close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

презентация - Академия Наук Республики Башкортостан

код для вставкиСкачать
ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИИ И
КАТАЛИЗА РОССИЙСКОЙ
АКАДЕМИИ НАУК
Уфа-2008
Член-корреспондент РАН Джемилев Усеин Меметович
МИРОВАЯ НЕФТЕХИМИЯ –
ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Нефть
Биомасса
Газ
Торф
Уголь
Отходы –
Газогидраты
промышленные,
бытовые, сельскохозяйственные
Сланцы
Снег (100 л / 1 т)
МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ НЕФТИ И ОБЪЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ
Запасы нефти
Тихоокеанский
регион, Южная
Америка, Африка,
Западная Европа
Потребление нефти
Башкортостан
0,3
Тихоокеанский
регион, Япония,
Америка, Африка
20
Восточная
Европа,
включая
Россию
8
12
Северная
Америка
19
Ближний
Восток
Башкортостан
0,2
22
Западная
Европа
4,3
59,7
Ближний
Восток
20
Восточная
Европа,
включая
Россию
34,5
Северная
Америка
МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ ПРИРОДНОГО ГАЗА И УГЛЯ
Природный газ
Прочие
Северная
Америка
Азия и
Океания
Центральная и
Южная Америка
7,8
7,5
Африка
Уголь
5,1 4,5
Прочие
0,0
Западная
Европа
7,5
Северная
Америка
11,1
32
26
Центральная
и Южная
Америка
Азия и
Океания
29,8
2,2
Россия
35,7
Ближний
Восток
9,3
Африка
5,6
16
0,0
Ближний
Восток
Россия
Западная
Европа
Нефть
Мировые запасы и ежегодная добыча
Разведанные запасы
мировые
Россия
Республика
Башкортостан
~ 300 млрд. тонн
1020 млрд. тонн
0,51 млрд. тонн
Ежегодная добыча
мировая
~ 6 млрд. тонн
Россия
Республика
Башкортостан
~0,420,46 млрд. тонн
0,012 млрд. тонн
ОСТАВШАЯСЯ НЕФТЬ
60 % оставшейся нефти
в 5 странах
Персидского
залива:
1.
Саудовская Аравия
2.
Оман
3.
Ирак
4.
Кувейт
5.
Иран
Кинг Хуберт (1903-1986)
ЗНАМЕНИТЫЙ АМЕРИКАНСКИЙ ГЕОФИЗИК
ПРЕДСКАЗАЛ:
• 1949
г.:
ЭРА УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА БУДЕТ
КОРОТКОЙ
• 1956
г.:
МАКСМУМ ДОБЫЧИ НЕФТИ В США БУДЕТ В
в 1970 г., ЧТО ТОЧНО ПОДТВЕРДИЛОСЬ
ЗАКОН ХУБЕРТА:
Время между максимумами ОТКРЫТИЯ объемов
залежей нефти и ее ДОБЫЧЕЙ равно 20 – 40 годам
Пик Хуберта
в 1970 году,
предсказанный для добычи нефти в США ( 1956 г.)
Мт/год
300
200
100
Момент
предсказания
320 Мт/год - максимум
добычи нефти в США
Природный газ
Мировые запасы и ежегодная добыча
Разведанные запасы
мировые
Россия
~ 300 трл. м3
~ 51 трл. м3
Ежегодная добыча
мировая
Россия
~ 1,8 трл. м3
~ 624 млрд. м3
~ 1,5 млрд. тонн
углеводородного
сырья
480 млн. тонн
углеводородного
сырья
СООТНОШЕНИЕ ЗАПАСОВ НЕФТИ И ГАЗА В КРУПНЕЙШИХ СТРАНАХ –
ЭКСПОРТЕРАХ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Узбекистан
США
2036
2010
2009
Саудовская Аравия
2021
Россия
Норвегия
Мексика
2011
2024
2026
Китай
2020
Канада
2082
2010
Иран
2083
2071
Венесуэла
Англия
2383
2116
Ирак
Индонезия
Голландия
Нефть
Газ
2041
2031
2070
2006
2007
Алжир
2000
2051
2100
2200
2300
2400
Углекислый газ СО2
Антропогенные выбросы
мировые
