ПЕРСПЕКТИВЫ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ГАЗОХИМИИ |
Сегодня отечественный нефтегазовый комплекс не только обладает необходимыми ресурсами для своего инновационного развития, но и остро нуждается в таком развитии, хотя порой складывается впечатление, что руководители отрасли об этом даже не догадываются. |
Еще большее значение инновации имеют для газовой отрасли. Даже, несмотря на то, что с конца 80-х годов у нас практически прекратилась разведка, и объем доказанных ресурсов зафиксирован на уровне 20-летней давности, Россия все равно обладает почти 27% доказанных мировых ресурсов газа (рис. 2). Потенциальные же ресурсы газа в нашей стране составляют до 40% мировых. Практически весь добываемый у нас газ или экспортируется за рубеж, в основном в Европу, или сжигается для выработки тепла и электроэнергии. Современные технологии транспортировки и переработки природного газа на порядок более сложны и менее эффективны, чем технологии транспортировки и переработки нефти. Формально, несмотря на огромный объем запасов, при существующих технологиях транспортировки природный газ вообще не может рассматриваться как глобальный энергоресурс. В отличие от глобального рынка нефти, обеспечиваемого мощным танкерным флотом, рынок природного газа привязан к существующим трубопроводным системам и имеет региональный характер. А криогенное сжижение и транспортировка сжиженного природного газа (СПГ) требуют таких инвестиций, что делают этот ресурс доступным лишь небольшому числу наиболее богатых стран. До сих пор менее 20% населения мира имеет доступ к природному газу и может пользоваться этим обильным и экологически чистым топливом. Для превращения природного газа в глобальный энергетический ресурс необходимо обеспечить следующие возможности: гибкую и оперативную доставку в необходимом количестве в любую точку мира; рентабельную трансформацию в жидкое моторное топливо и углеводородное сырье. Жидкое топливо является основой нашей цивилизации. Можно сказать, что оно создало нашу цивилизацию, придав ей такие ее неотъемлемые качества, как мобильность и высокая производительность. И пока без жидкого топлива наша цивилизация немыслима. Почти все страны-экспортеры нефти и газа, прекрасно осознавая это, сейчас интенсивно развивают собственную переработку добываемых углеводородов, стремясь уйти от сырьевого экспорта и обеспечить свое будущее в быстро меняющемся мире, максимально используя для своего экономического развития дарованное им природой стратегическое преимущество в виде дешевых ресурсов. Например, если 20 лет назад на Ближнем Востоке нефтехимии практически не существовало, то сейчас производство такого базового продукта, как этилен, достигло там 50% от европейского уровня. А уже к 2015 г. Ближний Восток обойдет Европу по его производству и станет ведущим мировым производителем и экспортером этилена (рис. 6) [8]. Россия, являясь крупнейшим мировым экспортером сырья, обладает уникальным преимуществом перед остальными экспортерами не только по объемам своих ресурсов, но и уникальным для страны-экспортера научно-техническим потенциалом. Именно это сочетание дает ей шанс перейти на путь инновационного развития, воспользовавшись переломным моментом в мировой экономике, стоящей на пороге глубоких технологических перемен. А пока в структуре российского экспорта безраздельно доминирует первичное сырье. Доля продуктов нефтепереработки составляет менее 17% от экспорта сырой нефти, причем в основном они представлены такими низкосортными топливами, как мазут и газойль. Доля бензина и керосина в российском нефтяном экспорте составляет менее 3%. Однако и этот скудный экспортный поток продуктов нефтепереработки в ближайшее время, видимо, резко сократится, по крайней мере в европейском направлении, из-за ужесточения экологических требований, прежде всего в отношении содержания серы. |
Экспорт сырья не может гарантировать ни экономическое процветание, ни экономическую независимость. Хотя Россия остается основным экспортером нефти и газа для Европы (25 и 44% в европейском импорте соответственно), сильная зависимость от России не очень пугает европейские страны, т.