«Наука в Сибири» № 1-2 (2537-2538) 13 января 2006 г. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ ТОПЛИВ ИЗ УГЛЯ Из доклада д.х.н. Б. Кузнецова. В начале своего выступления докладчик сообщил, что в целом существующие технологии получения жидкого топлива из угля можно объединить в две группы: прямое ожижение угля, когда сразу получается жидкое топливо, и двухстадийный процесс, когда уголь подвергается парокислородной газификации с получением синтез-газа, а затем каталитической переработке с выходом в итоге моторного топлива. Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки. Далее проф. Б. Кузнецов обратился к истории развития технологии получения жидких топлив из угля, которая впервые была освоена в Германии в конце 30-х — начале 40-х годов прошлого века. Позже подобное производство заработало в ЮАР, а нефтяной кризис 1970-х годов активизировал работы по совершенствованию технологий во всем мире. Что касается развития работ у нас в стране, то, несмотря на огромные запасы угля, технологии переработки угля в жидкое топливо не получили такого развития, как в промышленно развитых странах, и была разработана только одна отечественная технология получения моторных топлив — прямое ожижение угля (разработки Института горючих ископаемых). На опытной установке мощностью 5 т/сут была проведена ее успешная апробация. Было начато строительство более крупной установки на разрезе «Березовский» Канско-Ачинского бассейна, которое не было завершено. В 1980-х годах была построена опытная установка пиролиза бурого угля по технологии Энергетического института (ее мощность составила 175 т угля в час). Основными продуктами являлись смолы пиролиза и полукокс. Однако, в силу ряда причин, установка не была выведена на проектный режим работы. Нужно сказать, что за прошедшие 15 лет процесс прямого ожижения угля был существенно улучшен. Были внесены технические усовершенствования, которые увеличили его эффективность. Эти работы выполнялись в институтах Химии и химической технологии, Горючих ископаемых. Были подобраны эффективные и доступные железорудные катализаторы и способы их применения, которые позволили снизить давление до 7-10 Мпа, увеличить выход легкокипящей жидкой фракции. Также были разработаны методы активации катализаторов. В рамках интеграционного проекта N 100 были оптимизированы условия термической переработки сапропелитовых углей Базарского месторождения, что позволило существенно повысить выход компонентов моторных топлив по сравнению с бурыми углями. Легкая фракция этих продуктов содержит углеводороды с 6-10 атомами углерода, т.е. наиболее ценными компонентами моторных топлив. Была разработана принципиальная схема процесса, позволяющая получать из 1 т угля 200 кг жидких продуктов. Что касается технологий переработки синтез-газа, то в настоящее время в мире существуют различные направления переработки: получаемый синтез-газ процессом Фишера-Тропша перерабатывается в дизельное турбинное топливо, высокооктановое топливо — бензин — получается с использованием цеолитсодержащих катализаторов. Кроме того, имеются методы получения смеси низших спиртов, которые тоже будут использоваться в качестве моторных топлив. Идет постоянное совершенствование катализаторов для процесса Фишера-Тропша — разрабатываются бифункциональные катализаторы синтеза высокооктанового бензина. Постоянно растет число патентов, посвященных разработке катализаторов процесса Фишера-Тропша: в настоящее время их доля составляет порядка 11 % от общего числа патентов, посвященных промышленным катализаторам. Строятся новые заводы по получению катализаторов этого процесса. В частности, в Нидерландах в 2001 г. такой завод начали строить, и он уже функционирует. Реализуются проекты, связанные с применением метанола либо его компонента в качестве автомобильного топлива, смеси метанола и низших спиртов (алканоидное топливо), которые тоже получаются каталитическими процессами и используются и как моторное топливо, и в качестве добавки к бензину. Эффективность рассматриваемых технологий получения моторных топлив через синтез-газ определяется не только эффективностью применяемых катализаторов, но и стоимостными показателями процесса газификации угля. Наибольший вклад в стоимость получаемого топлива вносит стоимость синтез-газа. Следует отметить, что суммарные мировые мощности по производству синтез-газа постоянно возрастают, начиная с 80-го года. Лидером коммерческого использования этого процесса является южноафриканская компания «Сасол» и «Катар Петролеум», которая перерабатывает в синтез-газ порядка 30-35 млн т угля в год. Эта технология не является единственной, разработано множество других вариантов, причем многие из них освоены в промышленном масштабе. К числу наиболее газифицированных стран относится ЮАР, США, Германия, Китай. В Сибирском отделении выполняются работы по совершенствованию технологий газификации, используются разные подходы. Например, в результате выполнения междисциплинарного интеграционного проекта был предложен новый процесс газификации бурого угля в синтез-газ с пониженным содержанием нежелательных примесей и малым потреблением кислорода. В заключительной части своего доклада проф. Б. Кузнецов обратился к перспективам развития производства промышленных синтетических топлив из угля, подчеркнув, что здесь необходимо учитывать уже имеющийся опыт корпорации «Сасол», которая постоянно наращивает темпы своего развития и совершенствования технологий. Кроме того, планируется строительство заводов в Нигерии, Австралии, Южной Америке, Китае, США. В условиях масштабного строительства во многих странах мира заводов по производству жидких синтетических топлив, по мнению докладчика, спрос на российскую нефть будет снижаться. Эти новые мировые реалии необходимо учитывать в сценариях ТЭК России и обеспечить условия для развития работ по созданию промышленности синтетических топлив с подключением российских научно-технических и производственных структур. Освоение нового поколения отечественных технологий получения синтетических топлив из угля целесообразно осуществлять в Канско-Ачинском бассейне, где уголь добывается дешевым открытым способом. Технически там возможно добывать до 1 млрд т бурого угля в год. КАТЭК стал создаваться более 20 лет назад, была сформирована государственная целевая программа по его развитию, в которой предусматривалось создание промышленности синтетических топлив из угля. Научное сопровождение этих работ осуществляли московские институты — Горючих ископаемых и Энергетический — и организованные в Красноярске институты Химии и химической технологии и «КАТЭКНИИуголь». За последние 10 лет эти организации понесли серьезные кадровые потери, а «КАТЭКНИИуголь» был ликвидирован. С учетом накопленного мирового опыта оптимальной стратегией создания промышленности синтетических топлив является адаптация к российским углям технологии «Сасол», использующей витаминозные угли. Строительство завода, аналогичного по мощности предприятию «Сасол», потребует инвестиций в размере 5 млрд долл. Эти средства могут быть найдены в Стабилизационном фонде РФ. стр. 11