~25 млрд. т / год
Россия
Республика
Башкортостан
~1,5 млрд. т / год
0,05 млрд. т / год
Природные запасы
50 000 млрд. тонн / год
Древесина
Запасы лесных ресурсов
мировые
Россия
350 млрд. м3
~ 82 млрд. м3
Заготовка древесины
Россия
~ 154 млн. м3/ год
Экспорт необработанной
древесины («кругляк»)
41,4 млн. м3 / 2004 год
Древесина
Производство деловой древесины
Мировое
Европа
С.Америка
США
Россия
млрд. м3
1,40
0,36
0,43
0,27
0,1
млрд. тонн
1,11
0,28
0,34
0,21
0,08
Потребление
млрд. м3
~1
0,35
0,42
0,27
0,07
млрд. тонн
0,79
0,277
0,332
0,21
0,055
из 1 тонны древесины:
CH4
CH3OH
C2H5OH
(пиролиз)……………....16 кг
(пиролиз)…………….…8–20 кг
(гидролиз)…….......100–180 кг
Сера
Мировые запасы
В земной коре
~ 5,5 • 1013 тонн
~ 50 трл. тонн
Самородная сера
Россия, США, Италия,
Япония, Узбекистан,
Туркмения
Сера в нефтях
Россия
Переработка нефти
150200 млн. тонн / год
Отвалы
S8
~ 1,5 млн. тонн / год
Республика
Башкортостан
Переработка нефти
2025 млн. тонн / год
Отвалы
S8
~ 0,25 млн. тонн / год
Мировая нефтехимия
Динамично развивающаяся отрасль промышленности
Темпы роста нефтехимии в 1,5 2 раза превышают
темпы роста ВВП
Все это связано с быстрым развитием научно-технического прогресса
Создание новых материалов
Внедрение новых технологий
Повышение эффективности производства
Спрос на продукты нефтехимии
( полимеры, смолы, пластификаторы и изделия из них,
полипропилен, полиэтилентерефталат, поликарбонат,
полистирол)
Стратегия развития нефтехимии
ТОПЛИВО
95%
65%
~ 1400 $/т
НЕФТЬ
НЕФТЕХИМИЯ
Россия 5%
США 15%
550 $/т
ОЛЕФИНЫ
ДИЕНЫ
АРОМАТИКА
20%
35%
~ 300 $/т
1000 $/т
БЕНЗИН
КЕРОСИН
ДИЗТОПЛИВО
5%
1400 $/т
>1000 $/т
МАЗУТ
20%
300 $/т
ГУДРОН
БИТУМ
КОКС
СЖИГАНИЕ
Глубокая
переработка
от
1 000
до 1000 000 $/т
ВОЗОБНОВЛЯЕМОЕ
СЫРЬЕ
ТЭЦ
CO2 ,
CH4
Перспектива
НЕКОТОРЫЕ БАЗОВЫЕ МОНОМЕРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В НЕФТЕХИМИИ
(мировое производство > 3000 наименований)
Производство
(млн. т)
мировое
Россия
Цена
за 1 тонну
($)
Этилен
100,0
2,5
700
Бензол
45,0
1,0
1000
Пропилен
30,0
1,3
650
Винил хлористый
2,1
0,56
500
Бутадиен
5,5
0,47
1430
Изопрен
0,84
0,46
860
Фталевый ангидрид
3,4
0,054
750
34,0
0,357
1200
27,0
5,5
Мономеры
Терефталевая кислота
Стирол
500
Общий мировой объем продукции химических производств составляет более 300 млн. тонн в год
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ВАЖНЕЙШИХ ВИДОВ
ПРОДУКЦИИ НЕФТЕХИМИИ ПО РЕГИОНАМ МИРА
(%)
Северна
я
Америка
Западная и
Восточная
Европа,
в том числе
Россия
Азия,
Австралия
Ближний
Восток,
Африка
Южная
Америка
Всего
Полиэтилен
30
31
26
9
4
100
Полипропилен
24
26
40
5
5
100
ПВХ
29
30
32
5
4
100
Полистирол
27
23
44
2
4
100
Бензол
30
36
24
4
6
100
Метанол
20
25
20
15
20
100
Наименовани
е продукции
Башкортостан
ОБЪЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВЫХ МОНОМЕРОВ,
ПОЛИОЛЕФИНОВ И ПОЛИДИЕНОВ
Мономеры
Объем производства
(тыс. т)
Этилен
380,0
Пропилен
240,0
Стирол
200,0
Винилхлорид