к. они стремятся диверсифицировать свой импорт, прежде всего за счет поставок природного газа и СПГ из Ближнего Востока, Средней Азии и Африки. Европейцы справедливо указывают на обоюдный характер зависимости. Причем Россия гораздо сильнее зависит от экспорта в Европу, на которую приходится 86% экспорта российской нефти и 97% экспорта газа. Столь сильная зависимость от европейского импорта делает саму Россию в случае перебоев в поставках более уязвимой, чем Европу [9]. Поэтому на фоне постоянно декларируемого европейцами стремления снизить долю импорта из России в своем энергобалансе мы, наоборот, вынуждены постоянно доказывать и демонстрировать им свою надежность и лояльность в качестве поставщиков сырья. О масштабах ожидаемой экспансии Китая на мировые рынки нефтехимической продукции можно судить хотя бы по тому факту, что примерно из 100 строящихся в мире нефтехимических предприятий мирового класса, т.е. стоимостью от 1 млрд долл. и выше, почти 50 приходится на долю Китая. И Россия, несомненно, явится одним из основных объектов его торгово-экономической экспансии. Тем более что, согласно приводимым в проекте «Стратегии...» данным, за последние годы темпы роста отечественного импорта химической продукции в 1,5-2 раза выше темпов роста экспорта. При этом обозначилась тенденция вытеснения отечественных производителей зарубежными поставщиками. Уже сейчас доля импорта в потреблении отдельных товаров достигает уровня, превышающего порог экономической независимости. Поэтому даже частичный отказ от экспорта первичного сырья с заменой на экспорт продуктов более глубокой переработки не только отвечает национальным экономическим интересам, но и одновременно стимулирует развитие инноваций в такой молодой и быстро развивающейся газохимической отрасли. По прогнозам природный газ и газохимия сыграют в мировой экономике и энергетике ХХI века такую же роль, какую нефть и нефтехимия сыграли в ХХ веке. Огромные отечественные запасы природного газа дают России шанс сохранить достойное место среди ведущих держав мира. Повышение доли газа, подвергающегося высокотехнологичной переработке на базе инновационных технологий, и возможность привлечения для этих целей капиталов, получаемых в результате увеличения экспортного потенциала газовой отрасли, позволяют ей стать мощным катализатором инновационных процессов в стране. |
В основе нефтехимических процессов лежит разрыв относительно слабых С-С и С-Н связей в длинных углеводородных цепочках с целью получения более низкомолекулярных соединений. Основное направление газохимических процессов прямо противоположное. Из небольших и очень стабильных молекул метана и его ближайших гомологов необходимо получать более сложные и, как правило, менее стабильные продукты. Таким образом, если переработка нефти в значительной мере основана на равновесных процессах крекинга, изомеризации, гидрирования и дегидрирования, то производство тех же продуктов в газохимии протекает в условиях, часто контролируемых кинетикой процесса. Если в основе нефтехимических процессов лежит в первую очередь разработка активных и долговечных катализаторов, то в газохимии часто на первом плане стоит достижение необходимой селективности процессов по высокореакционным целевым продуктам. Это крайне сложная задача, поэтому неудивительно, что до сих пор в области переработки природного газа преобладают процессы, основанные на близком к термодинамически равновесному превращению его в синтез-газ (смесь CO и H2) в процессах парового, «сухого» (при взаимодействии с CO2), окислительного или автотермического риформинга. Несмотря на высокую энерго- и капиталоемкость, эти высокотемпературные процессы остаются основой всей современной крупнотоннажной газохимии. Современные газохимические технологии - это сложные многостадийные энергоемкие процессы, требующие огромных капвложений, что вынуждает производителей для снижения издержек производства стремиться к повышению мощности предприятий [15]. Для сырьевого обеспечения таких гигантов необходимы месторождения с доказанными запасами газа в сотни миллиардов кубометров. Сейчас на мировом рынке GTL-технологий наблюдается очень высокая проектная и патентная активность [16]. Крупнейшие нефтегазовые компании мира уже вложили в их разработку несколько миллиардов долларов и сейчас между ними идет отчаянная конкурентная борьба за возможность их практической реализации. Поэтому в этом секторе газохимии отечественным разработчикам будет трудно противостоять натиску зарубежных конкурентов. Кроме того, вынужденная тяга к гигантизму противоречит постоянному снижению запасов газа в эксплуатируемых и вновь открываемых месторождениях, а также современной тенденции снижения масштабов производства по соображениям техногенного риска, экологической нагрузки, необходимости диверсификации и повышения гибкости производства, уменьшения транспортных расходов. В российских газодобывающих регионах со сложными климатическими условиями и неразвитой инфраструктурой рентабельная эксплуатация предприятий такого масштаба и степени сложности практически