Диверсификация углеводородного сырья

По очень простой технологии, на сравнительно недорогом и достаточно простом и по конструкции, и в эксплуатации оборудовании из ацетилена получают и сегодня в промышленных масштабах много продуктов органического синтеза, производства которых сегодня отсу

Впоследнее время власть поняла, наконец, что в условиях рыночной экономики нестоит ждать поблажки от   владельцевресурсов нефти и газа.  А все, кромевласти,  уже давно поняли, что не  (или не только!)  “Юлины происки”  являются основной причиной  десятикратного повышения стоимости газаи  значительного повышения стоимостинефти  в последние годы,  а рост потребности в этих энергоресурсах,связанный с  техническим прогрессом и глубокими  социальнымиизменениями в  жизни  общества, а также алчностьолигархического  капитала, сросшегося стой же властью.

Но, не будем о грустном,  вспомним о том, что  есть у нас на вооружении мощное оружие,красиво именуемое”диверсификация “(новолат.diversificatio — изменение, разнообразие; от лат. diversus — разный и facere —делать) — расширение ассортимента выпускаемой продукции и переориентация рынковсбыта, освоение новых видов производств с целью повышения эффективностипроизводства, получения экономической выгоды, предотвращения банкротства. Стольже успешно, как в производстве, можно делать изменения  на рынке энергетического сырья. Не будем, покрайней  мере  здесь, говорить о  не совсем новых, норанее мало использованных нетрадиционных источниках энергии -  ветре,  солнечной энергии,  морских волнах, океанском приливе и т.д.

Остановимся на углеводородном сырье, где возможности диверсификации тоже еще далеко неисчерпаны. Это тем более важно,   что  в случае углеводородов мы имеем дело с типичным случаем “два в одном”.Дело в том, что, кроме теплоэнергетики,   на использовании углеводородов  основана целая отрасль производства, практически умершая  в нашей стране – основной, да и тонкий органическийсинтез -  многотоннажное промышленноепроизводство органических соединений на основе углеводородного сырья (нефть,газ, уголь) и продуктов его переработки. В отличие от тонкого органическогосинтеза, производство продукции основного органического синтеза, как правило,представляет собой непрерывный процесс, реализованный на крупныхпроизводственных комплексах с агрегатами большой единичной мощности (до 1000тыс. тонн в год и выше). По виду используемого исходного природного сырья итехнологии его переработки основной органический синтез включает в себя: нефтехимическоепроизводство — переработка нефти и газа и коксохимическое производство — переработка угля.

Основнымипродуктами первичной переработки углеводородного сырья, служащими основой длядальнейшего органического синтеза, являются: предельные инепредельные углеводороды, ароматическиеуглеводороды, синтез-газ и т.д.  Поназначению продукция основного органического синтеза делится на две большиегруппы: полупродукты, служащие для дальнейшего синтеза других веществ, и  конечные продукты или продукты целевогоназначения. Последние, в свою очередь, делятся на следующие товарные группы:

• Мономеры и основные компоненты полимерных материалов;
• Пластификаторы и вспомогательные компоненты полимерных материалов;
• Синтетические поверхностно-активные и моющие вещества;
• Синтетические виды топлива, смазочные масла и присадки;
• Растворители;
• Химические средства защиты растений (ХСЗР).
  

Нет,я не собираюсь  уверять вас в том, чтострана   не производит изделия  из полимерных материалов,  моющие средства и даже  всякие ХСЗР и другую бытовую химию. Нет,вроде  на рынке есть  такая не толькоимпортная, но и отечественная продукция. Но трагедия в том,  что ”отечественной”  в ее производстве является, чаще всего,   лишь последняя, заключительная стадия – кпримеру, переработка на купленных, опять же за рубежом, производственных линиях   уже готовых, заботливо гранулированных,но   очень дорогих, зарубежных  полимеров или вторичного полимерного сырья с низкими потребительскими свойствами.

Сложившаясяситуация  привела к катастрофической дляпотребителя дороговизне химических товаров, наводнению потребительскогорынка  низкокачественной и, зачастую,токсичной зарубежной продукцией, угасанию ориентированного на  переработку   продукции органического синтеза  среднего и малого бизнеса. В чем причина этого?Обычно сетуют на то, что  первыестадии  производств органического синтезаостались после развала Союза за пределами Украины, а также на нынешнююдороговизну  углеводородного сырья.  Круг замкнулся – и для энергетики, и длявозрождения производств органического синтеза необходимо  решить задачи  диверсификации  углеводородных ресурсов  с целью их замены  более дешевыми, но не менее   качественными. 

