«Казаньоргсинтезу» расширили сырьевую базу
В Казани реализовали проект, которой может послужить примером для новых производств этилена по всей России. Работа «Разработка технологии совместного пиролиза этана и пропана и промышленная реализация комплекса технических решений по использованию технологии на установках пиролиза ПАО «Казаньоргсинтез», включающая этапы разработки научных основ и практической реализации проекта, выдвинута на соискание Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники. О ходе реализации проекта и о том, как адаптировать установки пиролиза под разное сырье и для чего это нужно, в интервью рассказал один из авторов проекта — заместитель главного инженера ПАО «Казаньоргсинтез» по науке и развитию, доктор технических наук, профессор Дамир Сафин.
«Это наиболее чистая и безвредная технология из всех известных»
— Дамир Хасанович, на ПАО «Казаньоргсинтез» год назад был завершен большой научно-исследовательский проект, который растянулся на несколько лет. Его результаты были внедрены на реальном производстве. В чем сущность проекта?
— Да, в прошлом году мы завершили реализацию проекта по использованию на установках пиролиза альтернативного этану сырья — пропана. Разработка проекта и его реализация проводились в период с 2013 по 2020 годы. В рамках реализации проекта разработана технология совместного пиролиза этана и пропана, проведена модернизация этих установок. Фактически мы обновили и адаптировали технологическое оборудование установок пиролиза, изначально построенных для работы с этаном, под работу с пропаном. Теперь, благодаря новому сырью, мы можем максимально загрузить мощности и увеличить объем производства этилена.
— «Казаньоргсинтез» для России уникальное предприятие, так как работает на этановом сырье. Насколько эта технология вообще востребована сегодня?
— «Казаньоргсинтез» — это действительно единственная компания на территории России, которая использует «этановую» технологию производства этилена, который дальше используется для производства различных марок полиэтиленов. С точки зрения экологии это наиболее чистая и безвредная технология из всех известных на сегодняшний день. Экономическая эффективность переработки этана по сравнению с более тяжелым сырьем — прямогонным бензином или сжиженными углеводородными газами — гораздо выше. Основным продуктом пиролиза этана является этилен. Образование метана и водорода, как правило, не превышает 15%, а этилена образуется до 80-82%. На этих установках отсутствуют блоки по дополнительной переработке тяжелых продуктов пиролиза, что значительно упрощает схему компоновки установки пиролиза. Как следствие, удельные капитальные затраты строительства установок пиролиза этанового сырья значительно ниже, чем установки пиролиза других видов сырья.
Поэтому во всем мире большее развитие сейчас получают мощности пиролиза именно газового сырья, преимущественно этана. Это направление остается востребованным в странах Ближнего Востока и в США. Резким толчком для его развития послужил нефтехимический бум, обусловленный «сланцевой революцией» в США, в результате которой сформировался большой избыток дешевого этана. Он и послужил сырьевой базой для создания крупных производственных мощностей по его переработке.
— Почему тогда возникла потребность переводить ваше предприятие на другое сырье?
— Еще в середине «нулевых», после того, как «Казаньоргсинтез» вошел в Группу «ТАИФ», на предприятии была реализована масштабная программа развития производств. В том числе обновление прошел этиленовый комплекс. В итоге общая проектная мощность этиленовых установок была увеличена с 400 до 640 тыс. тонн этилена в год. Однако реальные поставки этого сырья не обеспечивали наши потребности.
В России в настоящее время существуют два основных производителя этана. Это Оренбургский гелиевой завод ПАО «Газпром» и Миннибаевское предприятие по переработке попутного газа ПАО «Татнефть». Наше предприятие по этанопроводу получает этан от обоих этих предприятий и потребляет весь объем вырабатываемого ими этана. Потенциал возможности производства этана в России на сегодняшний день ограничен. Поэтому нам потребовалось сделать производство более гибким по отношению к сырью.
— Как этого удалось достичь?