невозможна. Как показывают результаты инвестиционных исследований [17], удельные капвложения при создании предприятий GTL в России почти вдвое выше, чем за рубежом. Расчеты подтверждают сделанный ранее в [15] вывод о стремительном росте удельных капзатрат при снижении объема производства, в связи с чем заводы GTL мощностью ниже 450 тыс. т/год в принципе не окупаются (рис. 9). И только интегрирование производства GTL в систему ОАО «Газпром», позволяющее использовать сырьевой газ с более низкой ценой, может обеспечить приемлемый уровень их рентабельности. При цене же газа 50 долл./тыс. м3 и выше даже гигантские предприятия производительностью 2,8 млн т/г., требующие капвложений на сумму свыше 5 млрд долл., имеют расчетный срок окупаемости свыше 25 лет [17]. Показательно, что за рубежом уже ощущают вектор неизбежно надвигающихся перемен. Прошедшие недавно крупнейшие международные конференции по газохимии [9, 18] показали резкий всплеск количества работ по альтернативным процессам конверсии углеводородных газов. В прошлом году крупнейшая химическая компания мира Dow Chemical провела «разведку боем», объявив конкурс на грант на сумму свыше 6 млн долл. в области исследования процессов конверсии метана в химические продукты (www.dow.com). Объявленной целью инициативы была разработка технологий получения из природного газа базовых продуктов современной химической промышленности, в первую очередь этилена и пропилена. Причем заранее было оговорено, что исключаются предложения, основанные на получении синтез-газа. Собрав в итоге около 100 предложений и проектов различных исследовательских групп со всего мира, за эту относительно небольшую сумму компания получила возможность достаточно четко оценить картину состояния данной области и оптимизировать направление собственных исследований. Еще одна крупная химическая компания - южнокорейская LG Chem Ltd. заявила о разработке новой технологии производства нефтехимических продуктов (этилена) из метана. Хотя подробности не сообщаются, по-видимому, речь идет о процессе окислительной конденсации метана. Начало коммерциализации новой технологии запланировано на 2008 г. Итак, подведем итоги: То, что «сырьевое» развитие экономики России не может продолжаться вечно и даже сколько-нибудь долго, кажется уже достаточно очевидным. Единственный разумный выход - перевод отечественной экономики на инновационный путь развития. Если это не будет сделано, и при том достаточно быстро, то ожидаемые последствия даже неинтересно обсуждать. И поэтому термин «инновации» прочно закрепился в лексиконе российского политического истеблишмента. Но проблема в том, что понимать под инновациями. Мы прочно уверовали в неизбежность для России «догоняющего» пути развития и поэтому слепо подражаем Западу даже в его заблуждениях. С безоглядным энтузиазмом мы подхватываем отдельные направления: то «нанотехнологии», то «водородную энергетику», то «биотопливо» и пр. только потому, что они модны на Западе, и пытаемся превратить их чуть ли не в «национальную идею». Абсурдность многих из модных «инновационных» направлений очевидна для западных специалистов, справедливо сетующих на то, что более 40% исследовательского бюджета США выделяется на работы в области «возобновляемых» источников энергии, вклад которых в американскую энергетику менее 1% и вряд ли когда-нибудь заметно превысит эту величину. В то же время на исследования в области нефти и газа идет всего 5% исследовательского бюджета при их суммарном вкладе в энергетику более 60% (рис. 10) [19].Но если на Западе сытое общество в лице малограмотных законодателей под воздействием моды и мощного пиара финансирует очередную игрушку, а ученые в борьбе за гранты вынуждены как-то подстраиваться к навязываемым «правилам игры», то ситуация в России совершенно иная. Многие активно ратующие в широкой прессе «за водородную энергетику» даже не понимают, что речь идет о вторичном энергоносителе и что все промышленное производство водорода основано на конверсии газа и угля, которые он якобы «заменит после их истощения». Ситуация с биотопливами вообще анекдотична. Страна, обладающая минимум четвертью мировых ископаемых энергоресурсов и являющаяся крупнейшим в мире их экспортером и одновременно импортирующая до 40% потребляемого продовольствия, готовится бросить вызов Бразилии в производстве биоэтанола и биодизеля? Конечно, у нас есть масса «слабо используемых земель», особенно на севере Сибири и Чукотке. Мы уже имели богатый опыт массового выращивания кукурузы, почему бы не попробовать сахарный тростник? А картошку в российские магазины все равно завозят из