Основные виды сырья и технологии переработки нефтехимического и хлорорганического комплекса // Винокуров М.А., Суходолов А.П. Экономика Иркутской области

Вы здесь

Версия для печатиSend by emailСохранить в PDF

Дореволюционная российская химическая промышленность почти полностью зависела от ввоза сырья. Калийные соли, например, завозились из Германии, фосфориты — из Северной Африки (из Марокко и Алжира), селитра — из Южной Америки (Чили). В настоящее время отрасль практически не зависит от импорта, а на территории России разведаны громадные запасы апатитов, фосфоритов, поваренной соли, известняка, серы и многих других видов полезных ископаемых.

Самые эффективные в стране минерально-сырьевые, лесные, водные и топливно-энергетические ресурсы сосредоточены в Восточной Сибири. Здесь имеются наиболее благоприятные предпосылки для развития химической промышленности. Создаваемые в регионе предприятия могут использовать богатейшие месторождения поваренной и калийной солей, химически чистых известняков, апатитов и фосфоритов, минеральных красок, различных углей и даже местные ресурсы нефти и природного газа, запасы которых разведаны в пределах Сибирской платформы.

В настоящее время в качестве основного сырья предприятия комплекса применяют западносибирскую нефть и черемховский уголь (АНХК), поваренную соль Усольского и Зиминского месторождений (усольское и саянское хлорные производства), известняк Билютинского месторождения Республики Бурятии (усольский «Химпром»), отходы лесозаготовки и лесопереработки (гидролизные заводы). В перспективе возможно использование калийной соли и природного газа, добыча которых намечается в Иркутской области.

Очень важно, что основные виды сырья и топливно-энергетических ресурсов располагаются в непосредственной близости от действующих химических производств: уголь и известняк — в сотнях километров, поваренная соль — буквально на территории предприятий. При этом эффективность производства химической продукции на базе поваренной соли и химически чистых известняков определяется весьма благоприятными технико-экономическими условиями их добычи и наличием в районе дешевых топливно-энергетических и водных ресурсов.

Переработка угольного сырья

Как известно, уголь может употребляться не только в качестве энергетического топлива, но и как ценное сырье для химической промышленности.

Содержащиеся в нем углеводороды (химические соединения углерода с водородом) при нагревании без доступа воздуха не сгорают, а выделяются из угля в виде газа (при небольшом нагреве) или жидких фракций (при высокой температуре).

При относительно небольшом нагреве (до 500-600 °С) — полукоксовании — из угля выделяются газообразные (первичный газ) и легкие жидкие (первичная смола) углеводороды. Эта смесь при охлаждении по цвету и вязкости напоминает нефть. В ней много фенола — ценного сырья для производства пластмасс, красителей и лекарственных веществ. В первичном газе содержится газовый бензин.

При более высокой температуре нагрева (до 900-1000 °С, без доступа воздуха) — коксовании — из угля выделяется коксовый газ, содержащий пары каменноугольной смолы и ряда других ценных для химической промышленности веществ (этилена, метана, окиси углерода и др.). Из каменноугольной смолы, в свою очередь, выделяют легкие, средние и тяжелые масла, из которых тоже получают ценные химические продукты (бензол, фенол, нафталин и др.).

Процесс коксования осуществляется в коксовых печах, объединенных, как правило, в так называемые коксовые батареи (по 50-80 печей).

До середины 1950-х гг. уголь Черемховского месторождения служил основным видом сырья при производстве жидкого моторного топлива на Ангарском комбинате. В процессе полукоксования из него вырабатывали аммиак, применяемый при выработке азотных удобрений — аммиачной селитры, мочевины, аммиачной воды. Ангарский коксогазовый завод являлся основным источником углеводородного сырья и топливного газа для производства продукции органического синтеза. С началом поставки нефти для этих целей начали использовать нефтезаводские газы, на основе которых стали получать этилен, аммиак и метанол.

Кроме того, уголь применялся в качестве сырья на Черемховском заводе полукоксования, построенном в 1942-1945 гг. Позднее, в 1965 г., сюда из Иркутска был переведен завод «Лакокраска», который как сырье для производства красителей также использовал продукты полукоксования.

В перспективе, при наращивании объемов добычи угля, целесообразно развивать технологии его химической переработки. Например, на основе современных технологий из угля можно получать достаточно эффективное и транспортабельное, весьма экологичное, высококалорийное твердое топливо, а также искусственное жидкое топливо и горючий газ.