— В рамках разработанного проекта в качестве альтернативного сырья этану предложено использование пропана. По своим свойствам пропан относится к классу сжиженных углеводородов и является наиболее близким продуктом этану. Основная задача создания технологии совместного пиролиза этана и пропана состояла в подборе оптимальных условий пиролиза смешанного сырья с учетом свойств этих продуктов. Проводился поиск оптимального соотношения этана и пропана, температуры пиролиза, обеспечивающих максимальный выход этилена при максимальной конверсии сырья.
«Разработанную технологию мы называем гибкой технологией совместного пиролиза»
— В чем суть технологии совместного пиролиза этана и пропана?
— Разработанную технологию мы называем гибкой технологией совместного пиролиза. Технология основана на использовании в процессе пиролиза смешанного сырья с ограничением содержания пропана.
Имевшаяся у нас установка была рассчитана на пиролиз чистого этана. Учитывая неполную загрузку печей пиролиза этана, возникла идея об использовании смешанного сырья. Было проведено моделирование и выполнены расчеты процессов пиролиза пропана и совместного пиролиза этана и пропана применительно к печам пиролиза этана. Проведенные расчеты подтвердили целесообразность такого решения. Кроме этого, была доказана возможность использования печей пиролиза этанового сырья также для пиролиза чистого пропанового сырья.
Для практического применения мы выбрали два варианта использования пропанового сырья на установках пиролиза этана: постоянное использование смешанного сырья, содержащего до 15—20% пропана, и использование чистого пропана в печах пиролиза в период проведения ремонтных работ этанопровода или ремонта установок выделения этана у наших поставщиков.
— Сейчас проект уже завершен и внедрен на производстве. Почему на это потребовалось 7 лет?
Такая длительность реализации объясняется двумя причинами. Во-первых, за этот период выполнен громадный объем работ, включающий параллельно само исследование, проектирование, закупку технологического оборудования и монтажные работы. Во-вторых, основные работы по монтажу оборудования осуществлялись в короткие промежутки времени в периоды ежегодных капитальных ремонтов установок. В другое время, когда действующие установки работают, физически делать ничего невозможно.
В рамках практической реализации проекта построены 6 новых печей пиролиза, новый «холодный» блок установки. Он обеспечил переработку пирогаза, получаемого пиролизом с использованием альтернативного сырья. Кроме этого, провели модернизацию компрессорного оборудования и колонн выделения этилена и пропилена, реконструкцию и замену теплообменного оборудования, построен новый узел подготовки обессоленной воды для обеспечения потребности печей пиролиза.
— Сейчас уже можно сказать, насколько успешен этот проект?
— Да, конечно. Во-первых, мы подтвердили возможности осуществления совместного пиролиза этана и пропана в условиях ограничения максимального содержания пропана в сырье пиролиза. Во-вторых, мы можем твердо сказать, что в процессе совместного пиролиза этана и пропана наблюдается увеличение выхода этилена, что позволило нам уже сейчас сократить расходные нормы по основному сырью — этану. В-третьих, на практике доказана возможность использования чистого пропана в действующих печах пиролиза, рассчитанных под этан. Начиная с 2018 года, в периоды ограничения поставок этана от поставщиков это решение успешно применяется на установках пиролиза и обеспечивает выработку этилена с использованием альтернативного сырья.
Итоги реализации проекта находят свое отражение и в результатах финансово-хозяйственной деятельности предприятия. Так, в период с 2013 по 2020 годы на установках пиролиза «Казаньоргсинтез» дополнительно переработано более 650 тыс. тонн пропана. Объем дополнительной выручки, полученной от реализации различных марок полиэтиленов, произведенных переработкой дополнительно выработанного этилена, составил более 21 млрд рублей. Соответственно возросли и суммы налоговых отчислений в бюджеты всех уровней.
— На сколько применимы ваши разработки на других промышленных проектах, реализуемых на территории страны?
Практический опыт использования технологии показывает, что она позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса пиролиза этана. На наш взгляд, полученный опыт может быть полезным для вновь создаваемых установок пиролиза этанового сырья на предприятиях и Амурского газохимического комплекса по переработке этана (ПАО «СИБУР Холдинг»), и Балтийского химического комплекса по пиролизу этана (ПАО «Газпром» и АО «РусГазДобыча»), и газохимического комплекса ООО «Иркутской нефтяной компании».