Формирование традиций. Второй Международный газохимический форум IgCf'10 Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Формирование традиций

Второй международный газохимический форум IGCF10

I В.С. Арутюнов, Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Год пролетел незаметно, и Ханты-Мансийск радушно принял участников уже Второго международного газохимического форума IGCF'10, проводимого компанией «Метапроцесс» и журналом «Газохимия» при поддержке администрации Ханты-Мансийского автономного округа, Российского газового общества и ОАО «Газпром нефть». Теперь можно смело говорить о формировании традиции регулярных масштабных встреч отечественных специалистов в области газохимии, представителей добывающих компаний, ведущих производителей оборудования и администрации нефте- и газодобывающих регионов. Честно говоря, были опасения, что год — слишком маленький промежуток времени и после первой представительной встречи мало кому удастся представить новый интересный материал. К счастью, эти опасения не подтвердились, и форум прошел так же насыщенно и интересно, как и год назад.

По уже сложившийся традиции на пленарном заседании, открывшем форум, были зачитаны приветствия участникам от губернатора ХМАО-Югры, Государственной думы и Российского газового общества. Затем с подробным обзором инвестиционных возможностей на территории ХМАО-Югры выступил заместитель председателя правительства автономии К.Л. Морозов. Он указал, что инвестиционные возможности автономного округа базируются на детально разработанной нормативно-правовой базе и развитой инвестиционной и инновационной инфраструктуре, включающей Технопарк высоких технологий и Региональный центр инвестиций. В округе имеются источники финансирования инвестиционной и инновационной деятельности: Венчурный фонд автономного округа, Фонд содействия развитию инвестиций субъектам малого и среднего предпринимательства, а также средства инвестиционной и инновационной программ автономного округа.

О ходе выполнения региональной Программы повышения уровня использования попутного нефтяного газа (ПНГ) рассказал директор Департамента инвестиций, науки и технологий округа В.Ф. Панов. За три года реализации программы факти-

ческая сумма капитальных вложений в строительство объектов по утилизации ПНГ составила 51,9 млрд руб. Построено 1019 км газопроводов, 24 компрессорные станции, 25 ГТЭС (ГПЭС) общей мощностью более 460 МВт, 125 объектов для собственных нужд компаний, мини-ГПЗ на Мохтиковском лицензионном участке ОАО «Мохтикнефть» и первая очередь установки подготовки газа на Приобском лицензионном участке ООО «РН-Юганскнефтегаз». Проектная мощность по сырью расположенных в округе ГПЗ составляет 26,5 млрд м3. Развитие газохимических производств на территории автономного округа, по мнению выступавшего, — один из основных путей решения проблемы рационального использования ПНГ. Создание эффективных малотоннажных газохимических установок позволит повысить экономическую эффективность использования ПНГ на основе его глубокой переработки с получением ценных конкурентоспособных продуктов, пользующихся спросом на внутреннем и внешнем рынках, создать дополнительные рабочие места, увеличить поступления налогов в бюджеты разных уровней, повысить экологическую безопасность региона.

Завершением пленарного заседания явилось сообщение генерального директора ЗАО «Метапроцесс» К.Г. Лятса о ходе создания текстильно-

Теперь можно смело говорить

о формировании традиции регулярных масштабных встреч отечественных специалистов в области газохимии

промышленного кластера и проекта «Югорской газохимической компании» (ЮГХК) — важных шагов по практической реализации стратегии развития газохимии в ХМАО — Югре. Цель проекта — строительство газохимического завода мощностью более 600 млн м3 газа в год, использующего в качестве сырья выделяемый из ПНГ сухой очищенный газ (СОГ). Для проекта ЮГХК ЗАО «Метапроцесс» разработало интегрированную технологию полной переработки СОГ или ПНГ в синтетический параксилол — ценнейший востребованный рынком продукт и одновременно сырье для последующего производства тереф-талевой кислоты и ПЭТ. Для максимальной утилизации ПНГ на малых и средних труднодоступных месторождениях предполагается применять рассредоточенную схему переработки — использование малотоннажных установок по производству метанола (от 40 до 300 тыс. т), устанавливаемых непосредственно на нефтяных месторождениях с последующей транспортировкой метанола в место его дальнейшей переработки в параксилол.