Что лучше - газовая кабала или экологический геноцид?

Наблюдаяза поисками властью альтернативных источников  углеводородного сырья, не могу не оценить положительно ту  энергию иширокий фронт поисков, которые характеризуют эти усилия. Разведка и освоение  месторождений газа, в том числе  в пришельфовой зоне,  покупка и транспортировка  сжиженного газа, пиролиз и другие методыпереработки  органических составляющих  бытовых отходов,  переработка отработавших свое автомобильных шин и других промышленных органическихотходов,  газификация угля, водоугольноетопливо. Список можно продолжить, но уже и так ясно, что  намерения у власти решить проблемуэнергоресурсов есть.  Однако,на мой взгляд, эти намерения  частозаканчиваются ничем ввиду игнорирования концепции устойчивого развития и  самоуверенности власти, уверенности внепогрешимости принятых ею  безнеобходимой проработки вариантов  и отсутствия их серьезной профессиональной  экспертной оценки и  оценки риска. В условиях отсутствия  в Украине принятой законодательно   Национальной Концепции устойчивого развития,а, значит, методики технико-экономического сопоставительного анализа и  оценки с помощью индексов устойчивостиразвития, трудно ожидать появления выверенных эффективных решений. Ксожалению,  и наша 4-я власть  работает пока крайне   непрофессионально – нет критическогоанализа, аналитических обзоров  проблемы,не привлекаются  все-таки оставшиеся встране, правда немногочисленные, специалисты по этой проблематике. Обычно журналистыограничиваются только скупой информацией об уже принятых властью решениях. Но,ведь, мало проинформировать о политических или экономических аспектах  вопросов диверсификации. Ведь, приходитсявыбирать и оптимальные варианты инженерных решений, а современный энерго - технологический и экологический инжиниринг основан не только и не столько на  дизайне современной технологии,  но и на искусстве выбора оптимального оборудованияи  методов воздействия на систему набазе   системного анализа,   концепцииустойчивого развития и использования современных информационных технологий.

Вкачестве примера, могу привести совсем свежий пример, который касается  использования в качестве альтернативного,  так называемого сланцевого газа. Длядобычи сланцевого газа используют горизонтальное бурение (англ. directionaldrilling),гидроразрыв пласта (англ. hydraulicfracturing) и сейсмическоемоделирование 3DGEO (когда при решении задач выбора оптимальных конструкций скважин и схемы возможносмоделировать необходимые технологические и геологические особенности работыскважин, в том числе со сложной траекторией). Кстати, аналогичные технологиидобычи применяются и для получения шахтного метана и совершенно непонятно,почему этому явно более актуальному направлению для нашей страны  (вспомните хотя бы о многочисленных  взрывах на украинских шахтах, так или иначе связанных с нерешенной проблемойшахтного метана) власть не отдала предпочтение, а ”загорелась” идеей  добычи сланцевого газа.  Нет ли и здесь коррупционной составляющей?

Хотясланцевый газсодержится в небольших количествах (0,2 — 3,2 млрд м?/км?), но за счет вскрытиябольших площадей можно получать значительное количество такого газа. Ресурсысланцевого газа в мире составляют 200 трлн куб. м. По оценке IHSCERA,добыча сланцевого газа в мире к 2018 году может составить 180 млрд кубометров вгод. В настоящее время сланцевый газ является региональным фактором, которыйимеет значительное влияние только на рынок стран Северной Америки. В числефакторов, положительно влияющих на перспективы добычи сланцевого газа: близостьместорождений к рынкам сбыта; значительные запасы; заинтересованность властейряда стран в снижении зависимости от импорта топливно-энергетических ресурсов.В то же время, у сланцевого газа есть ряд недостатков, негативно влияющих наперспективы его добычи в мире. Среди таких недостатков: относительно высокая себестоимость;непригодность для транспортировки на большие расстояния; быстрая истощаемостьместорождений; низкий уровень доказанных запасов в общей структуре запасов;значительные экологические риски при добыче.

