Авторские блоги и комментарии к ним отображают исключительно точку зрения их авторов. Редакция ЛІГА.net может не разделять мнение авторов блогов.
10.10.2012 12:08

Диверсификация углеводородного сырья

Профессор Украинского государственного химико-технологического университета

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

В последнее время власть поняла, наконец, что в условиях рыночной экономики не стоит ждать поблажки от   владельцев ресурсов нефти и газа.  А все, кроме власти,  уже давно поняли, что не  (или не только!)  “Юлины происки”  являются основной причиной  десятикратного повышения стоимости газа и  значительного повышения стоимости нефти  в последние годы,  а рост потребности в этих энергоресурсах, связанный с  техническим прогрессом и глубокими  социальными изменениями в   жизни  общества, а также алчность олигархического  капитала, сросшегося с той 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 рынков сбыта, освоение новых видов производств с целью повышения эффективности производства, получения экономической выгоды, предотвращения банкротства. Столь же успешно, как в производстве, можно делать изменения  на рынке энергетического сырья. Не будем, по крайней  мере  здесь,  говорить о  не совсем новых, но ранее 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 не исчерпаны. 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 органический синтез -  многотоннажное промышленное производство органических соединений на основе углеводородного сырья (нефть, газ, уголь) и продуктов его переработки. В отличие от тонкого органического синтеза, производство продукции основного органического синтеза, как правило, представляет собой непрерывный процесс, реализованный на крупных производственных комплексах с агрегатами большой единичной мощности (до 1000 тыс. тонн в год и выше). По виду используемого исходного природного сырья и технологии его переработки основной органический синтез включает в себя: нефтехимическое производство — переработка нефти и газа и  коксохимическое производство — переработка угля.

Основными продуктами первичной переработки углеводородного сырья, служащими основой для дальнейшего органического синтеза, являются: предельные инепредельные углеводороды, ароматические углеводороды, синтез-газ и т.д.  По назначению продукция основного органического синтеза делится на две большие группы: полупродукты, служащие для дальнейшего синтеза других веществ, и  конечные продукты или продукты целевого назначения. 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, что страна   не производит изделия  из полимерных материалов,  моющие средства и даже  всякие ХСЗР и другую бытовую химию. Нет, вроде  на  рынке есть  такая не только импортная, но и отечественная продукция. Но трагедия в том,  что ”отечественной”  в ее производстве является, чаще всего,   лишь последняя, заключительная стадия – к примеру, 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.

Сложившаяся ситуация  привела к катастрофической для потребителя дороговизне химических товаров, наводнению потребительского рынка  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  первые стадии  производств органического синтеза остались после развала Союза за пределами Украины, а также на нынешнюю дороговизну  углеводородного сырья.  Круг замкнулся – и для энергетики, и для возрождения 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?

Наблюдая за поисками властью альтернативных источников  углеводородного сырья, не могу не оценить положительно ту  энергию и широкий 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 методы переработки  органических составляющих  бытовых отходов,  переработка  отработавших свое автомобильных шин и других промышленных органических отходов,  газификация угля, водоугольное топливо. Список можно продолжить, но уже и так ясно, что  намерения у власти решить проблему энергоресурсов есть.  Однако, на мой взгляд, эти намерения  часто заканчиваются ничем ввиду игнорирования концепции устойчивого развития и  самоуверенности власти, уверенности в непогрешимости принятых ею  без необходимой 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 устойчивости развития, трудно ожидать появления выверенных эффективных решений. К сожалению,  и наша 4-я власть  работает пока крайне   непрофессионально – нет критического анализа, аналитических обзоров  проблемы, не привлекаются  все-таки оставшиеся в стране, правда немногочисленные, специалисты по этой проблематике. Обычно журналисты ограничиваются только скупой информацией об уже принятых властью решениях. Но, ведь, мало проинформировать о политических или экономических аспектах  вопросов диверсификации. Ведь, приходится выбирать 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 оборудования и  методов воздействия на систему на базе   системного анализа ,    концепции устойчивого развития и использования современных информационных технологий.

В качестве примера, могу привести совсем свежий пример, который касается  использования в качестве альтернативного,  так называемого сланцевого газа. Для добычи сланцевого газа используют горизонтальное бурение (англ. directional drilling ), гидроразрыв пласта (англ. hydraulic fracturing ) и сейсмическое моделирование 3 D GEO (когда при  решении задач выбора оптимальных конструкций скважин и схемы возможно смоделировать необходимые технологические и геологические особенности работы скважин, в том числе со сложной траекторией). Кстати, аналогичные технологии добычи 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 проблемой шахтного метана) власть не отдала предпочтение, а ”загорелась” идеей  добычи сланцевого газа.  Нет ли и здесь коррупционной составляющей?