Постадийное доведение комплекса до полноценного режима работы (до стадии получения ПЭТ) позволит минимизировать проектные риски и сократить период возврата капитала. Подписан меморандум об участии в проекте китайских инвесторов.

На последующих сессиях доклады были сгруппированы в основном по тематическому принципу. Первая сессия была посвящена такому актуальному для российской газовой отрасли вопросу, как эффективность использования попутного нефтяного газа. С сообщением об оценке ресурсов ПНГ при добыче нефти в Российской Федерации, основанной на статистической обработке данных нефтедобывающих компаний по уровню добычи нефти и ПНГ и структуре использования газа добывающими компаниями, выступил С.В. Шурупов (ВНИИГАЗ). Полученные данные позволяют оценить верхнюю границу ресурса ПНГ на основании величины средневзвешенного среднегодового газового фактора (-125 м3/т) примерно в 61,2 млрд м3 (рис. 1).

Структура и баланс использования ПНГ в РФ за период 2000-2008 гг.

70

ш Поставка газа на ГПЗ и КС

Сожжено в факелах и выпущено в атмосферу . Технологические потери

I Поставка газа прочим потребителям Расход газа на ПЭН и ПТН

Экономически целесообразные направления использования ПНГ в зависимости от объема ресурсов

Объем ПНГ, млн м3/год Возможное использование

Свыше 100 Крупнотоннажная газохимия

30-100 Энергетика. Производство моторных топлив и химических продуктов для местного потребления

Менее 30 Малая энергетика для собственного энергопотребления. Переработка в СЖУ (синтетическую нефть) и транспортировка в составе и по цене добываемой нефти

В.С. Арутюнов (ИХФ РАН) обратил внимание на необходимость дифференцированного подхода к утилизации ПНГ в зависимости от объема его ресурсов (табл.1). Сделан вывод, что для удаленных месторождений при объеме ПНГ менее 30 млн м3/год в большинстве случаев единственным, помимо электроэнергии, рентабельным продуктом его переработки может быть СЖУ (синтетическая нефть), транспортируемая в составе и по цене добываемой нефти.

Большой объем дорогостоящего северного завоза моторных топлив, превышающий 10 млн т/год, делает актуальным использование хотя бы части попутных газов для удовлетворения собственных потребностей добывающих предприятий в энергоресурсах.

В докладе предложена технология малотоннажной селективной окислительной конверсии тяжелых компонентов ПНГ в более легкие и более высокооктановые соединения, делающей его пригодным для использования в газопоршневых энергоустановках, а также компактные высокопроизводительные конверторы ПНГ в синтез-газ и водород на основе объемных радиационных горелок.

О развитии систем компри-мирования, транспорта и переработки ПНГ в группе компаний «Юграгазпереработка» рассказал директор Производственно-технического департамента Ч.М. Махмудов. В результате деятельности компании за последние три года на ее производственных мощностях (2 ГПК) было произведено более 21,5 млрд м3 сухого очищенного газа и 7,2 млн т ШФЛУ. В 2009 г. объем переработки ПНГ достиг

9,3 млрд м3/год, а к 2012 г. он будет доведен до 9,7 млрд м3/год. Для этого реализуется проект строительства газоперерабатывающего комплекса по транспорту и переработке ресурсов ПНГ Нижневартовского региона. Комплекс позволит утилизировать к 2012 г. дополнительно 403 млн м3 ПНГ в год.

Программе утилизации попутного нефтяного газа на месторождениях ТПП «Урайнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь» было посвящено сообщение заместителя генерального директора предприятия А.М. Миннахмедова. При добыче нефтяного газа в количестве 4,075 млрд м3 объем его использования составил 3,444 млрд м3 (уровень использования — 84,5%). Была представлена программа утилизации попутного нефтяного газа на 2010-2011 гг. и планируемая схема его сбора и транспортировки.