Несколькослов об истории вопроса. Сланцевыйприродный газ (англ. naturalshalegas) —природный газ, добываемый из горючих сланцев, который состоит преимущественноиз метана.  Первая коммерческая газоваяскважина в сланцевых пластах была пробурена в США еще в 1821 году ВильямомХартом (WilliamHart) воФредонии, Нью-Йорк, который считается в США «отцом природного газа».Инициаторами масштабного производства сланцевого газа в США являются Джордж П.Митчелл и Том Л. Уорд. Масштабное промышленное производство сланцевого газабыло начато компанией DevonEnergy в США в начале 2000-х на месторождении BarnettShale,которая на этом месторождении в 2002 г. пробурила впервые горизонтальную скважину. Благодарярезкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 годуСША стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более 40 %приходилось на нетрадиционные источники (метан из угольных пластов и сланцевыйгаз). В США разведанные запасы сланцевого газа составляют 24 трлн куб. м.  Крупные залежи сланцевого газа обнаружены вряде государств Европы, в частности, в Австрии, Англии, Венгрии, Германии,Швеции, Украине. В начале апреля 2010 года сообщалось, что в Польше открытызначительные запасы сланцевого газа, освоение которых планировалось в мае тогоже года компанией ConocoPhillips. В середине 2011года американское издание Stratforотмечало, что «даже если поляки и обнаружат огромные запасы сланцевого газа вПомерании, им потребуются десятки миллиардов долларов, чтобы построитьнеобходимую для добычи инфраструктуру, трубопроводы для доставки, объекты дляпроизводства электроэнергии и химические заводы, необходимые, чтобывоспользоваться преимуществами этих запасов». По мнению Stratfor, «прогресс в этом направлении будет измерятьсягодами, возможно десятилетиями». МЭА прогнозирует, что добыча нетрадиционногогаза в Европе к 2030 году составит 15 млрд кубометров в год. Согласно самымоптимистичным из нынешних прогнозов добыча в Европе не превысит 40 млрдкубометров в год к 2030 году. Многие полагают, что такие прогнозы занижены.Китай планирует в 2015 году добыть 6,5 млрд кубометров сланцевого газа. Общийобъём производства природного газа в стране вырастет на 6 % с текущего уровня.К 2020 году Китай планирует выйти на уровень добычи в диапазоне от 60 млрд до100 млрд кубометров сланцевого газа ежегодно.

• заражение грунтовых вод химическими реактивами длягидроразрыва,

• разрушительные процессы в самом грунте и в почве,вплоть до сейсмической нестабильности и землятрясений,

• заражение почвы от слива отработанной воды имножества других сопутствующих технологических факторов,

• загрязнение воздуха  выбросами не только углеводородов, но и  369 веществ (из них более половинытоксичных), входящих в  раствор,закачиваемый для  Fracking- процесса (гидроразрыва),

• проседание почвы в местахгидроразрыва (особенно опасно для Донецкого региона).

 Странно, что гидроразрывсобираются начать именно в Карпатах  -зоне сейсмической нестабильности. Негативную реакцию вызывает у многихспециалистов не только это, но и  то, чтобудет  происходить заражение грунтовыхвод опять же в Прикарпатье и в Донецком регионе, где и сейчас проблема питьевой воды  стоит остро. Есть опасение, что многие  граждане Украины  могут по настоящему возмутиться иразочароваться как  решением власти овыбранном методе добыче без их согласия и без их ознакомления с технологическими подробностями этого  экологически опасного проекта. И все это,несмотря на то, что Интернет просто переполнен информацией  об экологический  опасности подобных проектов, и даже многочисленнымидокументальнымифильмами со свидетельствами  пострадавших от  новой технологии американцев, к примеру,   с демонстрацией  взрывающейся и горящей бурой «питьевой”  воды из крана, погибающих животных, больных людей.

Последнеевремя растут протесты населения ряда стран, правительства которых намерены  заняться добычей сланцевого газа. Дошло дотого, что появился Всемирныйдень противодействия добыче сланцевого газа методом гидроразрыва пластов.  Протесты ширятся не только в США, но уже и вАвстралии.  В Европе  решения о моратории  былиприняты Францией и Болгарией. "Наша акция протеста направлена нетолько против использования методов гидроразрыва пластов при добыче сланцевогогаза, но является и знаком солидарности со всеми остальными экологическимиорганизациями, протестующими 22 сентября по всему миру", - заявилпресс-секретарь болгарского "Зеленого Института" Чиприан Чокан. Он также подчеркнул, что манифестации носят мирный характери направлены лишь на то, чтобы обратить внимание общественности на недопущениеразрушения земляных пластов и загрязнения окружающей среды. ПравительствоРумынии также после выступления населения собирается ввести мораторийна геологоразведку и добычу сланцевого газа. Причиной для такого решенияявляются риски для окружающей среды.  Все чаще  слышатся слова о том, что  добыча сланцевого газа методом гидроразрываграничит с экологическим геноцидом населения. С учетом реакции мировой общественности,может, все же нашей власти остановиться и подумать, проанализироватьпоследствия, подсчитать...

Ацетилен – альтернатива метану. Шагвперед два шага назад (В.И.Ленин).

