К вопросу о строительстве в Центральном регионе России завода по переработке угля и тяжелых нефтяных остатков в моторное топливо с энергообеспечением от Смоленской АЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу о строительстве в Центральном регионе России завода по переработке угля и тяжелых нефтяных остатков в моторное топливо с энергообеспечением от Смоленской АЭС

В.М. Поплавский, Г.И. Сидоров, ГНЦ РФ ФЭИ

А.М. Локшин, М.Х. Ахметкереев, С.П. Аксиненко, Смоленская АЭС

В.В. Заманов, ЗАО «Тулаинжнефтегаз»

На данный момент энергетика представляется целостной системой, сформировавшейся на основе углублённой электрификации и газификации хозяйственной деятельности, характеризующейся многопродуктовым энергетическим балансом, в котором массовое применение нефти и газа заняло ключевые позиции. Это в свою очередь резко увеличило возможности взаимозаменяемости видов энергии, энергетических установок, отдельных энергетических ресурсов. Взаимозаменяемость в энергетике как объективная тенденция привела к установлению разносторонних связей между элементами её структуры, всё в большей степени в единое целое втягиваются большие её подсистемы - отрасли.

Действие принципа взаимозаменяемости становится определяющим фактором развития энергетики, при этом приоритетная роль отводится долгосрочным и экономически стабильным энергоресурсам - углю и ядерному топливу, замыкающие затраты на освоение которых необратимо превращаются в действующие. Целевая направленность принципа взаимозаменяемости в энергетике заключается прежде всего в устойчивом обеспечении народного хозяйства ведущими энергоносителями - электроэнергией, жидкими моторными и котельными топливами, газом. Реализация этого принципа создаёт предпосылки для освоения энерготехнологий и перспективных, и принципиально новых.

Становится экономически выгодным использование принципиально нового источника энергии - ядерного топлива, и не только для производства электроэнергии, что уже освоено в промышленном масштабе, но и для производства тепла, в т.ч. технологического назначения.

Развитие водородной энергетики и промышленное освоение энергии термоядерного синтеза по ряду причин экономического и инженерно-технического плана отдвигается на середину настоящего столетия. Однако упаковка водорода в продукты конверсии угля и других тяжёлых углеводородов природного или промышленного происхождения (битумы, сланцы, нефтяные остатки) уже сегодня становится актуальной при производстве жидких топлив, продуктов органического синтеза. В этом случае водорода требуется не так много (~2ё3% масс.), что приводит к приемлемым капитальным затратам; целевой продукт к тому же легко хранить, накапливать, транспортировать. Таким образом, на обозримую перспективу получает развитие не водородная, а углеводородная энерготехнология, основу которой составляет гидроквалификация углеводородного сырья.

Синтез моторных топлив гидрогенизацией угля - превращение высокомолекулярных веществ органической массы угля (ОМУ) под давлением водорода в жидкие и газообразные углеводороды - приобретает особую актуальность в мировой теплоэнергетике в связи с истощением в недалеком будущем ресурсов нефти и природного газа. Научные основы этого процесса были разработаны в начале ХХ века выдающимися учеными В.Н. Ипатьевым, Н.Д. Зелинским, Ф. Бергиусом, Ф. Фишером и другими.

Во всем мире признано, что ожижение углей - перспективный путь, обеспеченный сырьевой базой на длительный срок, для получения жидких моторных топлив и разнообразных продуктов для химической промышленности. энергетика водородный термоядерный гидрогенизация

Наилучшим природным сырьем для синтеза широкого ассортимента моторных топлив являются бурые угли. Этот класс низкометаморфизованных твердых горючих ископаемых отличается невысокой степенью углефикации и специфическим составом компонентов органической массы. Бурые угли считаются низкосортным энергетическим топливом, но являются ценнейшим сырьем для углехимии. Это подтверждает пример предвоенной Германии, где на базе собственных бурых углей выросли мощнейшие индустриальные концерны.

В 70-х годах в Институте горючих ископаемых (ИГИ) была создана передовая технология получения моторных топлив из угля с применением метода гидрогенизации под невысоким давлением водорода (до 10 МПа).

Важным преимуществом технологического процесса ИГИ является его универсальность: он позволяет в равной мере эффективно производить синтез квалифицированных моторных топлив как из самых дешевых бурых углей, так и из тяжелых нефтяных остатков (мазута, гудрона), имеющихся в избытке, по единому технологическому режиму, на одной и той же аппаратурной цепочке. Однако при массовом производстве одной из важнейших проблем является защита окружающей среды от загрязняющих веществ, так как углеперерабатывающее производство - потенциальный источник ряда вредных выбросов и отходов (твердых и газообразных). Следует отметить, что сжигание 1 т угля на ТЭС дает четыре тонны вредных отходов. Так, чтобы переработать 10 млн. тонн угля и получить 3,5 млн. тонн моторного топлива, необходимо дополнительно сжечь 10 млн. тонн бурых углей для энергообеспечения процесса гидрогенизации. Выбросы ТЭС содержат токсичные газы и пары, углеводороды различного состава, наиболее ядовитые ароматические полициклические производные, мелкодисперсные твердые аэрозоли, включающие практически все элементы таблицы Менделеева, в том числе и естественные радиоактивные изотопы в концентрациях выше ПДК.