Опытом утилизации и переработки попутного газа в Канаде поделился технический директор компании Maloney Industries С. Рогожинский. Типовое решение (рис. 2) включает компримирование газа и его разделение на фракции, используемые в соответствии с конкретными условиями. Однако такое комплексное решение предполагает наличие достаточно больших объемов газа и развитых транспортных коммуникаций для вывоза получаемой продукции с месторождения. Проекты, реализованные компанией в России, как правило, включают лишь отдельные элементы этой комплексной схемы.

На сессии «Новые газохимические проекты в РФ» обстоятельный доклад о новых направлениях в области разработки катализа-

Комплексная схема переработки ПНГ

Типовое решение утилизации и переработки попутного газа включает компримирование газа и его разделение на фракции, используемые в соответствии с конкретными условиями. Однако такое комплексное решение предполагает наличие достаточно больших объемов газа и развитых транспортных коммуникаций для вывоза получаемой продукции с месторождения.

вариант 1

Компримирование газа

Пропановое охлаждение и/или низкотемпературная сепарация

Топливный газ <С1+С2)

Генерирование электроэнергии на ГТЭС

вариант 2

Магистральный газопровод

Компримирование газа

вариант 3

Закачка газа в пласт для ППД

Сжиженные углеводороды

Фракционирование жидких углеводородов

Пропан-бутан

(0,+cj

Автотранспортом

-► на коммунальное

потребление

Газовый бензин <CJ

Авто или ж/д транспортом на объекты нефтегазохимии

нефть в систему транспорта

Рис. 3.

Молекулярно-массовое распределение парафинов С5 на катализаторе Co/Y1

0,28

0,24 0,2 0,16 0,12 0,08 0,04

n-alkanes iso-alkanes

111

9 11

Carbon number

13

торов процесса Фишера-Тропша сделал член-корреспондент РАН А.Л. Лапидус. В частности, было показано, что применение биметаллических Co-Pt и Co-Re катализаторов позволяет не только повысить активность и выход углеводородов С5+, доведя селективность по ним до 88% при селективности по линейным парафинам до 69%, но и снизить содержание олефинов в продуктах. Очень интересны перспективы использования Со-цеолитных катализаторов, позволяющих получать высокий выход изопарафи-нов. В этих системах кобальт обеспечивает рост углеводородных цепей на поверхности, а цеолит не только является носителем катали-

¿абл

Состав углеводородов С5+ (% масс.), получаемых на Со-цеолитных катализаторах

Катализатор C5-C10 C11-C18 изопарафины, % a

Co/Y1 98 2 81 0,59

Co/Y2 96,5 3,5 65 0,55

Co/ZSM-5(52) 97 3 69 0,61

Co/ZSM-5(80) 100 0 55 0,38

Co/ZSM-5(300) 96 4 58 0,41

затора, но и определяет характер вторичных превращений полученных углеводородов (изомеризации, крекинга). Поэтому выход продуктов зависит от природы цеолитно-го носителя (табл. 2, рис. 3). Но с ростом давления изомеризующая способность катализатора снижается. При повышенной температуре (280-300°С) цеолитный компонент обеспечивает также ароматизацию углеводородов.

Об участии ГК «РОСНАНО» в развитии газохимической отрасли РФ рассказал инвестиционный менеджер корпорации П.И. Пузаков. Подробно рассмотрев условия финансирования, механизмы отбора инвестпроектов, механизмы трансфера технологий и некоторые итоги работы корпорации, докладчик остановился на направлениях ее деятельности в области газонефтехимии. К ним относятся катализаторы для применения в химической промышленности, вопросы очистки ПНГ, в частности сероочистки, переработка ПНГ в процессах Gas-to-Hqшds, производство ПЭТФ и прочих продуктов, производство

специальных труб для использования в нефтегазодобыче, производство химических реагентов.

