По мере повышения в нашей стране интереса к попутному нефтяному газу (ПНГ) раздвигаются и горизонты его использования, всё больше раскрывается его уникальность как продукта природы. Это же в значительной степени относится и к природному углеводородному газу (ПГ).
Если до недавнего времени мы, как правило, говорили о ПНГ, как о сырье для нефтехимии, то сейчас мы вправе говорить и о ПНГ, и о ПГ, и как о заменителях нефти.
Недаром в ПРОГНОЗЕ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ МИРА И РОССИИ до 2040 ГОДА сказано, что НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УЖЕ ПЕРЕКРАИВАЮТ МЕЖДУНАРОДНУЮ ТОРГОВЛЮ ТОПЛИВОМ В НЕБЛАГОПРИЯТНОМ ДЛЯ РОССИИ НАПРАВЛЕНИИ (1). Почему не разрабатывается Штокмановское месторождение? В частности и потому, что добыча сланцевого газа в США уменьшила потребность Штатов в сжиженном газе. Такая же участь может постигнуть и сжиженный газ Сахалина в связи с тем, что Япония начала промышленную добычу газа из газовых гидратов.
Рассмотрим очень кратко другие важные выводы этого ПРОГНОЗА. а)Продолжающийся мировой кризис повлёк снижение роста экономики и потребления энергии. А это значит, по нашему мнению, что всё добытое из недр должно максимально и квалифицированно использоваться. В этих условиях не надо увеличивать добычу углеводородов, но нельзя терять и не использовать добытое.
б)Минеральное органическое топливо (нефть, газ, уголь) будут главенствовать в энергетике, продолжится (разными темпами) их рост.
Учитывая, что все виды запасов газа и в мире и в России гораздо больше, чем нефти надо ускорить разработку эффективных, экономичных технологий получения синтетической нефти и нефтепродуктов по процессам «ГАЗ в ЖИДКОСТЬ».
В)Чтобы уменьшить риски для энергетики России нужно повернуться лицом на Восток и быстро освоить технологию сжижения ПГ и получении гелия, кроме всего сказанного выше.
В статье «Неудобный попутчик» убедительно показано, что компоненты ПНГ этан+высшие и особенно этан являются лучшим сырьём для нефтехимии. В настоящее время степень переработки ПНГ в ценные химические продукты в России ничтожно мала-до 30 %. В нефтяном газе, как уже было сказано, содержится большое количество гомологов метана (этан, пропан, бутаны и т.д.) в отличие от природного газа, в котором преобладает метан, а следовательно сфера использования нефтяного газа гораздо шире, из него можно получить продукты, ценность которых будет значительно выше, чем у продуктов, полученных из природного газа, соответственно, стоимость этих продуктов тоже будет выше (2).
Даже частичное использование нефтяного газа дало бы ощутимый толчок развитию экономики. На данный момент тонна компонента ПНГ этана стоит 7-8 тысяч рублей, этилена - уже 37 000 рублей, полиэтилен низкой плотности в 20 раз дороже этана, а стоимость готовых изделий из полиэтилена (тех же полиэтиленовых труб) достигает 2500-3700 долларов за тонну (4).
Одна тонна этана заменяет при получении этилена, примерно, две тонны бензина. Правительство РФ приняло важное решение о строительстве не менее семи пиролизных комплексов мирового уровня с увеличением производства этилена в стране до 13,5 млн. т/год в 2020г. и до 14,2 млн.т в 2030г (3). Для этих целей планируется перерабатывать около 6,25-6,7 млн. тонн/год этана, 15,95-16,8 т/г пропана+высшие и 13,5 млн. т/г нафты. По нашим расчётам при переработке 95% ПНГ и хотя бы 60-70% ПГ можно обой- тись без использования в качестве сырья прямогонного бензина (нафты). Если принять заниженную цифру сжигаемого ПНГ на факелах-50%, то вместе с ним сгорает порядка 9 млн. т этана в год. А вместе с природным газом, который в РФ, практически вообще не перерабатывается, сгорает минимум ещё 12-15 млн. т этана. А для того, чтобы заместить 13,5 млн. т бензина нужно всего 6,75 млн. т этана. Таким образом, мы имеем стоимость бензина для данной цели - 364,5 млрд. руб. (при нынешней оптовой цене на низкооктановый бензин - 27,0 тыс. руб./т) против 45,5 млрд. руб. за этан. То есть, если по государственному использовать ресурсы ПНГ и ПГ, то Россия не только сможет обеспечить сырьём-этаном нашу нефтехимическую промышленность, но и частично его экспортировать, если это будет выгодно. Но априори лучше такой ценный продукт использовать внутри страны.