Хотя сланцевый газ содержится в небольших количествах (0,2 — 3,2 млрд м?/км?), но за счет вскрытия больших площадей можно получать значительное количество такого газа. Ресурсы сланцевого газа в мире составляют 200 трлн куб. м. По оценке IHS CERA , добыча сланцевого газа в мире к 2018 году может составить 180 млрд кубометров в год. В настоящее время сланцевый газ является региональным фактором, который имеет значительное влияние только на рынок стран Северной Америки. В числе факторов, положительно влияющих на перспективы добычи сланцевого газа: близость месторождений к рынкам сбыта; значительные запасы; заинтересованность властей ряда стран в снижении зависимости от импорта топливно-энергетических ресурсов. В то же время, у сланцевого газа есть ряд недостатков, негативно влияющих на перспективы его добычи в мире. Среди таких недостатков: относительно высокая себестоимость; непригодность для транспортировки на большие расстояния; быстрая истощаемость месторождений; низкий уровень доказанных запасов в общей структуре запасов; значительные экологические риски при добыче.

Несколько слов об истории вопроса. Сланцевый природный газ (англ. natural shale gas ) — природный газ, добываемый из горючих сланцев, который состоит преимущественно из метана.  Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США еще в 1821 году Вильямом Хартом ( William Hart ) во Фредонии, 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 газа было начато компанией Devon Energy в США в начале 2000-х на месторождении Barnett Shale , которая на этом месторождении в 2002 г. пробурила впервые горизонтальную скважину. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более 40 % приходилось на нетрадиционные источники (метан из угольных пластов и сланцевый газ). В США разведанные запасы сланцевого газа составляют 24 трлн куб. м.  Крупные залежи сланцевого газа обнаружены в ряде государств Европы, в частности, в Австрии, Англии, Венгрии, Германии, Швеции, Украине. В начале апреля 2010 года сообщалось, что в Польше открыты значительные запасы сланцевого газа, освоение которых планировалось в мае того же года компанией ConocoPhillips . В середине 2011 года американское издание Stratfor отмечало, что «даже если поляки и обнаружат огромные запасы сланцевого газа в Померании, им потребуются десятки миллиардов долларов, чтобы построить необходимую для добычи инфраструктуру, трубопроводы для доставки, объекты для производства электроэнергии и химические заводы, необходимые, чтобы воспользоваться преимуществами этих запасов». По мнению Stratfor , «прогресс в этом направлении будет измеряться годами, возможно десятилетиями». МЭА прогнозирует, что добыча нетрадиционного газа в Европе к 2030 году составит 15 млрд кубометров в год. Согласно самым оптимистичным из нынешних прогнозов добыча в Европе не превысит 40 млрд кубометров в год к 2030 году. Многие полагают, что такие прогнозы занижены. Китай планирует в 2015 году добыть 6,5 млрд кубометров сланцевого газа. Общий объём 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 до 100 млрд кубометров сланцевого газа ежегодно.

Наша власть решила не отставать от  других в  поиске  оптимального для нас  варианта  добычи и использования сланцевого газа для  диверсификации углеводородного сырья. В 2010 году Украина выдала лицензии на разведку сланцевого газа для Exxon Mobil и Shell .  В мае 2012 года стали известны победители конкурса по разработке Юзовской (Донецкая область) и Олесской (Львовская область) газовых площадей. Как известно, буквально днями был  подписан контракт на добычу сланцевого газа в Украине с  выигравшими тендер компаниями Shell и Chevron  (гидроразрыв пласта –направление их деятельности). Ожидается, что вскоре собираются начать уже  промышленную добычу сланцевого газа на этих участках. Добыча сланцевого газа предусматривает использование технологии гидроразрыва, когда воду используют для вскрытия пластов камня и высвобождения заключенного в них газа. Между тем, экологические аспекты этого вопроса практически не обсуждался достаточно широкими кругами общественности, да и о мнении специалистов мало кому известно.  В то же время, широко  известно о возможных, даже наивероятнейших последствиях, которые следуют после добычи сланцевого газа с помощью выбранного выигравшими тендер фирмами метода  гидроразрыва сланцевого пласта:

заражение грунтовых вод химическими реактивами для гидроразрыва,

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

заражение почвы от слива отработанной воды и множества других сопутствующих технологических факторов,

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

  проседание почвы в местах гидроразрыва (особенно опасно для Донецкого региона).