О создании системы саморегулирования в газохимическом комплексе, деятельности саморегулируемой организации «Нефте-газохимпроект» и составе ее участников рассказал исполнительный директор Ю.В. Филимонов.

На форуме были представлены конкретные проекты утилизации газа. Проект комплекса первичной переработки ПНГ Лебяжьего месторождения объемом 50 млн м3/год предусматривает получение СПБТ, БГС, СОГ, а также электрической и тепловой энергии на основе применения парогазового цикла с подачей ее потребителям, в первую очередь нефтяным компаниям, действующим на данных лицензионных участках. Представлен также проект строительства завода по производству карбамида мощностью 1,3 млн т на лицензионном участке Бортовом в Саратовской области.

О малогабаритных блочно-модульных установках низкотемпературной подготовки ПНГ про-

Параметры блочно-модульной установки низкотемпературной подготовки ПНГ производительностью 1000 м3/ч

Проектная производительность, (при 0°С, 101,32 кПа, об. доля СН4 в ПНГ — 0,7) 1000 (840) м3/ч (кг/ч)

Расход ПНГ 1343 (1529) нм3/ч (кг/ч)

Давление ПНГ (изб.) 0,15. ..0,4 МПа

Давление топливного газа (изб.) 0,02...0,4 МПа

Номинальное энергопотребление (при регенерации адсорбера) 110 (150) кВт

Габариты без АВО (LxBxH) 12,2x2,45x2,9 м

Масса, не более (без АВО) 20 (16) т

Срок поставки 6-12 мес.

изводительностью от 1000 м3/ч рассказал представитель ООО «ЛенНИИхиммаш» С.А. Прилуцкий (табл. 3). В качестве продукции получают СОГ, ШФЛУ, пропан-бутан технический (ПБТ), пропан-бутан автомобильный (ПБА), пропан технический (ПТ), пропан автомобильный (ПА), бутан технический (БТ) и бензин газовый стабильный (БГС).

Как и на предыдущем форуме, в центре внимания были вопросы химической конверсии природного и особенно попутного газа в синтетическую нефть, моторные топлива и метанол.

Несколько докладов было посвящено такой актуальной теме, как малотоннажные блочные установки промысловой конверсии небольших объемов попутных газов в более легкотранспортируемые жидкие продукты. Представитель ЗАО НПП «Машпром» (г. Екатеринбург) Б.Г. Кукуй рассказал о разработках этой организации, включающих генератор синтез-газа на основе оригинальной трубчатой печи высокотемпературной конверсии газа, и составе получаемых затем на кобальтовом катализаторе НИАП продуктов процесса Фишера-Тропша. Кроме

В целом, по сравнению с прошлым форумом среди представленных сообщений заметно повысилась доля конкретных разработок и реализуемых проектов. Это свидетельствует о том, что, несмотря на финансовые и технологические проблемы, отечественная газохимия продолжает успешно развиваться

того ведутся исследования возможности применения разработанных мембранных материалов на основе сложных оксидов со смешанной кислородно-ионной и электронной проводимостью, проявляющих рекордную долговременную устойчивость и высокую эффективность в процессе сепарации кислорода из воздуха и парциального окисления природного газа. Выполнены НИР и НИОКР по созданию укрупненных лабораторных реакторов.

В выступлении президента ИТЦ ООО «Ситис» (г. Саров) А.Н. Коробко была выражена уверенность в возможности создания на базе уже известных и опробованных на стадии НИР отечественных разработок блочно-модульной GTL-установки с суточной производительностью в несколько тонн жидких продуктов. Выразив мне-

ние, что оптимальная комбинация и компоновка узлов позволит создать такую мини-тоннажную установку для переработки ПНГ в синтетическую нефть, моторное топливо или метанол стоимостью не более 50 млн руб. и со сроком окупаемости 2-5 лет, он призвал всех работающих в этой области объединить усилия для реализации рентабельной отечественной малотоннажной GTL-технологии. Был предложен концептуальный проект такой установки на основе блока каталитической конверсии ПНГ из двух последовательных реакторов с перовскитной ионопроводящей мембраной на трубчатых керамических носителях, работающих при Т<600°С и Т>700°С соответственно, и блока синтеза из каскада проточных реакторов с промежуточным охлаждением продуктов.