135,0
Бутадиен из ББФ
30,7
Изопрен из изопентана
123,9
Каучук бутадиен-метилстирольный
67,0
Полистирол
150,0
Каучук полиизопреновый
121,0
Полиэтилен низкого давления
135,0
Полипропилен
100,0
Поливинилхлорид
125,0
H2 O
в каталитическом гидроксилировании олефинов
Традиционные методы
Новый метод
H2O
O2
[PdCu]
H2SO4
Ph
R
~125 oC
катализатор
OH
OSO3H
H2O
R
VO(acac)2
>90%
CH2OH
~75%
CHO
O
OH
R
Реакция
МоисееваШмидта
O
одна стадия
отсутствие отходов
HO
Каталитическая активация 2
в синтезе индивидуальных высших спиртов
H2O
H2O
СO2
H3BO3
PdPPh3
толуол
40-60%
OH
60-80%
OH
H2, ~100%
H2, ~100%
C12H25OH
C8H17OH
CO2 и H3BO3
в синтезе высших индивидуальных спиртов
СO2 + H2O
OH
[Pd]
O C
H2O
OH
O
OH
O
B
[Pd]
O
[Pd]
O O
O
HO B OH
H2O
OH
OH
NH3
в синтезе высших аминов
Традиционные технологии
Области применения
1. R(CH2)nOH NH3 R(CH2)nNH3-n
Ингибиторы коррозии,
флотореагенты,
эмульгаторы,
экстрагенты,
катализаторы
[Ni]
2. R(CH2)nCl
3.
RCN
NH3
[Ni]
H2
[Ni]
R(CH2)nNH3-n
RCH2NH2
Новые технологии
NH3-H2O
[Pd], 60 oC
H2
N
3
[Rh], [Pd]
2060 oC
CN
3
C8
> 98%
HCN
N
H2
CH2NH2
C9
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ГИДРОАМИНИРОВАНИЕ 1,3-ДИЕНОВ –
перспективные технологии в синтезе высших индивидуальных аминов
3
RnNH3-n
2
N
R2N
RN
Катализатор
[Pd]─L
Н2О-углеводородная среда
3
2
Pd──L
R2NH
Pd ──NR2
СO
в синтезе важнейших мономеров
HO2C(CH2)8CO2H
себациновая
кислота
MeO2C(CH2)4CO2Me
CO
CO
[Rh] ([Pd])
CH3OH, Co(CO)8
(140oC)
80%
CH3COOH
адипиновая
кислота
90%
1. [Pd]
2. H2 (20-60oC)
3. OH―
HO(CH2)4OH
бутан-1,4-диол
CH2O + CO
> 85%
1. [Co]
2. H2
(120oC)
HOH2C–CH2OH
этиленгликоль
> 90%
Новое в синтезе бутан-1,4-диола
Новый метод
Традиционный метод
HC
CH
+ CH2O
+ CH2=CH2
Al(C2H5)3
[Zr]
120 оС
120 атм.
[Cu]
H O H 2C C
150-170оС
C C H 2O H
[Cu-Ni/H2]
HOH2C(CH2)2CH2OH
Бутан-1,4-диол
20 oC
~100%
Al(CH2-CH2)nC2H5
[Ti]
30–50 oC
1. O2
2. 2H3O+
Al
Et
С2H5(CH2-СH2)nOH
Высшие спирты
1. O2
2. 2H3O+
С2–С30
HOH2C(CH2)2CH2OH
Бутан-1,4-диол
НОВЫЙ КЛАСС СОПРЯЖЕННЫХ РЕАКЦИЙ -
основа для создания перспективных технологий
ROH + C Cl
n
4 -n
~ 200 oC
OH
O
R
R
M n, W , V, M o
R'
R'
~ 200 oC , 5 ч
RO Cl
R
C H 2O H
R
~ 175 oC , 5 ч
70%
8 0 -9 3 %
CH3
(C H 2 )n
~200 oC
5 ч
~ 175 oC
5 ч
1 7 0 -2 0 0 o C
3 ч
C O2C H3
R O 2 C (C H 2 ) n C O 2 R
OH
30%
90%
n = 3 -1 0
>90%
ОДНОСТАДИЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА
тр а д и ц и о н н ы й м е то д
б е н зо л
н о в ы й м е то д
+ пропилен
о д н а с та д и я
тр и с та д и и
1 . О ки с л е н и е
з а ки с ь ю а з о та
(N 2 O ),
1 . А л ки л и р о в а н и е
2 . О ки с л е н и е (O 2 )
3. Разлож ение с
ка та л и з а то р о м
Н 2S O 4
(ц е о л и ты + F e )
~ 4 0 0 oC , ~ 9 8 % ,
80%
о д н а с та д и я
1 . Ж и д ко ф а з н о е
о ки с л е н и е в р а с тв о р е
C 2 H 5 O H + C C l4 ,
(M n + 3 + C H 3 C N )
~ 2 0 0 oC , > 9 0 %
то к с и ч н о с ть N 2 O
OH
OH
+
H 3C
OH
O
H 3C
ф енол
а ц е то н
СССР
1 9 4 4 -1 9 4 5 гг.