Реальным средством решения комплекса экологических проблем в области производства синтетического топлива станет использование ядерной энергии.

В настоящее время рассматривается вопрос о строительстве завода синтетического топлива в Калужской области с энергообеспечением от Смоленской АЭС.

Несмотря на наличие в регионе двух крупных нефтеперерабатывающих заводов, Московского и Рязанского, обеспечение его моторными топливами из-за высокой плотности потребления вызывает значительные трудности. Особые сложности возникают в периоды посевных и уборочных кампаний. Простейший анализ показывает, что это положение со временем будет усугубляться. Так, оставшиеся в РФ нефтеперерабатывающие заводы загружены сырьем в среднем менее, чем на 70%, а основной объем переработки приходится на заводы, расположенные в приволжских городах и в городах на железнодорожной магистрали Москва-Владивосток. Перерабатывать дополнительное количество нефти для обеспечения пиковых потребностей заводам менее выгодно, чем продавать топливо за рубеж. Транспортировка моторных топлив с удаленных заводов при неуклонном росте железнодорожных тарифов приведет к необходимости использовать моторные топлива по значительно завышенным ценам. Обозначенные, а также некоторые другие причины диктуют необходимость приблизить объекты производства топлив к местам их потребления. Мощность этих заводов должна обеспечивать потребность в радиусе доставки автотранспортом. Зарубежный опыт, особенно европейский, показывает, что мощность заводов, в среднем, составляет 1-4 млн. тонн в год.

Строительство новых заводов с современной технологией и глубиной переработки вызовет жесточайшее сопротивление со стороны нефтяных гигантов, что делает возможность обеспечения нефтью таких заводов весьма призрачной.

С другой стороны, при использовании в качестве сырья мазута или его смеси с местными углями проблема сырья может быть решена. Строительство завода мощностью 1 млн. тонн в год целесообразно совместить со строительством мазутохранилища, что позволит накапливать сырье в периоды летнего перепроизводства мазута по ценам в 1,5-3 раза ниже зимних.

Основой успеха строительства такого завода является наличие высокоэффективных технологий переработки нефтяных остатков и дистиллятных фракций мазута при давлении 6 МПа. Подобраны новые катализаторы, определены режимы работы.

При переработке 1 млн. тонн мазута в смеси с бурым углем ориентировочно может быть получено около 80 тыс. тонн газа, 280 тыс. тонн бензина, 530 тыс. тонн дизельного топлива.

Глубокая переработка мазута в смеси с бурым углем является энергоемким производством и строительство завода вблизи Смоленской АЭС представляется весьма перспективным.

Проведенные в ГНЦ РФ ФЭИ сравнительные оценки показывают, что вложения в завод по производству синтетического топлива (СЖТ) в 14 раз эффективнее, чем в производство электроэнергии (см. таблицу 1).

Проект сооружения завода по производству СЖТ был поддержан Региональным Координационным Советом по науке и научно-технической политике при губернаторе Калужской области. Проявил интерес к проекту и мэр г. Москвы Ю.М. Лужков.

В декабре 2003 года было подписано Соглашение между Российским Фондом развития высоких технологий, Институтом горючих ископаемых, ФГДУП «Тулапроект», ЗАО «Тулаинжнефтегаз», ГНЦ РФ ФЭИ, администрацией Калужской области по продвижению и реализации проекта «Производство синтетического жидкого моторного топлива», целью которого является создание акционерного общества. На 4-ом Международном Форуме «Высокие технологии XXI века» проект занял 1 место из 300 представленных на нем проектов.

Однако, строительство завода в Калужской области - важная задача, но стратегическим направлением является освоение Канско-Ачинского угольного бассейна. Тем более, что все предпосылки для этого имеются. В частности, ИГИ разработан проект завода СТ-500 на 3,5 млн. тонн моторных топлив в год. Строится 4-ый блок Белоярской АЭС с реактором БН-800. БН-800 способен обеспечить высокопотенциальным теплом и электроэнергией переработку до 10 млн. тонн углей, что позволит получить 3,5-4 млн. тонн моторного топлива.

Сооружение завода синтетического жидкого топлива (СЖТ) на сырьевой базе Канско-Ачинского угольного бассейна явится первым шагом на пути создания новой высокотехнологичной отрасли по производству моторных топлив и ценнейших продуктов углехимии.

Таблица 1. Экономическая эффективность производства синтетического жидкого топлива по сравнению с производством электроэнергии на реакторе типа БН

Размещено на Allbest.ru