Проблема диверсификацииуглеводородов необъятна. Можно было бы написать о биогазе, там тоже много проблем. Можно о  пиролизекаменного угля и отработавших свое автомобильных шин. Можно об еще одномрезервном  источнике энергии –отработанном активном иле  очистных  сооружений мегаполиса (я писал как-то, что внашем регионе предложен ряд новых вариантов решения проблемы, основанных наиндустриально – аграрном симбиозе, технология наша и Г.Лобача.), но это –предмет отдельного разговора. Дальше хочу обсудить, все же более интересные мне,проблемы сырья для  производстворганического синтеза.

До  газового и нефтяного бума  середины прошлого века нашапромышленность  была ориентирована наиспользование в качестве источника углерода  каменного угля,  недостатка которого у нас и ранее, и сейчаснет.    Украине досталась мощная коксохимия,которая и сейчас  работает  достаточно активно. Отрадно, что дажеперестали сжигать в факелах, отапливая атмосферу, коксовый газ, а сталииспользовать его в качестве топлива в промышленности. Жаль, правда, что ранееперерабатываемые на нужные органическому синтезу отходы этих производств - фракцию БТКС  (бензол – толуол – ксилол - сольвенты),сейчас перестали разделять на компоненты, и, не особенно утруждая себя, используют для ”разбодяживания” автомобильного  топлива,  делая его токсичным из-за введения внего  бензола и других ароматическихсоединений и появления в выхлопных газах продуктов их неполного сгорания.

Но,кроме коксохимии,  существовала встране  целая подотрасль - ”химияацетилена”, которая покрывала  большуючасть потребностей и основного, и тонкого органического синтеза  в сырье иполупродуктах. Недавно с грустьюпрочел информациюо том, что Черниговскийобластной хозсуд начал ликвидацию бывшего флагмана отрасли Черниговского«Химволокна», которое не способно погасить долги перед кредиторами. Ужеи олигархи понимают, что для   возрожденияэкономики  Украины крайне необходимовозрождение производств органического синтеза и бизнесменДмитрий Фирташ еще в мае  сообщил о том,что намерен реанимировать черниговский  завод. «Мы намерены серьезно занятьсянаправлением нефтехимии. На семь-восемь лет программа по этому секторупотребует $2-2,3 млрд. Мы хотим увеличить и расширить линейку продуктов: метил,пропилен, этилен, полистиролы, а также капролактам, химические волокна”.  Казалось бы, с чего это я перескочил  с диверсификации  источниковэнергии  на  органический синтез.  Да, дело в том, что  до последнего времени  эта отрасль была ориентирована наиспользование в качестве сырья природного газа и  его основной составляющей - метана.  Поэтому попытки диверсификации углеводородного сырья для энергетики не могут не заинтересовать химиков,где тот же природный газ был основным сырьем  не только для производствасинтез - газа и удобрений из него, но  идля  производств органическогосинтеза.  В этой связи, грех ненапомнить, что до нефтяного и газового ажиотажа середины прошлого века основнымсырьем  для промышленности органическогосинтеза был  совсем другой  продукт – ацетилен.