ф енол
Р о с с и я, С Ш А
1 9 9 8 г. И К С О Р А Н
ф енол
Россия
2 0 0 0 г. И Н К Р А Н
ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МЕТОД СИНТЕЗА НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Традиционная технология
Новый метод
N
V2O5 ,
~450 oC
N
NH3 + O2
VO(acac)2 ,
~ 150 oC
CH3OH + CCl4
CO2H
CO2H
N
Сырье
Каменно-угольная смола
СН3СНO + NН3 + CHO
N
Сырье
Каменно-угольная смола
НС≡СН + НСN
Новая технология получения стирола
Традиционная технология
1200 $/т
1.
Бензины
прямой
перегонки
Новая технология
o
4 8 0 -5 1 0 C
риф орминг
к а т-р (P t - R e /A l 2 O 3 )
Преимущества
8 0 1 2 0 oC
2.
3.
H 2C = C H 2
Высокая селективность
Отсутствие отходов
Технологичность
к а т-р (A lC l 3 , ц е о л и ты )
6 0 0 6 4 0 oC
д е ги д р и р о в а н и е
к а т-р (F e - K ,
угл -р о д /H 2 O = 1 :1 0 )
1.
5 0 1 0 0 oC
C u C l2
HC
CH
H 2O N H 4C l
Недостатки
Многостадийность
Низкая селективность
Энергоемкость
C H 2 = C H -C H
1400 $/т
2. C H 2 = C H -C H
CH
[P d P P h 3 ]
6 0 1 0 0 oC
> 90%
CH
Реакция β–этилирования α–олефинов ─
новые технологии в нефтехимии
Новая реакция
R
Et
[Zr]-кат-р
+ Et2AlCl
R
Et
AlEtCl
-HAlEtCl
R
CH2=CH2 , [Zr]-катализатор
Изв. АН СССР.Сер. хим.,1981, № 2, С. 361-364
Et2AlCl
Новые технологии
Этилен
Катализатор:
Катализатор
[Zr]
ZrCl4
Zr(OR)4
(RO)nZrCl4-n
Cp2ZrCl2
Эффективность:
100 000 моль олефина /
моль катализатора
А.С. 941340 ( СССР ). Б.И. № 25 ( 1982 )
Пропилен
~ 20 оС
- H2
Бутадиен
- H2
Изопрен
Традиционная и новая технологии получения
бутадиена и изопрена
Новая
Традиционная
Et2AlCl
Этилен
Пропилен
Катализатор
Катализатор
[Zr]
Al─Cr─K
540─550 оС
~ 20 оС
Катализатор
Катализатор
Fe─K
600─640 оС
Водород
C4H8/H2O = 1/10─15
Fe─K
600─640 оС
Водород
C4H8/H2O = 1/10─15
Бутадиен
Изопрен
Сернистые нефти Перспективные технологии обессеривания
Новая технология
Традиционная технология
ГИДРООЧИСТКА
H2
подача водорода
на катализатор
УГЛЕВОДОРОДНЫЕ
НЕФТЬ
ДИСТИЛЛЯТЫ
Сульфиды (RR’S)
ОКИСЛЕНИЕ СУЛЬФИДОВ
с помощью
H2O2 или NaOCl
ЭКСТРАКЦИЯ НЕФТЯНЫХ
СУЛЬФОКСИДОВ
H2S
ацетоном
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ
ВОССТАНОВЛЕНИЕ
НЕФТЬ
Сульфиды ~ 3,5 %
подача воздуха
на катализатор
S8
Элементная сера
~ 2500 тонн
100000 тонн
RR’SO
Нефтяные
сульфоксиды –
уникальные
экстрагенты
в гидрометаллургии
~ 8000 тонн
ОБЕССЕРИВАНИЕ БЕНЗИНОВ, КЕРОСИНА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА
Новая технология
Традиционная технология
ГАЗОВЫЙ КОНДЕНСАТ
(RSH + R’-S-R’ 5%)
O2 , ПФЦК
30 оС
RSSR + R’-S(O)-R’
RSNa
ОСТАТОЧНАЯ СЕРА
0,0003 %
0
0
0,5 кг
N
HOOC
N
МЕРКАПТАНЫ
СУЛЬФИДЫ
ОТХОДЫ НА 1 тонну
N
N
Co
N
N
N
NaOH
20-30 оС
0,02 %
30 %
100%
45–50 кг
COOH
HOOC
COOH
N
ПФЦК –полифталоцианин кобальта
Технология внедрена в опытно-промышленном масштабе на Ново-Уфимском НПЗ, Самарском
НПЗ и Шкаповском ГПЗ
Технологии будущего
СO2 + 3 H2
СH3OH + (H2O)n
СH3CH=CH2
СH2=CH2
+
+
Технологии будущего
CH4 +
2
/3 O2
катализатор
Температура (К)
CH3OH + 1/3 CO
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
-37,6
-38,8
-35,9
-30,1
-29,9
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
39,0
38,7
37,9