Переработка нефти

Нефть представляет собой сложную смесь жидких углеводородов. Как и уголь, она является прекрасным сырьем для химической промышленности. Из нефти получают тысячи наименований разнообразной продукции и полуфабрикатов.

На перерабатывающем заводе в Ангарске нефть сначала разделяют нагреванием на фракции (этот процесс называется перегонкой). В каждую из фракций входят углеводороды, близкие по температуре кипения. Например, первая фракция — бензин и легкие углеводороды. Затем идут лигроин, керосин, газойль, соляр, смазочные масла. Последняя фракция  — мазут и гудрон.

Перегонку осуществляют в ректификационных колоннах (высотой с 10-этажный дом), где нагретая до 300-325 °С нефть разделяется на отдельные продукты. При этом более легкие пары (газы и бензин) поднимаются на самый верх; ниже конденсируются нары углеводородов, кипящих при 200-250 °С (керосин); внизу остаются самые тяжелые фракции (мазут) с температурой кипения выше 300 °С.

Ректификационная установка работает непрерывно. Получаемые с ее помощью нефтепродукты выводятся по трубопроводам и направляются на дальнейшую переработку. Например, из мазута дополнительной перегонкой получают различные смазочные масла и битумы.

Для увеличения выхода светлых нефтепродуктов в 2-3 раза применяют химические способы переработки нефти: крекинг- расщепление органических веществ при воздействии высокого давления и температуры, и пиролиз - разложение только при высокой температуре. На практике это выглядит так: нефть (или одна из ее фракций) перегоняется при повышенном (до 5 МПа) давлении и высокой (450-550 °С) температуре, благодаря которым происходит расщепление (разложение) тяжелых и сложных молекул углеводорода, входящего в состав мазута, на более легкие и менее сложные.

Получаемые при пиролизе и крекинге газы (пропилен, этилен и ацетилен) используются в качестве сырья в процессах органического и хлорорганического синтеза.

Эффективность крекинга и пиролиза существенно повышается в присутствии катализаторов - алюмосиликатов. К примеру, каталитический крекинг позволяет получить из 1 т солярового масла до 0,8 т высококачественного бензина и керосина при меньшем давлении и при более низких температурах.

Выход высококачественного бензина можно увеличить, применяя так называемый каталитический риформинг - переработку нефтепродуктов, в результате которой молекулы тяжелых углеводородов преобразуются в более легкие, проходя перед подачей в ректификационную колонну специальную камеру (с температурой 500 °С, повышенным давлением и катализатором).

В нефтехимическом комплексе Иркутской области нефть является основным видом сырья. По своей стоимости и объемам поставок (измеряемым десятками миллионов тонн) она занимает первое место среди других видов химического сырья. На Ангарском нефтеперерабатывающем заводе из нее получают светлые сорта моторного топлива и топочный мазут. Полупродукты нефтепереработки служат сырьем для других химических производств хлорорганического   синтеза, производства минеральных удобрений, синтетических смол, спиртов и др.

Ангарский нефтеперерабатывающий завод является вторым по мощности (после Омского) перерабатывающим предприятием России. Он способен ежегодно перерабатывать до 25 млн. т сырой нефти (примерно столько же, сколько в целом в СССР перед войной). Вначале нефть завозили по железной дороге в цистернах из Башкирии. С 1964 г. ее стали поставлять по нефтепроводу Туймазы — Омск — Ангарск, по которому с 1966 г. начала поступать и тюменская нефть.

Использование «давальческой» нефти было оправдано ввиду ориентации размещения нефтеперерабатывающих предприятий на районы потребления нефтепродуктов, вследствие возможности эффективной переработки получающихся отходов и попутных продуктов путем создания соответствующих мощностей, а также благодаря наличию в регионе значительных высокоэффективных топливно-энергетических и водных ресурсов.

С 1990 по 1995 г. объем поставок нефти в Ангарск снизился на 25 % (табл. 18.3). Это было обусловлено рядом причин: уменьшением нефтедобычи в Западной Сибири, снижением дебитов и обводнением скважин, сокращением платежеспособного спроса на нефть, кризисом неплатежей внутри страны и более выгодными условиями поставки сырой нефти за рубеж. Сбои в поставках нефти на АНХК влияют на ритмичность работы всего Ангарско-Усольско-Саянского химического комплекса, создают проблемы в обеспечении нефтепродуктами районов Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Таблица 18.3. Динамика переработки нефти Ангарской нефтехимической компанией, млн. т

1990

1991

1992

1993

1994

1995

22,5

22,2

20,4

17,5

17,0

16,9

Уменьшение объема переработки нефти привело к снижению эффективности использования перерабатывающих мощностей. Так, если в 1985 г. выход светлых нефтепродуктов на Ангарском нефтеперерабатывающем заводе составлял 75 %, то в 1995 г. он сократился до 65 % при одновременном увеличении выхода топочного мазута (табл. 18.4).