Кубы, Польши, Израиля. Поборники «экологически чистых и возобновляемых» биотоплив забывают, что современное высокопродуктивное сельское хозяйство в США и других развитых странах целиком базируется на интенсивном использовании энергии ископаемого топлива и получаемых из него удобрениях и фактически занимается превращением энергии ископаемого топлива в пищевые калории. А теперь нам предлагают из полученных за счет ископаемого топлива пищевых калорий снова получать моторное топливо. Круг замкнулся, и да здравствует бессмертная идея вечного двигателя! (Более подробно на эту тему см., например, в [20]). Прорыв в энергосбережении создаст огромную сырьевую базу для отечественной нефтегазохимии, причем в первую очередь именно газохимии. Безусловно, необходимо модернизировать отечественные нефтеперерабатывающие предприятия. Но учитывая большой «технологический опыт» отрасли, уже имеющееся у нас отставание, огромный объем требующихся капвложений, большой срок эксплуатации сооружаемых предприятий и прогнозируемое в относительно недалеком будущем снижение поставок нефти, в этой области трудно рассчитывать на серьезную отдачу от инноваций. Гораздо перспективнее для реализации инноваций выглядит газохимия, которая фактически только вступает в пору своей технологической зрелости. Особенно газохимия небольших мощностей, ориентированная непосредственно на районы газо- и нефтедобычи, в т.ч. на комплексную переработку природных и попутных газов. 1. Появится возможность более гибко и оперативно доставлять ресурсы газообразных углеводородов на внутренние и мировые рынки в т.ч. перспективные рынки Юго-Восточной Азии. Экспорт газа на такие расстояния трубопроводным транспортом требовал бы фантастических затрат, а значительная его часть сжигалась бы по пути на десятках газокомпрессорных станций. 2. От экспорта сырья отрасль сможет перейти к экспорту более дорогостоящей химической продукции. 3. Появится возможность продлить период продуктивной эксплуатации низконапорных месторождений газа, доля которых в общем балансе постоянно растет. 4. Появится возможность вовлечь в эксплуатацию сотни малоресурсных месторождений. Они до сих пор не разрабатываются по экономическим условиям, т.к. недостаточно велики, чтобы стать базой для современных производств и не могут оправдать прокладку к ним дорогостоящих трубопроводов. 5. Внедрение промысловых процессов конверсии углеводородных газов стимулирует проведение перспективных геологоразведочных работ, в том числе на нефть. Для их экономического обоснования требуются более привлекательные планы использования попутного газа, чем сжигание в факелах или повторная закачка в пласт. 6. Появятся экономические стимулы для прекращения факельного сжигания углеводородных газов. 7. Внедрение малотоннажных установок по переработке углеводородных газов - наиболее эффективный и наименее затратный путь достижения Россией целей, предусмотренных условиями Киотского протокола. Помимо экономии ценнейшего сырья из-за более высокого климатического воздействия метана это эквивалентно снижению эмиссии CO2 более чем на триллион кубометров. 8. Появится база для местного производства жидких топлив и кардинального решения проблемы «северного завоза» топлива объемом 9 млн т/год. Повысится энергетическая безопасность регионов, возникнут дополнительные рабочие места. 9. Появятся условия и инновационные технологии для отечественного производства альтернативных топлив, отвечающих современным экологическим стандартам, а также для практического освоения новых видов энергоносителей. Отечественные производители оборудования смогут выйти на мировой рынок с новыми наукоемкими технологиями. Необходимость быстрого и адекватного решения сложнейших научно-технических задач делает газохимию одной из критических отраслей мировой экономики, способной стимулировать инновационные процессы во многих смежных областях. Для России интенсивное развитие газохимии отвечает ее приоритетным задачам и может стать мощным стимулом развития всей экономики. Как крупнейший экспортер природного газа и одновременно один из его крупнейших потребителей Россия более других стран заинтересована в быстром прогрессе в этой области. Сделав ставку на более глубокую и комплексную переработку природного газа, на увеличение в экспорте доли продуктов его переработки, Россия может значительно расширить свои позиции не только на рынке первичных энергоресурсов, но и гораздо более прибыльном рынке дорогостоящих химических продуктов и моторных топлив. Именно в этой области Россия имеет наибольшие шансы уже в ближайшие годы выйти на рынок высоких технологий. В.С. Арутюнов |