Производствокарбида кальция – традиционногоосновного  источника  ацетилена - в Украине практическиотсутствует.  Нашел одну фирму “ЛАНГ” для производства сварочногоацетилена в г. Могилев - Подольский и в г. Кременчуг, которая  осуществляет деятельность по продаже карбидакальция собственного производства (свой карбидный завод на 10 печей мощностью750 тонн, который работает на рынке Украины 12 лет) и торгует карбидом кальциядругих производителей (Румыния, Польша, Чехословакия, Казахстан – Темиртау,Россия – Усолье Сибирское). И еще нашел  одну фирму производства сварочного ацетилена -“Дамал” (гг.Киев, Ровно)”. Итак, ацетилен - самое распространенное горючее,используемое в процессах газопламенной обработки (сварки, резки металлов).Показателем эффективной мощности горючего газа является его теплотворнаяспособность (это количество теплоты в килоджоулях, получаемое при полномсгорании 1м3 газа) и температура пламени. В сравнении с пропан- бутаномтеплотворная способность ацетилена выше в 2,4 раза, температура в 1,3 раза,расход кислорода меньше в 3,5 раза. Исходя из вышеприведенных показателей,видно, что производительность и эффективность сварки и резки металлов при егоиспользовании  увеличивается примерно на50-90 %. Побочным продуктом при использовании карбида кальция для производстваацетилена  является карбидная известь  (карбидный ил, известь гашеная, пушенка),которую  используют для приготовлениястроительных известковых растворов;  каккомпонент для изготовления строительных блоков, бетона, силикатного  кирпича, цемента;  для укрепления грунта при строительстве дорог,парковых площадок, а в  сельскомхозяйстве -  для раскисления почвы; вкачестве удобрения под косточковые деревья (вишня, слива); для обеззараживанияземли в теплицах и парниках;  для побелкистволов деревьев. И все это – при цене 7 грн/тн. Все, написанное в этомабзаце, знаю не понаслышке, так как   вмолодости долгое время был  в руководствеодного из крупнейших в бывшем Союзе карбидном заводе -  Карагандинскомзаводе  синтетического каучука вТемиртау. Там как раз и производился и сейчас производится (завод теперьназывается “ПО Карбид”) карбидный ацетилен  – лучшее сырье для  работы промышленности органического синтеза.  Этот  завод всегда удивлял меня чрезвычайно широкойноменклатурой выпускаемой продукции, относящейся к  органическому синтезу.  Из карагандинских шахт привозили уголь,вернее, из Казахстанской Магнитки – кокс, из ближайшего карьера – известняк. А дальше известняк обжигали до окиси кальция, ее смешивали скоксом,  в электропечах (аналогичных той,что работает новом заводе  В.Пинчука, помоему даже той же итальянской фирмы)  получали карбид кальция,затем  в генераторах ацетилена (типа “вода на карбид”)  получали ацетилен, из него – ацетальдегид,затем уксусную кислоту, виниловые эфиры, этилацетат,  дивинил, поливиниловый спирт, синтетическийкаучук и  др.). Легко можно получить дальше ацетон,искусственные смолы и этиловый или винный спирт. Одной из важнейших областейприменения ацетилена является использование его в качестве сырья для получениясинтетического каучука.

Впоследние годы, ацетилен нашел другую чрезвычайно большую область применения -для получения из него ряда новых органических продуктов, которые в свою очередьнаходят широкое применение в различных областях современной промышленности. Важнейшимииз них являются химические соединения ацетилена с хлором. Эти соединенияжидкости, превосходно растворяющие жиры, масла, смолу и другие органическиесоединения. Они хорошо растворяют также серу, фосфор и ряд неорганическихсолей. Поэтому они с успехом заменяют бензин и сероуглерод при экстракции жирови имеют преимущество перед последними в том отношении, что являются неогнеопаснымипродуктами.

Производствокарбида кальция термической реакцией между антрацитом или коксом и окисьюкальция имеет широкое распространение. Так, в 1965 г. для этих целейпотреблялось более 2 500 000 т кокса во всем мире, из которых, вероятно, от 800до 900 тыс. т в странах Западной Европы. Вопрос о развитии производства карбидакальция в Украине в ближайшие годы требует глубокой проработки. С однойстороны, во многих случаях ацетилен может быть заменен этиленом, который болееэкономичен. Кроме того, с производством ацетилена  карбидным процессом конкурируют другиепроцессы, принцип которых - пиролиз таких углеводородов, как метан, этан илегкие бензины. Этот пиролиз может происходить при внешнем обогреве, частичномсгорании или под действием электрического тока в форме дуги или разряда. Этипроцессы обычно дают смеси ацетилена и этилена, пригодные для использования. Ноэти процессы недостаточно отработаны и надежны, и для нашей страны  прямое получение ацетилена через карбид можетоказаться выгоднее в связи с  дешевизнойсырья и  избытком электроэнергии,производимой в нашей стране.

Почему я обо всем этом пишу? Дело в том, что по очень простой технологии, на сравнительнонедорогом и достаточно простом и по конструкции, и в эксплуатации оборудовании изацетилена получают и сегодня  впромышленных масштабах  продуктыорганического синтеза, производства которых сегодня отсутствуют в Украине. Мало того,  если мои коллеги по основному виду деятельности,  вспомнят работы вековойдавности великого русского химика Алексея ЕвграфовичаФаворскогоили хотя бы  просмотрят великолепныйобзор  проф. Темкина О.Н «Химия ацетилена”(легко скачивается из Интернета), то поймут,что  на базе ацетилена, в самом деле,можно  решить все вопросы сырья дляреанимации и дальнейшего развития промышленности органического синтеза. Ведь, сегодня  в мире успешно и эффективно работают промышленныепроизводства ацетиленовой сажи и  таких продуктов органического синтеза как синтетическийкаучук, акрилонитрил, этилен, винилхлорид, ацетон, стирол, искусственные смолы,хлорпроизводные ацетилена, уксусная кислота. Кроме того, во многих случаяхокажется возможным решить и проблему альтернативного природному газу  сырья для  удовлетворения спроса на топливно-энергетические ресурсы.