Крупнотоннажным GTL-

процессам, в том числе использующим в качестве сырья попутный газ, были посвящены сообщения, представленные рядом отечественных и зарубежных компаний. Объединенный центр исследований и разработок (И.О. Геращенко, Москва) представил результаты исследований на пилотной установке производства СЖУ из углеводородных природных газов DemoGTL производительностью по синтетическим жидким углеводородам 0,5 л в сутки. В процессе Фишера-Тропша используется кобальтовый цеолитсодержащий катализатор с модифицирующими добавками. К настоящему времени разработана нормативно-техническая документация на катализатор и синтетические жидкие углеводороды и составлены исходные данные для проек-

тирования опытно-промышленной установки получения СЖУ из углеводородных газов производительностью 10 000 т/год с перспективой выхода на уровень коммерческой установки производительностью 300 000 т/год.

О концепции утилизации попутного газа компании «Метапроцесс», уже зарекомендовавшей себя на отечественном рынке среднетоннажных газохимических процессов, рассказал директор компании по инновациям С.Э. Долинский. Магистральным направлением в переработке ПНГ со средним дебетом на уровне 100 млн м3/год является его конверсия в синтетическую нефть, соответствующую требованиям ГОСТ Р 51858-2002, что позволяет транспортировать ее совместно с подготовленной природной нефтью, или высокооктановый бензин, отвечающий требованиям ГОСТ Р 51866-2002. Была представлена сравнительная оценка вариантов переработки ПНГ в синтетическую нефть и бензин (табл. 4) и сделан вывод, что в текущей экономической ситуации для таких объемов попутного нефтяного газа более оправдана его переработка в моторные топлива или полимеры. К сожалению, в докладе не нашла отражения специфика перехода от уже отработанных компанией процессов конверсии природного газа к такому сложному и неудобному в переработке сырью, как попутный газ.

Более явный ответ на это был дан в докладе заместителя генерального директора российского представительства компании «Хальдор Топсе» Е.Е. Шпинель, представившей мультисырьевую установку большой мощности для производства водорода, включающую пред-риформинг и трубчатый паровой риформинг Топсе с излучающими стенами. Установка позволяет использовать три вида сырья: природный газ, ШФЛУ и нафту в любом их соотношении, т. е. она заведомо пригодна для конверсии попутного газа. Универсальность по сырью достигается за счет стадии пред-риформинга — адиабатического реактора, загруженного катализатором парового риформинга, обладающего высокой активностью при относительно низкой температуре. Высшие углеводороды конвертируются в водород, оксиды углерода и метан на стадии предриформинга. Применяемый риформинг Топсе с боковым обогревом, при котором пламя горелок направлено на

Сравнительная оценка вариантов переработки попутного нефтяного газа

ПНГ на переработку, млн м3/год 161

Продукт Синтетическая нефть Бензин

— тыс. т/год 78 72

— отпускная цена, $/т 240 500

Валовая выручка, $ млн 18,7 36,0

CAPEX, $ млн 125 135

Срок окупаемости, лет

— простой 10,1 7,1

— дисконтированный 14,3 9,0

— с учетом экономии штрафных выплат 8,0 6,3

Чистая приведенная стоимость (NPV), $ млн 159 318

Внутренняя норма рентабельности % 15,0 25,8

стенки печи, а трубы обогреваются излучением от стен печи, дымовыми газами и за счет конвекции, обеспечивает оптимальные условия эксплуатации труб риформинга и продолжительный срок их службы. Управляемый по всей длине реакционных труб температурный профиль риформинга с боковым обогревом является единственным типом риформинга, который может работать при низком соотношении пар/углерод в комбинации с высокой температурой на выходе, что обеспечивает низкое энергопотребление и малые эксплуатационные затраты. Для установок относительно небольшой мощности компания «Топсе» разработала конструкцию риформинга конвективного типа (HTCR), которая обеспечивает очень высокую степень утилизации тепла, минимизирует потребление сырья и топлива, а также позволяет уменьшить размеры печи.