36,8
35,3
Конверсия СН4 ( % )
CH4 +
1
/2 O2
катализатор
Температура (К)
100
CH3OH
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
-26,7
-28,1
-25,9
-20,7
-21,0
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
30,2
30,1
29,8
29,3
28,6
Конверсия СН4 ( % )
100
Технологии будущего
CH4 + N2O
катализатор
Температура (К)
(на окисление)
CH3OH + N2
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
-51,5
-52,6
-55,1
-57,8
-60,4
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
49,7
50,2
51,5
53,0
54,5
CH4 + CH2O
катализатор
C2H5OH
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
-1,3
-0,4
2,9
7,8
13,2
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
10,4
11,1
11,7
11,6
11,1
2 CH4 + ¼ S8
катализатор
CH2=CH2 + 2 H2S
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
29,7
25,2
17,0
10,2
5,7
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
-32,6
-29,0
-22,6
-17,8
-15,2
Технологии будущего
CH4 + H2O
катализатор
CO + 3 H2
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
33,9
32,8
26,8
20,8
14,8
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
-49,3
-48,7
-47,1
-44,8
-42,0
0
0
Конверсия СН4 ( % )
CH4 + /3 H2O
1
катализатор
1
0,01
0,16
2,8
/3 C2H2 + 1/3 CO + 2 H2
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
36,8
34,0
27,7
21,3
14,9
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
-46,4
-46,8
-47,2
-47,9
-48,7
0
0
1,2
8,5
Конверсия СН4 ( % )
CH4 + СO2
катализатор
0,05
CH3OH + CO
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
34,8
32,2
32,2
32,1
32,1
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
-37,4
-37,8
-37,8
-37,7
-37,7
0
0
0
0
Конверсия СН4 ( % )
0,03
Технологии будущего
CH4 + 2 N2
катализатор
H2N-NH2 + CH2=CH2
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
39,2
41,2
43,6
46,0
48,5
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
-35,5
-35,4
-36,6
-36,9
-37,5
Конверсия СН4 ( % )
CO2 + N2
катализатор
0
N2O + CO
Температура (К)
298
400
600
800
1000
Энергия Гиббса (G, ккал/моль)
86,2
87,6
90,4
93,1
95,8
Тепловой эффект (Qp, ккал/моль)
-87,1
-87,9
-89,4
-90,8
-92,3
Конверсия СН4 ( % )
0
Стратегические проблемы нефтехимии
1.
Решение проблемы получения, хранения и
транспортирования дешевого водорода
2.
Использование возобновляемого природного сырья
H2O, CO2, CO, N2, O2, CH4
3.
4.
Разработка гомогенных, гетерогенных и
ферментоподобных катализаторов, обладающих
высокой селективностью действия и длительным
сроком службы
Увеличение доли углеводорoдного сырья в
нефтехимическом синтезе
Проблемы,
пути решения
В условиях меняющегося мира
и меняющейся экономики
Обеспечение нефтехимии дешевым
углеводородным сырьем
Увеличение доли газового сырья
(метан, этан, бутан)
Внедрение технологий, основанных
на переработке газа и газоконденсата
Реконструкция и модернизация
нефте- и газоперерабатывающих
предприятий
Увеличение выхода сырья, сокращение
потерь, внедрение новых технологий,
сокращение числа стадий переработки
Документ
Категория
Презентации по экономике
Просмотров
10
Размер файла
4 326 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа