировки и переработки нефти Арутюнов В.С. Роль газохимии в инновационном развитии России// Газохимия. - 2008.№1.С. - 12-21..

Это приводит к тому, что в мире в качестве химического сырья используется не более 5% добываемого газа (в России ~3%). А из нескольких тысяч газовых месторождений мира лишь около сотни наиболее крупных дают основной объем товарного газа.

Тысячи мелких и средних месторождений по всему миру не вовлечены в промышленную эксплуатацию из-за отсутствия экономически приемлемых технологий транспортировки или переработки их ресурсов. По мере выработки крупнейших месторождений (а их средняя выработанность в России по оценкам достигает 40%) потенциальное значение менее крупных месторождений постоянно возрастает. И это важнейшая мировая тенденция, которую необходимо учитывать.

Но главное, химическая переработка природного газа открывает перспективы постепенного перехода от экспорта сырья к экспорту продуктов более глубокой переработки, что даст мощный старт развитию отечественной инновационной экономики. Достаточно страшная экономическая истина состоит в том, что основной экономический результат достигается при реализации конечного продукта и поэтому достается не владельцам ресурсов, которые в большинстве случаев остаются беднейшими странами, а странам, обладающим технологиями завершающих стадий их переработки.

Например, стоимость полиэтилена низкой плотности и готовых изделий из него в 10-20 раз выше стоимости исходного сырья - этана. На рис. 2.3. показано увеличение темпов роста рентабельности при производстве полиолефинов, обусловленное более высокими темпами роста цен на эту продукцию по сравнению с ростом цен на сырье Кисленко Н.Н., Федулов Д.М., Афанасьев И.П., Лебедев Ю.В. Выбор критериев создания производств газохимической продукции на базе сырья ОАО «Газпром» // Мат. Международной научно технической конференции «Газохимия 2007» (Москва, 7-8 ноября 2007 г. ). -- М.:ООО «ВНИИГАЗ», 2008..

Рис. 2.3. Среднегодовой прирост цен за 2003 - 2007 гг. на газ, газохимическое сырьё и газохимическую продукцию

Почти все страны-экспортеры нефти и газа, прекрасно осознавая это, сейчас интенсивно развивают собственную переработку добываемых углеводородов, стремясь уйти от сырьевого экспорта и обеспечить свое будущее в быстро меняющемся мире, максимально используя для своего экономического развития дарованное им природой стратегическое преимущество в виде дешевых ресурсов.

Поэтому даже частичный отказ от экспорта первичного сырья с заменой на экспорт продуктов более глубокой переработки не только отвечает национальным экономическим интересам, но и одновременно стимулирует развитие инноваций в такой молодой и быстро развивающейся газохимической отрасли. По прогнозам природный газ и газохимия сыграют в мировой экономике и энергетике ХХI века такую же роль, какую нефть и нефтехимия сыграли в ХХ веке. Огромные отечественные запасы природного газа дают России шанс сохранить достойное место среди ведущих держав мира. Повышение доли газа, подвергающегося высокотехнологичной переработке на базе инновационных технологий, и возможность привлечения для этих целей капиталов, получаемых в результате увеличения экспортного потенциала газовой отрасли, позволяют ей стать мощным катализатором инновационных процессов в стране.

Из-за отсутствия соответствующих технологий мы теряем большую часть таких ценнейших компонентов природного газа, как этан, пропан и бутан. Сейчас в России извлекается не более 7-8% этана и ~45% пропан-бутанов от их содержания в добываемом газе. И даже в обозримом будущем не предвидится радикального изменения ситуации (рис. 2.4). Кисленко Н.Н., Мурин В.И., Гриценко А.И., Алексеев С. З. Новые этапы развития газоперерабатывающей подотрасли // Газовая промышленность, 2000. -- № 7. -- С. 44-46.

Рис.2.4. Ресурсы этана (тыс. т/год) в добываемых этансодержащих газах и его производство

При заметно большем объеме добычи природного газа объем производства легких углеводородных фракций в России в пять раз меньше, чем в США. Мы экспортируем на Запад природный газ с неоправданно высоким содержанием этана, пропана и бутана, предоставляя другим странам возможность извлекать выгоду из нашей технологической отсталости. Если в США доля этана как нефтехимического сырья достигает 42%, а в среднем в мире - 26%, то в богатейшей этановыми ресурсами стране мира России - всего 4%. Брагинский О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность. -- М.: Наука, 2003. Как показывают технико-экономические оценки, вполне умеренные капвложения позволяют обеспечить значительный рост продукции отечественной нефтехимии за счет фактически даром теряемого сырья. Аналогичная ситуация и в нефтедобыче. Наращивая экспорт сырой нефти, мы из-за отсутствия соответствующих технологий сжигаем огромный объем попутного газа, используя менее 40% этого ценнейшего сырья.

Пока по уровню своего развития газохимия значительно уступает нефтехимии. Помимо чисто «возрастного» фактора (активное использование термина «газохимия» для выделения ее в качестве самостоятельной технологической области насчитывает немногим более десятилетия, тогда как более привычный термин «нефтехимия» описывает совокупность технологий с почти столетней историей) между газохимией и нефтехимией имеются принципиальные отличия. Хотя уже нет сомнений, что большинство продуктов, традиционно производимых из жидких углеводородов, может быть получено на основе легких алканов в соответствующих газохимических процессах, которые сильно отличаются от нефтехимических.

В основе нефтехимических процессов лежит разрыв относительно слабых С-С и С-Н связей в длинных углеводородных цепочках с целью получения более низкомолекулярных соединений. Основное направление газохимических процессов прямо противоположное. Из небольших и очень стабильных молекул метана и его ближайших гомологов необходимо получать более сложные и, как правило, менее стабильные продукты. Таким образом, если переработка нефти в значительной мере основана на равновесных процессах крекинга, изомеризации, гидрирования и дегидрирования, то производство тех же продуктов в газохимии протекает в условиях, часто контролируемых кинетикой процесса. Если в основе нефтехимических процессов лежит в первую очередь разработка активных и долговечных катализаторов, то в газохимии часто на первом плане стоит достижение необходимой селективности процессов по высокореакционным целевым продуктам. Это крайне сложная задача, поэтому неудивительно, что до сих пор в области переработки природного газа преобладают процессы, основанные на близком к термодинамически равновесному превращению его в синтез-газ (смесь CO и H2) в процессах парового, «сухого» (при взаимодействии с CO2), окислительного или автотермического риформинга. Несмотря на высокую энерго- и капиталоемкость, эти высокотемпературные процессы остаются основой всей современной крупнотоннажной газохимии.

Современные газохимические технологии - это сложные многостадийные энергоемкие процессы, требующие огромных капвложений, что вынуждает производителей для снижения издержек производства стремиться к повышению мощности предприятий. Арутюнов В.С., Лапидус А.Л. Роль газохимии в мировой энергетике // Вестник РАН, 2005. -- Т. 75. --

№ 8. -- С. 683 - 693. Для сырьевого обеспечения таких гигантов необходимы месторождения с доказанными запасами газа в сотни миллиардов кубометров. Крупнейшие нефтегазовые компании мира уже вложили в их разработку несколько миллиардов долларов и сейчас между ними идет отчаянная конкурентная борьба за возможность их практической реализации. Поэтому в этом секторе газохимии отечественным разработчикам будет трудно противостоять натиску зарубежных конкурентов.

Поэтому отечественная газохимия должна опираться на более простые и эффективные отечественные технологии конверсии природного газа, рассчитанные на эксплуатацию в условиях российских промыслов. И такие технологии, несмотря на финансовые, кадровые и прочие трудности, создаются сейчас многими коллективами отечественных разработчиков. Именно на этом поле принципиально новых газохимических процессов, отсутствующих пока у наших зарубежных конкурентов, отечественные разработчики и производители имеют реальные шансы вырваться вперед и захватить изрядную долю этого наукоемкого и перспективного рынка. Арутюнов В.С.. Указ. соч. С. 22.

2.4 Основные проблемы нефтехимического и газохимического комплекса Росси

Основная системная проблема нефтехимии в России заключается в разрыве между производством и рынком нефтехимической продукции. Основной причиной проблемы является изменение структуры спроса и предложения нефтехимической продукции. Товарная (ассортиментная) структура большинства российских нефтехимических предприятий сформировалась еще в 1980-х годах и не соответствует международным стандартам. В частности, в производстве пластмасс преобладают термопластичные пластмассы в первичных формах и недостаточен выпуск передовых эластомеров. При этом даже в секторе базовых крупнотоннажных термопластов в товарной структуре выпуска отсутствуют наиболее востребованные сорта (например, линейный полиэтилен низкой плотности).

Другой важной проблемой является техническая отсталость и высокий износ основных фондов. В нефтехимическом комплексе достигнут практически предельный уровень загрузки мощностей (82--100% по отдельным видам продукции).

Низкая инновационная активность предприятий нефтехимического сектора. В общем числе крупных и средних предприятий нефтехимии доля инновационно активных предприятий менее 20%; менее 10% продукции отрасли можно отнести к инновационной, а доля затрат на технологические инновации -- менее 3%. Российские компании предпочитают импорт технологий, как более быстрый способ модернизации производства.

Большинство предприятий вынуждено направлять значительную часть прибыли на восполнение недостатка оборотных средств и ремонт оборудования. Лишь немногие крупные компании в состоянии обновлять основные фонды.

Нефтехимическая промышленность сильно загрязняет окружающую среду. По выбросам вредных веществ в атмосферу нефтехимия занимает десятое место среди отраслей промышленности, по сбросам сточных вод в природные водоемы -- второе место. Выбросы нефтехимических предприятий в атмосферу ежегодно составляют около 400 тыс. т (рис.2.5). Объём сточных отходов медленно сокращается, а газовых выбросов остаётся неизменным.

Рис.2.5 Объемы выбросов на предприятиях нефтехимии

Одними из основных загрязнителей атмосферы являются летучие органические соединения, доля которых в выбросах достигает 20%.

В течение длительного времени использовались кадры квалифицированных рабочих, подготовленные до реформы экономики. В настоящее время система подготовки и переподготовки кадров для нефтехимии, особенно среднего звена, разрушена. Сократилось количество и изменился качественный состав научных сотрудников в отраслевых научных и проектно конструкторских организациях. Кадры стареют, условия для привлечения и закрепления молодых специалистов в большинстве научных организаций отсутствуют. При такой ситуации крайне трудно обеспечить воспроизводство кадров.

Основная часть производимого оборудования устарела, не имеет охранных документов, сертификатов безопасности, систем сервиса и эксплуатационного обслуживания. Без технического перевооружения предприятий нефтехимического сектора невозможна переориентация отрасли в сторону глубокой переработки сырья. Импортные технологии часто недоступны и дороги (особенно это касается новейшего, высокоэффективного оборудования).

2.5 Возможные пути решения проблем нефтехимического и газоперерабатывающего комплекса

Решением выше указанных проблем может стать продвижение и реализация “Программы создания в Восточной Сибири и на дальнем Востоке единой системы добычи, транспортировки и газоснабжения с учетом возможного экспорта газа на рынки Китая и других стран Азиатско-Тихоокеанского региона”. Утверждённая Минпромэнерго России 03 сентября 2007 г. Одной из ключевых задач, сформулированных в данной программе, является создание крупнотоннажной газоперерабатывающей и нефтехимической промышленности в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке с целью производства конкурентоспособной продукции с высокой добавленной стоимостью. Так, рекомендуемый для реализации сценарий “Восток-50” предусматривает в 2012 г. Ввод мощностей по производству 2,8 млн т этилена и 1 млн т винил- и поливинилхлорида; в 2013г. - 650 тыс. т этиленгликоля и 750 тыс. т полиэтилентерефталата; в 2015г. - 1,7 млн т пропилена. Санеев Б.Г.. Указ. соч. С. 65. Если в запланированные сроки будут реализованы такие крупные транспортные проекты как “Южный поток”, “Северный поток”, “Алтай”, то к 2010 году может возникнуть дефицит поставок газа, как на внутренний, так и на международный рынки. В этой связи наиболее вероятным может стать сценарий “Восток-50” с поставками природного газа месторождений Восточной Сибири. Вовлечение этих ресурсов УВ позволит не только удовлетворить спрос на газ, но к 2015г. Из 85 млрд мі газа, добываемого на предусмотренных сценарием месторождениях, извлечь 4,1 млн т этана и 4,2 млн т пропан-бутана товарного (ПБТ), что обеспечит сырьём производство полиэтилена мощностью 5 млн т/год и полипропилена - 550 тыс. т/год. При увеличении объёмов добычи газа к 2030 г. До 162 млрд мі/год объём извлекаемого этана составит более 8,5 млн т/год. Там же. С. 66.

Вместе с тем в рассматриваемых сценариях ввод новых мощностей по производству нефтехимической продукции в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке прогнозируется за рамками 2017-2020 гг. До этого времени, как и прежде, в качестве сырья для получения этилена в России в основном предусматриваются продукты нефтепереработки. Так, намечено увеличение поставок прямогонного бензина для пиролиза на 2 млн т/год с доведением объёмов его переработки до 4,9 млн т к 2015г. Против 2,9 млн т в 2006г. ОАО “НК Роснефть” планирует к 2015 г. Построить нефтехимический комплекс на базе Комсомольского НПЗ с переработкой нафты в объёме 1,2 млн т/год.

Складывающаяся ситуация диктует необходимость скорейшего создания на востоке страны мощной газоперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Соответствующие комплексы могут быть созданы: в Красноярском крае (район пос. Богучаны) мощностью 12,0 млрд мі/год; в Иркутской области (в Ангарске, Саянске, Усть-Куте) суммарной мощностью 39 млрд мі/год; в Республике Саха (Якутия) (в районе пос. Талакан) или в Амурской области (Сковородино) мощностью 30 млрд мі/год; в Хабаровском крае (Комсомольск-на-Амуре) и Сахалинской области (пос. Ильинское) суммарной мощностью 40 млрд мі/год. Благоприятность связана с одной стороны содержанием в промышленных концентрациях гелия в природном газе, а с другой сжиженный газ Сахалина позволяет выделять из него этан, пропан, и бутан с минимальными затратами.

Естественно, что крупнотоннажные нефтехимические комплексы в первую очередь должны создаваться там, где уже существует необходимая инфраструктура, есть подготовленные кадры. Одним из таких регионов является Иркутская область с функционирующим мощным нефтехимическим комплексом, ОАО “Ангарская нефтехимическая компания”, ОАО “Саянскхимпласт” и ОАО “Усольехимпром”.

Заключение

В современных условиях развитие и углубление химической переработки углеводородного сырья, безусловно, является стратегической задачей на многие десятилетия вперед. Необходимо расширение гаммы выпускаемой продукции. Поиск новых химических технологий, ведь каждый раз, когда человечество (или отдельное сообщество людей) осваивало новый химический процесс, уровень жизни резко повышался.

Для расширения существующих мощностей российским предприятиям потребуются колоссальные инвестиции. Однако будущее российской нефтехимии зависит не только от притока инвестиций в отрасль, но и от решения целого ряда проблем, связанных с организацией производства. Если Российская нефтехимия успешно их разрешит - это позволит обеспечить широкий ассортимент востребованной на рынке продукции и как результат высокую экономическую эффективность будущего производства.