В этой связи возникает необходимость вовлечения в оборот местных нефтяных ресурсов. Наиболее перспективным является Верхнечонское нефтегазоконденсатное месторождение. В будущем возможно освоение запасов нефти Республики Саха (Якутии). При этом целесообразна прокладка единого нефтепровода, что снизит себестоимость нефтепродуктов и  сократит сроки освоения месторождений. Суммарная добыча нефти в Восточной Сибири может достигать 15-20 млн. т в год, что сопоставимо с потребностью всего Ангарского нефтеперерабатывающего комплекса.

Таблица 18.4. Производство нефтепродуктов Ангарской нефтехимической компанией, 1994 г.

Нефтепродукт

млн. т

Бензин автомобильный

Дизельное топливо и авиационный керосин

Топочный мазут

Прочие

2,6

5,7

4,9

1,5

Всего

14,7

При освоении местных нефтяных ресурсов осуществимы два сценария развития. Первый предполагает поставку нефти на переработку по трубопроводу в Ангарск, второй строительство нового нефтеперерабатывающего завода в пределах Верхнеленского ТПК.

При реализации первого сценария следует учитывать, что восточносибирская нефть по ряду показателей отличается от поставляемой в настоящее время на АНХК западносибирской — выход светлых нефтепродуктов из нее на 15% ниже. Поэтому необходима реконструкция мощностей Ангарского нефтеперерабатывающего завода, не готового в настоящее время перерабатывать верхнечонскую и якутскую нефть.

При реализации второго сценария появятся условия для создания в районе Киренска собственного нефтеперерабатывающего производства, способного обеспечивать светлыми нефтепродуктами территории Ближнего Севера и зоны БАМа. На базе подобного производства и запасов калийной соли Непского бассейна в перспективе возможно развитие электрохимии и организация производства поливинилхлоридной смолы и пластмасс.

Выработка и использование газового сырья

Предприятия комплекса вырабатывают и используют разнообразное газовое сырье. Особо можно выделить ацетилен, этилен, пропилен. В перспективе в качестве сырья целесообразно использование местных ресурсов природного газа.

Ацетилен (НС=СН). Применяется на усольском «Химпроме» как сырье для нужд органического синтеза, в основном для производства винилхлорида (Н2С=СНСl) и получения на его основе поливинилхлорида и других сополимеров. Вырабатывают ацетилен на усольском «Химпроме» из карбида кальция. С началом промышленного освоения местных ресурсов углеводородного сырья появится возможность получать ацетилен из природного газа или заменить его другим газовым сырьем.

Этилен (Н2С=СН2). Основной вид сырья для производства поливинилхлорида (на саянском «Химпроме») и полиэтилена (на АНХК). Он может использоваться и для выработки этилового спирта (потребляемого при изготовлении каучука) и некоторых других продуктов. Этилен — бесцветный газ, один из основных продуктов нефтепереработки. Входит также в состав коксовых газов.

Получают этилен на АНХК, где он в больших количествах (до 20 %) образуется при распаде легких газообразных углеводородов в процессе перегонки нефти (октан распадается на бутан и бутилен, а бутан, в свою очередь, — на этан и этилен).

Этилен поставляют на саянский «Химпром» по этиленопроводу и применяют для синтеза винилхлорида — сырья для производства поливинилхлорида.

Пропилен (СН3СН=СН2). Получают в результате пиролиза нефтепродуктов на Ангарском нефтеперерабатывающем заводе. Доля пропилена в общем объеме газов, образующихся при перегонке нефти, достигает 20 %. Используют пропилен в качестве сырья при синтезе некоторых химических веществ (на АНХК и усольском «Химпроме»). Из него вырабатывают очень важный для промышленности продукт — ацетон, который употребляется при производстве некоторых видов пластмасс, искусственных волокон, глицерина, бездымного пороха, медицинских препаратов и др.

Природный газ. Данный вид сырья пока не используется предприятиями Ангарско-Усольско-Саянского нефтехимического и хлорорганического комплекса. Однако широкомасштабное применение природного газа в энергетике и химической промышленности региона — задача большой экономической важности.

Добыча газа намечается в Иркутской области в ближайшей перспективе. Ежегодная потребность в нем для технологических и энергетических нужд Приангарья оценивается примерно в 5-9 млрд. м3.