Более того, в баланс моторных топлив возвращается 13.5 млн. т. бензина. который, почему-то в самой нефтегазовой стране дорожает не по дням, а по часам.
Упущенная выгода от каждого не вовлеченного в сферу переработки 1 млрд. м3 попутного газа эквивалентна потере товарной массы на сумму 270 млн. долларов. При этом потери бюджета составляют порядка 35 млн. долларов. По оценкам компании «Метапроцесс», в России рациональное использование сжигаемого ПНГ позволило бы ежегодно получать: 16,7 млн. т метанола, или 12,5 млн. т синтетической нефти, или 70 тыс. ГВт электроэнергии, или 5,5 млн. т олефинов (5).
Выгода использования ПНГ в переработке очевидна, однако есть еще одна проблема - ценовое регулирование. В настоящее время в России отсутствует государственное регулирование цен на ПНГ. Владелец газоперерабатывающего актива имеет возможность диктовать цену поставок ПНГ, так как поставщики ресурса не имеют альтернативных направлений поставки. Фактическая цена попутного газа на ГПЗ составляет 600-1200 руб\тыс.м3, а себестоимость добычи - около 4000-5000 руб\тыс.м3, что не позволяет нефтяным компаниям компенсировать расходы по добыче и транспортировке ПНГ. Данный вопрос поднимался на Международной Конференции «Попутный нефтяной газ 2013» (6).
Анализ ценовых характеристик ПНГ и ПГ (3), извлекаемых из них индивидуальных углеводородов, первичных газохимических полупродуктов и мономеров, а также получаемых из них полимеров и химических продуктов свидетельствует о стремительном наращивании цен на продукцию по мере углубления химической переработки газа.
Так, если цены исходного газа и цены индивидуальных углеводородов и синтезируемого из метана метанола составляет 1:2, соотношение цены газа и полиэтилена(полипропилена), получаемых из индивидуальных углеводородов,=1:10,то соотношение цены газа в таких продуктах газохимии, как полиацеталий, поливинилацетат, полимерметакрылат поликарбонат и других специальных пластмасс и химикатов, находятся в диапазоне 1:20-1:40. Это ли не показатель выгодности лёгких углеводородов в качестве сырья для газохимии?! Как следует из материалов Plastinfо.ru, нефтегазохимия является одной из немногих отраслей промышленности в России, которая развивается довольно быстрыми темпами. Так в первом квартале 2011г. производство изделий из пластмассы увеличилось на 20%, также на 20% был увеличен выпуск изделий из резины и пластмассы. Так почему бы нефтегазохимикам не вкладывать часть своих доходов в добычу и переработку ПНГ и ПГ! Эту задачу можно и должно решить до 2020года в государственном масштабе. Иначе сырья для нефтехимии не будет! (3).
И ТОЛЬКО ТОГДА ПНГ СТАНЕТ ЖЕЛАННЫМ ПОПУТЧИКОМ!
Но мы рассмотрели только одно очень важное направление высокоэффективного использования ПНГ и ПГ. Рассмотрим второе направление: переработку ПНГ и низконапорного ПГ по технологии «Газ в жидкость», о чём было упомянуто выше. Кроме 50-60 млрд. м3 ПНГ, сжигаемых на факелах, в России имеются большие ресурсы природного низконапорного газа, ПГ с повышенным содержанием сероводорода и т. д., которые как и ПНГ находятся в доступных местах, на обустроенных месторождениях. Ресурсы этого неиспользованного газа можно перерабатывать, используя технологии GTL (международное обозначение «Gas to Liquids»-газ в жидкость) в синтетическую нефть и жидкое синтетическое моторное топливо (7). В настоящее время технология «Газ в жидкость»стремительно развивается за рубежом. Фирма «Shell», например, прогнозирует увеличение доли синтетического топлива до 15 % от его мирового производства к 2015году.
Имеющихся в России неиспользуемых ресурсов газа достаточно для переработки их в транспортабельные продукты с высокой добавленной стоимостью. При переработке 50-60 млрд. м3 ПНГ (сгорающих на факелах) может быть получено около 25-30 миллионов тонн высококачественных продуктов-«синтетической нефти» и синтетических жидких моторных топлив (СЖТ), которые по своим качествам не только не уступают полученным из природной нефти, но и превосходят их.
Количество низконапорного ПГ в России-более 18 триллонов м3. Это, примерно столько, сколько в РФ добывается за 30 лет (при теперешнем уровне годовой добычи). Переработка 1 трлн. м3 такого газа с применением нефтегазохимических технологий позволит получить 500 миллионов тонн высококачественной синтетической нефти, синтетического моторного топлива и других ценных продуктов. Ежегодная добыча природной нефти в России сейчас составляет 500 млн. тонн. Использование природного газа в качестве сырья для получения моторных топлив стандарта Евро-4 и особенно Евро-5 экономически целесообразнее чем использование природной нефти и экологически безопаснее.