В первой главе работы были успешно решены первые три задачи: 1) Изучен химизм превращений углеводородов нефти и природного газа в полезные продукты и сырьевые материалы. Рассмотрена роль углеводородов как химического сырья, дана классификация углеводородов по структурным признакам определяющим свойства этих соединений, и степени насыщенности. Методы получения и подготовка исходного сырья: предельных (парафиновых), непредельных (олефиновых, диеновых, ацетилена), ароматических и нафтеновых. 2) Описаны основные технологические процессы нефтехимических производств. Получение сырья, полупродуктов, поверхностно-активных веществ, высокомолекулярных соединений. В каждом из видов производств представлены основные соединения и разобраны крупнотоннажные методы их синтеза. 3) Перечислены основные продукты, выпускаемые нефтехимическими производствами, их уникальные свойства позволяющие применять в самых обширных сферах деятельности человека.

Во второй главе данной работы решены оставшиеся задачи. Дана оценка современного состояния отрасли, выделены ее основные проблемы. Описана структура нефтехимического и газоперерабатывающего комплекса России. Рассмотрены основные предприятия. Представлено соотношение количеств производимой продукции на отечественных и зарубежных предприятиях. Статистические данные о количествах выпускаемых продуктов. Оценена конкурентоспособность российской нефтехимии. Подробно изложены проблемы комплекса, установлен их системный характер. Указаны возможные пути выхода из сложившейся ситуации в рамках реализации “Программы создания в Восточной Сибири и на дальнем Востоке единой системы добычи, транспортировки и газоснабжения с учетом возможного экспорта газа на рынки Китая и других стран Азиатско-Тихоокеанского региона”.

Список литературы

1. Артёмов А. В., Брыкин А. В., Иванов М. Н., Шеляков О. В., Шумаев В. А. Анализ стратегии развития нефтехимии до 2015 года // Российский химический журнал (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). - 2008. - т. LII, № 41. - С. 4-8.

2. Арутюнов В.С.. Роль газохимии в инновационном развитии России// Газохимия. - 2008.№1.С. - 12-21.

3. Васильев М. Г. Стратегия развития химической и нефтехимической промышленности ПФО// Волга бизнес. № 1 (127).- 2005.

4. Санеев Б.Г., Платонов Л.А., Мйсюк Е.П., Ижбулдин А.К. Газоперерабатывающие и нефтехимические комплексы на востоке России: предпосылки создания // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2009.-№1. - С. 62.

5. Кисленко Н.Н., Мурин В.И., Гриценко А.И., Алексеев С. З. Новые этапы развития газоперерабатывающей подотрасли // Газовая промышленность, 2000. -- № 7. -- С. 44-46.

6. Арутюнов В.С., Лапидус А.Л. Роль газохимии в мировой энергетике // Вестник РАН, 2005. -- Т. 75. -- № 8. -- С. 683 - 693.

7. Брагинский О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность. -- М.: Наука, 2003.

8. Калиниченко А.В. Развитие рыночных отношений в нефтехимическом комплексе России. - Саратов: Издательский центр СГСЭУ, 1999. - 106с.

9. Кисленко Н.Н., Федулов Д.М., Афанасьев И.П., Лебедев Ю.В. Выбор критериев создания производств газохимической продукции на базе сырья ОАО «Газпром» // Мат. Международной научно технической конференции «Газохимия 2007» (Москва, 7-8 ноября 2007 г. ). -- М.:ООО «ВНИИГАЗ», 2008.

10. Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов. Издание второе, дополненное и исправленное: -- Уфа.: ООО «Дизайн Полиграф Сервис», 2002 - 544 с.: илл.

11. Новые процессы органического синтеза / Под ред. С.П. Черных. М.: Химия, 1989. 399 с.

12. Печуро Н.С., Песин О.Ю. // Итоги науки и техники. Технология органических веществ. 1984. Т. 9. С. 60 -102.

13. Цыркин Е.Б., Олегов С.Н. О нефти и газе без формул.- Л.: Химия, 1989.-160 с.

14. Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 9, N. Y., 1980, p. 393-431.

15. Химическая энциклопедия, т.1, М.:Химия, 1987г - 566с

16. Энциклопедия полимеров, т. 2, М., 1974.

17. Энциклопедия полимеров, т. 1, М., 1974.

Размещено на Allbest.ru