Местные запасы природного газа могут стать надежной базой углеводородного сырья для предприятий Ангарска, Усолья-Сибирского и Саянска. Использование их вместо газов, получаемых в процессе первичной и вторичной переработки нефти, существенно удешевит производство, уменьшит зависимость комплекса от сбоев в поставках нефти из Западной Сибири и ослабит влияние постоянно растущей стоимости нефтяного пиролизного сырья, а также ацетилена, производимого из карбида кальция.

Предприятия комплекса могут вырабатывать из местного природного газа самую разнообразную продукцию — аммиак, метанол, этилен и этановые фракции, бутиловые спирты и др. Природный газ способен заменить парафины при производстве белково-витаминных концентратов. Его можно применять при обжиге известняка (производство карбида кальция) и сушке пасты поливинилхлорида вместо пара.

Использование природного газа позволит вытеснить из производства менее технологичные процессы и тем самым существенно повысить его экономичность и экологичность. В частности, возможно устранить такие технологические процессы, как газификация твердого топлива и пиролиз прямогонных бензинов при получении аммиака, метанола и этилена.

Особый интерес представляют крупные запасы газа, сосредоточенные недалеко от индустриально освоенных районов. Прежде всего это относится к Ковыктинскому газоконденсатному месторождению, газ с которого целесообразно поставлять в Ангарск по газопроводу. В перспективе, по уже действующему газопроводу, можно поставлять сырье через Жигаловский район с более отдаленных северных месторождений.

Очень важно, что газ месторождений Сибирской платформы содержит большое количество этана, пропана, бутана и гелия. Это делает его весьма ценным сырьем для химической промышленности. Данные фракции можно выделять на газоперерабатывающих заводах. В частности, этан целесообразно использовать для получения этилена — сырья для некоторых химических производств Ангарска и Саянска, а в дальнейшем — и Усолья-Сибирского. Расчеты показывают, что потенциальных ресурсов этана одного Ковыктинского месторождения будет достаточно для организации крупномасштабного производства этилена. Данное производство способно не только обеспечить существующие мощности по выпуску полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, но и стать основой для создания других этиленпотребляющих предприятий.

Газификация нефтехимического комплекса существенно повлияет на его развитие. Во-первых, целый ряд крупнотоннажных производств сможет перейти на более экономичную (и экологичную) сырьевую базу, что неизбежно снизит потребность в сырой нефти. Во-вторых, будут интенсифицированы многие технологические процессы, что позволит повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции, снизить вредные выбросы и улучшить экологическую обстановку в Приангарье.

Один из этапов газификации связан с переводом на природный газ крупнотоннажного производства метанола на АНХК. Это потребует строительства новых предприятий с использованием современных энергосберегающих технологий. На основе метанола предусматривается выработка нетоксичной добавки к бензинам, что даст возможность перейти к выпуску неэтилированных видов топлива.

Газификация существенно изменит и структуру потребления топлива. При этом газ будет конкурировать в топливном балансе не только с углем, но и с мазутом. Существуют оценки, по которым к 2010 г. доля газа в топливопотреблении региона может сравняться с долей угля и составить примерно 30 %.

Наконец, использование природного газа позволит успешно решить проблему обеспечения этиленом второй очереди саянского «Химпрома», строительство которой намечено в среднесрочной перспективе.

По предварительным оценкам, ввод в хозяйственный оборот месторождения природного газа с добычей и химической переработкой в объеме 5 млрд. м3 будет эквивалентен в условиях Иркутской области переработке 5 млн. т нефти.

Использование минерального сырья

Иркутская область располагает высокоэффективными минерально-сырьевыми ресурсами. Некоторые из них уже применяются в качестве сырья для химической промышленности — поваренная соль (галит) и карбонатные породы (химически чистый известняк). В перспективе возможно использование калийных солей, апатитов и фосфоритов, природных минеральных красителей и др.

Поваренная соль (галит). Содержит ценные для химической промышленности элементы. Служит основным сырьем для получения каустической соды, хлора и натрия. Ее запасы в Приангарье огромны и могут обеспечивать потребности электрохимического производства в течение многих десятилетий.

Для промышленных целей разрабатываются Усольское, Зиминское и Братское месторождения соли. Добыча ведется методом подземного выщелачивания, непосредственно в зоне залегания, вблизи от места переработки. Рассол перечисленных месторождений отличается высоким качеством, почти не содержит технических примесей, не нуждается в сложной и дорогостоящей очистке.