Другую разработку компании «Хальдор Топсе» — производство бензина из синтез-газа по технологии «ТИГАЗ» представила сотрудник компании М. Маструп, рассказавшая об этом интегрированном процессе, использующем преимущества объединения синтеза метанола и диметилового эфира, что термодинамически увеличивает конверсию синтез-газа.

О работах по получению высококачественных топлив из продуктов конверсии горючих сланцев, в т. ч. путем прямого гидрогениза-ционного ожижения, проводимых Институтом сланцев Таллинского технического университета, рассказал профессор Ю.Г. Сооне.

В последнее время широко обсуждается проблема перемещения газохимических предприятий из регионов с высокой стоимостью сырья, где их эксплуатация более нерента-

бельна, непосредственно в богатые дешевым сырьем добывающие регионы. Директор Каспийской инжиниринговой компании А.Д. Кулиев рассказал о проекте перемещения метанольного завода производительностью 560 тыс. т/год из США в Азербайджан. Преимущества такого решения по сравнению со строительством нового завода — двукратное сокращение стоимости, уже апробированная производственная схема и короткие сроки монтажа.

Другим подходом к решению проблемы дорожающего газового сырья может стать его конверсия в метанол с последующей транспортировкой метанола к местам его переработки в другие химические продукты, например олефины. О последних достижениях в технологии конверсии метанола в олефины рассказал представитель компании иОР П. Рябченко. В настоящее время для производства легких олефинов мощностью 1 млн т/год (405 478 т/ год этилена чистотой 99,9% масс. и

594 522 т/год пропилена чистотой

>

ВТОРОЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ

ГАЗОХИМИЧЕСКИЙ

ФОРУМ

юсно

99,5% масс., соотношение пропилен/этилен = 1,47) степень превращения углерода в легкие олефины составляет 88% при расходе 2,6 т метанола на 1 т товарных олефи-нов. В настоящее время полностью интегрированная усовершенствованная конфигурация процесса МТО (метанол-в-олефины) отработана в масштабе демонстрационной установки производительностью 10 т/сут. по сырью (метанолу). Получена хорошая корреляция между расчетным и фактическим выходом продуктов.

Как и на предыдущем форуме, были представлены интересные сообщения, посвященные разработке и производству оборудования и новых технологий для газохимии. О возможности значительного повышения эффективности печей риформинга за счет применения новейших материалов и совершенствования технологии центробежного литья труб рассказал технический директор компании $сЬт1Л+С1етеш GmbH+Co. KG.

Д.А. Симонов, руководитель группы процессов переработки и сепарации газа компании «Зульцер Хемтех», одного из ведущих мировых производителей массооб-менного оборудования, рассказал о производимом компанией ректификационном оборудовании. По сравнению с традиционными тарелками разработанные компанией высокопроизводительные тарелки позволяют на 30% повысить производительность оборудования и до 300 мм уменьшить расстояние между ними. Подробно был представлен опыт применения тарелок фирмы «Зульцер Хемтех» в области производства метанола.

Вопросам экономической эффективности наращивания мощностей по производству карбамида и инвестиционной привлекательности строительства его новых производств были посвящены выступления директора по развитию ОАО «НИИК» Г.Н. Печниковой и менеджера компании «Стамикарбон» С.И. Евреинова.

В целом, по сравнению с прошлым форумом среди представленных сообщений заметно повысилась доля конкретных разработок и реализуемых проектов. Это свидетельствует о том, что, несмотря на финансовые и технологические проблемы, отечественная газохимия продолжает успешно развиваться. ГХ