В табл.№1 дано сравнение некоторых свойств дизельного топлива, полученного из природной нефти. и дизельного топлива, полученного в процессе GTL (Sasol Chevron).
Таблица №1
Сравнение характеристик дизельных топлив
|
Свойство |
Единицы |
EU2005 Дизель |
Дизель GTL Sasol Chevron |
|
Плотность при 20 ͦС |
кг/л |
0,821 |
0,765 |
|
Низшая температура сгорания |
кДж/кг |
43 073 |
43 836 |
|
Кинематическая вязкость при 40 ͦС |
сСт |
2,87 |
1,97 |
|
Цетановое число |
- |
53 |
75 |
|
Температура засорения фильтра |
ͦ С |
-17 |
-19 |
|
Всего серы |
промилле вес |
8 (<10) |
<1 |
|
Всего ароматический вес |
% |
28,0 |
0,14 |
|
Температура вспышки |
ͦ С |
82 |
59 |
|
Смазывающая Index (HFRR) |
мкм |
394 (<460) |
370 (<460) |
Как видно из таблицы по всем важнейшим свойствам, особенно, по содержанию серы и ароматики, по цетановому числу синтетическое дизтопливо лучше полученного из природной нефти.
Таблица №2
Продукты, получаемые из 1 тонны нефти
|
Получаемые продукты из 1 тонны нефти |
|||
|
Тип нефти |
Дизельное топливо, % |
Бензин, % |
Керосин, % |
|
Синтетическая |
70 |
15 |
15 |
|
Обычная |
24,3 |
10,3 |
6,5 |
В табл. №2 даётся сравнение продуктов, получаемых из природной и синтетической нефти. Цифры говорят сами за себя: дизтоплива из синтетической нефти получается почти в три раза больше, чем из природной нефти, бензина почти в 1,5 раза больше, керосина в два с лишним раза больше.
Вот почему GNL стремительно развивается за рубежом. В 2006 г создана ассоциация « ASFE» ,объединяющая автопроизводителей «DAIMLER-CHRYSLER», «RENAULT», « VOLKSWAGEN» и нефтегазовые корпорации «SHELL», «CHEVRON-SASOL», а также компании «BOЕING», « SASOL», ВВС США, которые занимаются внедрением синтетического жидкого топлива на автомобильном транспорте, а также в гражданской и военной авиации. В России этой важнейшей проблемой занимаются ОАО «Газпром промгаз», НАМИ, ВНИИ НП (научное сопровождение) и ОАО «Мотор Сич», город Запорожье (Украина) и ЗАО «Ренфорс-Новые технологии», г. Самара, РФ, которые занимаются разработкой технологии, конструированием и изготовлением технологических установок в блочно-модульном исполнении (8). В настоящее время запущен в производство комплекс по получению синтетической нефти и освоено производство комплекса по производству синтетического жидкого топлива. Сейчас заказчикам предлагаются блочно-модульные установки (БКУ) производительностью по газу 20 и 50 млн. м3 в год. Для использования ПНГ это приемлемые производительности. Может быть стоит добавить ещё установки на 100 млн. м3 в год. По нашему мнению БКУ должны располагаться непосредственно на установках подготовки нефти. В центре близлежащих промыслов должна быть установка приёма избыточных количеств сухого газа и жидких синтетических продуктов, которые не могут быть использованы на данных промыслах. Так как поступающие продукты траспортабельны, то при значительном их количестве в пункте сбора доставка их потребителям на значительные расстояния по трубопроводу не вызовет трудностей. Для каждого конкретного случая должны быть сделаны расчёты.
Для использования низконапорного природного газа, по нашему мнению, могут и должны строиться заводы, производительность которых будет определяться возможным количеством добываемого газа, так как продукты получаются транспортабельными и всегда найдут свой рынок.
В случае такого использования цену на ПНГ можно приравнять к цене нефти, как один из вариантов; газовики будут получать прибыль от продажи продуктов переработки низконапорного газа.
ПРИ ТАКОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПНГ ОН СТАНЕТ РАВНОПРАВНЫМ ПАССАЖИРОМ!
Автор: Берлин М.А., д.т.н., профессор, ученый секретарь ЗАО «НИПИ «ИнжГео», Аношина К.В., специалист проектного подразделения ЗАО «НИПИ «ИнжГео» г.Краснодар