Соляной рассол по трубопроводу поставляют непосредственно на хлорное производство, где путем электролиза получают хлор и каустическую соду. Процесс осуществляется в электролизных ваннах двух типов: с движущимся ртутным катодом, а также с твердым катодом и пористой диафрагмой (диафрагменный метод). Для выработки каустической соды и хлора путем электролиза требуется значительное количество электроэнергии. Поэтому подобные предприятия размещены преимущественно в районах, где имеются запасы данного вида сырья и дешевая электроэнергия.

Производство хлора, каустической соды, соляной кислоты и других хлорсодержащих соединений налажено в Усолье-Сибирском и Саянске. Производство жидкого хлора для нужд целлюлозно-бумажной промышленности имеется в Братске, на хлорном заводе, входящем в состав Братского ЛПК.

Карбонатные породы (химически чистые известняки). Являются сырьем для получения карбида кальция на усольском «Химпроме», где с этой целью в середине 1960-х гг. созданы крупнейшие в стране производственные мощности. Известняк поставляется из Республики Бурятии, с Билютинского месторождения, находящегося в 600 км от химкомбината. Производства по переработке карбонатных пород требуют очень больших затрат энергии, поэтому размещаются вблизи мест ее выработки.

Иркутская область тоже располагает громадными топливно-энергетическими ресурсами и запасами высококачественного карбонатного сырья. Каждое из разведанных в ее пределах месторождений (Усть-Ангинское, Цаган-Ходинское, Малобыстринское и др.) по качеству и запасам известняка не уступает Билютинскому. Однако иркутские месторождения пока менее доступны в транспортном отношении (хотя и находятся ближе к Усолье-Сибирскому) и на них отсутствует необходимая  инфраструктура. Тем не менее, в перепективе здесь возможна добыча сырья, применяемого в химической промышленности при производстве карбида кальция и ацетилена. Кроме того, для обжига известняка возможно привлечение местных ресурсов природного газа.

Апатиты и фосфориты. Могут использоваться при выработке фосфорных удобрений, в частности суперфосфата. Крупнейшие в России запасы данного сырья, обнаруженные в Иркутской области, создают благоприятные предпосылки для успешного развития в регионе суперфосфатной промышленности. Получение 1 т суперфосфата требует такого же количества фосфоритов и примерно 0,4 т серной кислоты. Учитывая, что серная кислота малотранспортабельна, при суперфосфатных заводах, как правило, проектируются цехи по ее производству.

Калийная соль. Является сырьем для развития промышленности калийных удобрений. Дореволюционная Россия удовлетворяла потребность в калийных удобрениях исключительно за счет импорта. К настоящему времени на территории России выявлены громадные запасы калийных солей, в том числе в Иркутской области. Для развития калийной промышленности не нужно большого количества энергии, ее предприятия целесообразно размещать вблизи источников сырья.

Прочие. К прочим видам сырья можно отнести серу, минеральные краски, асбест, тальк, цеолиты и др.

Сера используется на АНХК при производстве серной кислоты, необходимой для выпуска целого ряда химических продуктов — минеральных удобрений, взрывчатых веществ, искусственных волокон, красок и др. Месторождения самородной серы известны в Иркутской области. Однако целесообразнее завозить ее из других районов России или употреблять в качестве сырья сернистые соединения, образующиеся при сжигании углей на мощных ТЭЦ.

В регионе разведаны запасы минеральных красок. Эти запасы являются своеобразной базой для развития лакокрасочной промышленности. Данная отрасль представлена пока небольшим ассортиментом густотертых и сухих красок и олифы, получаемой из привозного сырья.

Кроме рассмотренных в Иркутской области имеются запасы асбеста, талька, цеолитов и другие минеральные ресурсы, использование которых возможно при развитии химической промышленности.

Разнообразное сырье применяется на таких предприятиях, как Ангарский завод химических реактивов, Усольский химфармкомбинат и Черемховский химический завод. Поставляют его в Иркутскую область из различных уголков России и СНГ.

Выходные данные материала:

Жанр материала: Отрывок из книги | Автор(ы): Винокуров М. А. Суходолов А. П. | Источник(и): Экономика Иркутской области: В 4 т. — Иркутск: Изд-во: БГУЭП, 1999 | Том 2 | Дата публикации оригинала (хрестоматии): 1999 | Дата последней редакции в Иркипедии: 05 августа 2015

Примечание: "Авторский коллектив" означает совокупность всех сотрудников и нештатных авторов Иркипедии, которые создавали статью и вносили в неё правки и дополнения по мере необходимости.

Материал размещен в рубриках:

Тематический указатель: Книги | Экономика Иркутской области | Библиотека по теме "Экономика"