 Странно, что гидроразрыв собираются начать именно в Карпатах  - зоне сейсмической нестабильности. Негативную реакцию вызывает у многих специалистов не только это, но и  то, что будет  происходить заражение грунтовых вод 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 и разочароваться как  решением власти о выбранном 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 многочисленными документальными фильмами со свидетельствами  пострадавших от  новой технологии американцев, к примеру,   с демонстрацией  взрывающейся и горя щ ей бурой « питьевой  воды из крана, погибающих животных, больных людей.

Последнее время растут протесты населения ряда стран, правительства которых намерены  заняться добычей сланцевого газа. Дошло до того, что появился Всемирный день противодействия добыче сланцевого газа методом гидроразрыва пластов.  Протесты ширятся не только в США, но уже и в Австралии.  В Европе  решения о моратории  были приняты Францией и Болгарией. "Наша акция протеста направлена не только против использования методов гидроразрыва пластов при добыче сланцевого газа, но является и знаком солидарности со всеми остальными экологическими организациями, протестующими 22 сентября по всему миру", - заявил пресс-секретарь болгарского "Зеленого Института" Чиприан Чокан. Он также подчеркнул, что манифестации носят мирный характер и направлены лишь на то, чтобы обратить внимание общественности на недопущение разрушения земляных пластов и загрязнения окружающей среды. Правительство Румынии также после выступления  населения собирается ввести мораторий на геологоразведку и добычу сланцевого газа. Причиной для такого решения являются риски для окружающей среды.  Все чаще  слышатся слова о том, что  добыча сланцевого газа методом гидроразрыва граничит с экологическим геноцидом населения. С учетом реакции мировой общественности, может, все же нашей власти остановиться и подумать, проанализировать последствия, подсчитать...

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

Проблема диверсификации углеводородов необъятна. Можно было бы написать  о биогазе, там тоже много  проблем. Можно о  пиролизе каменного угля и отработавших свое автомобильных шин. Можно об еще одном резервном  источнике энергии – отработанном активном иле  очистных  сооружений мегаполиса (я писал как-то, что в нашем регионе предложен ряд новых вариантов решения проблемы, основанных на индустриально – аграрном симбиозе, технология наша и Г.Лобача.), но это – предмет отдельного разговора. Дальше хочу обсудить, все же более интересные мне, проблемы сырья для  производств органического синтеза.

До  газового и нефтяного бума  середины прошлого века наша промышленность  была ориентирована на использование в качестве источника  углерода  каменного угля,  недостатка которого у нас и ранее, и сейчас нет.    Украине досталась мощная коксохимия, которая и сейчас  работает  достаточно активно. Отрадно, что даже перестали сжигать в факелах, отапливая атмосферу, коксовый газ, а стали использовать его в качестве топлива в промышленности. Жаль, правда, что ранее перерабатываемые 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 в него  бензола и других ароматических соединений и появления в выхлопных газах  продуктов их неполного сгорания.

Но, кроме коксохимии,  существовала в стране  целая подотрасль - ”химия ацетилена”, которая покрывала  большую часть потребностей и основного, и тонкого  органического синтеза  в сырье и полупродуктах. Недавно с грустью прочел информацию о том, что Черниговский областной хозсуд начал ликвидацию бывшего флагмана отрасли Черниговского «Химволокна», которое не способно погасить долги перед кредиторами. Уже и олигархи понимают, что для   возрождения экономики  Украины крайне необходимо возрождение производств органического синтеза и бизнесмен Дмитрий Фирташ еще в мае  сообщил о том, что намерен реанимировать черниговский  завод. «Мы намерены серьезно заняться направлением нефтехимии. На семь-восемь лет программа по этому сектору потребует $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  источников энергии  на  органический синтез.  Да, дело в том, что  до последнего времени  эта отрасль была ориентирована на использование 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 производства синтез - газа и удобрений из него, но  и для  производств органического синтеза.  В этой связи, грех не напомнить, что до нефтяного и газового ажиотажа середины прошлого века основным сырьем  для промышленности органического синтеза был  совсем другой  продукт – ацетилен.

Производство карбида кальция – традиционного основного  источника  ацетилена - в Украине практически отсутствует.  Нашел одну фирму “ЛАНГ” для производства сварочного ацетилена в г. Могилев - Подольский и в г. Кременчуг, которая  осуществляет деятельность по продаже карбида кальция собственного производства (свой карбидный завод на 10 печей мощностью 750 тонн, который работает на рынке Украины 12 лет) и торгует карбидом кальция других 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 теплотворная способность (это количество теплоты в килоджоулях, получаемое при полном сгорании 1м3 газа) и температура пламени. В сравнении с пропан- бутаном теплотворная 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 его использовании  увеличивается примерно на 50-90 %. Побочным продуктом при использовании карбида кальция для производства ацетилена  является карбидная известь  (карбидный ил, известь гашеная, пушенка), которую  используют для приготовления строительных известковых растворов;  как компонент для изготовления строительных блоков, бетона, силикатного  кирпича, цемента;  для укрепления грунта при строительстве дорог, парковых площадок, а в  сельском хозяйстве -  для раскисления почвы; в качестве удобрения под косточковые деревья (вишня, слива); для обеззараживания земли в теплицах и парниках;  для побелки стволов деревьев. И все это – при цене 7 грн/ тн. Все, написанное в этом абзаце, знаю не понаслышке, так как   в молодости долгое время был  в руководстве одного из крупнейших в бывшем Союзе  карбидном заводе -  Карагандинском заводе  синтетического каучука в Темиртау. Там как раз и производился и сейчас производится (завод теперь называется ПО Карбид ) карбидный ацетилен  – лучшее сырье для  работы промышленности органического синтеза.   Этот  завод всегда удивлял меня чрезвычайно широкой номенклатурой 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 с коксом,  в электропечах (аналогичных той, что работает новом заводе  В.Пинчука, по моему 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, синтетический каучук и   др.).  Легко можно получить дальше ацетон, искусственные смолы и этиловый или винный спирт. Одной из важнейших областей применения ацетилена является использование его в качестве сырья для получения синтетического каучука.

В последние годы, ацетилен нашел другую чрезвычайно большую область применения - для получения из него ряда новых органических продуктов, которые в свою очередь находят широкое применение в различных областях современной промышленности. Важнейшими из них являются химические соединения ацетилена с хлором. Эти соединения жидкости, превосходно растворяющие жиры, масла, смолу и другие органические соединения. Они хорошо растворяют также серу, фосфор и ряд неорганических солей. Поэтому они с успехом заменяют бензин и сероуглерод при экстракции жиров и имеют преимущество перед последними в том отношении, что являются неогнеопасными продуктами.

Производство карбида кальция термической реакцией между антрацитом или коксом и окисью кальция имеет широкое распространение. Так, в 1965 г. для этих целей потреблялось более 2 500 000 т кокса во всем мире, из которых, вероятно, от 800 до 900 тыс. т в странах Западной Европы. Вопрос о развитии производства карбида кальция в Украине в ближайшие годы требует глубокой проработки. С одной стороны, во многих случаях ацетилен может быть заменен этиленом, который более экономичен. Кроме того, с производством ацетилена  карбидным процессом конкурируют другие процессы, принцип которых - пиролиз таких углеводородов, как метан, этан и легкие бензины. Этот пиролиз может происходить при внешнем обогреве, частичном сгорании или под действием электрического тока в форме дуги или разряда. Эти процессы обычно дают смеси ацетилена и этилена, пригодные для использования. Но эти процессы недостаточно отработаны и надежны, и для нашей страны  прямое получение ацетилена через карбид может оказаться выгоднее в связи с  дешевизной сырья и  избытком электроэнергии, производимой в нашей стране.

Почему я обо всем этом пишу ? Дело в том, что 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  продукты органического синтеза, производства которых  сегодня отсутствуют в Украине. Мало того,  если  мои коллеги по основному виду  деятельности,  вспомнят работы вековой давности великого русского химика Алексея Евграфовича Фаворского или хотя бы  просмотрят великолепный обзор  проф. Темкина О.Н « Химия ацетилена” (легко скачивается из Интернета), то поймут, что  на базе ацетилена, в самом деле, можно  решить все вопросы сырья для реанимации и дальнейшего развития  промышленности органического синтеза. Ведь, сегодня  в мире успешно и эффективно работают промышленные производства ацетиленовой сажи и  таких продуктов органического синтеза как синтетический каучук, акрилонитрил, этилен, винилхлорид, ацетон, стирол, искусственные смолы, хлорпроизводные ацетилена, уксусная кислота. Кроме того, во многих случаях окажется возможным решить и проблему альтернативного природному газу  сырья для  удовлетворения спроса на топливно-энергетические ресурсы.

 

 

Если Вы заметили орфографическую ошибку, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Последние записи
Контакты
E-mail: blog@liga.net