Когда цепочка производства МЭГ начинается в шахте
Этиленгликоли традиционно получают из нефтегазового сырья, набирает популярность и синтез био-МЭГ. Альтернатива этим способам — выработка химпродукта из угля. Технологию развивают в Китае с его самым емким в мире рынком МЭГ.
Производство моноэтиленгликоля (МЭГ) в КНР в 2025 году должно превысить 20 млн тонн, что станет новым рекордом для одной страны. Китай также мировой лидер и по объемам добычи угля. Небогатая нефтью и газом страна использует все доступные ресурсы для создания базовых химвеществ – в ход идет и уголь.
Рассмотрим нестандартный по общемировым меркам способ получения МЭГ в контексте углехимии – подотрасли химпрома, которая местами способна конкурировать с нефтегазохимией, не претендуя на глобальное первенство.
Потребление в КНР угля в 2024-м оценили в 4,9 млрд тонн при мировой потребности 8,77 млрд тонн. Эксперты прогнозируют, что страна будет наращивать угледобычу. Запасов угла даже при растущей добыче хватит на 50 лет.
Максимальная польза угля
Использование угля в качестве сырья для производства химвеществ – не самая новая идея. В начале прошлого века угольный деготь использовали для получения ароматических веществ.
Уголь также перерабатывали в ацетилен с помощью карбида кальция, что положило начало новой эре в химпроизводстве. Это позволило наладить крупномасштабное производство веществ, которые мы сейчас называем нефтехимическими, в том числе винилхлоридного мономера, акриловой кислоты, акрилонитрила и 1,4-бутандиола. Сейчас эти технологии в мире нигде кроме Китая практически не используют, поскольку промышленность научилась более экономично получать те же вещества из этилена и пропилена.
Процесс Фишера – Тропша, обеспечивающий преобразование синтез-газа, полученного за счет окисления угля, в жидкие углеводороды (например, метанол), открытый еще в 1920-е годы, стал основой для современных углехимических технологий. Так, на рубеже XXI века американские компании открыли способ получения этилена и пропилена (олефинов) из метанола, а Даляньский институт химической физики (КНР) доработал существующие заделы и создал технологию coal-to-olefins. На ее основе в Китае развивается подотрасль производства этилена и пропилена из угля.
В Китае также изобрели технологию прямого преобразования угля в МЭГ. Процесс, разработанный Институтом исследований структуры материи провинции Фуцзянь, предполагает подготовку диметил-оксалата путем окисления угарного газа (получаемого при газификации угля) в результате реакции с метилнитритом с гидролизом диметил-оксалата для получения этиленгликоля. На последнем этапе метанол высвобождается и перерабатывается в метилнитрит в результате реакции оксида азота и кислорода.
Технологии coal-to-olefins и coal-to-MEG фактически позволили переизобрести химическую промышленность в Китае, а их масштабирование снизило зависимость страны от импорта нефтехимического сырья. Для coal-to-MEG принципиально важно, что этот процесс не связан с переработкой этилена, что создает совершенно другую цепочку создания стоимости.
В Китае создали и технологию извлечения этанола из угля. В 2022-м начал работу завод, который в год способен выпускать 0,5 млн тонн этанола, перерабатывая для этого в три раза больший объем угля.
Эра империи coal
В Поднебесной применяют уголь для выпуска химвеществ с 1970-х годов, однако настоящая волна углехимической экспансии поднялась на рубеже нулевых и десятых годов этого века – бурно растущему химпрому требовались прорывные решения, учитывающие особенности местной сырьевой базы. Отрасль нашла их в новых «угольных» технологиях.
В 2009 году компания GEM Chemical ввела в эксплуатацию первый в мире завод по производству МЭГ из угля. В последующие два года в стране запустили еще четыре подобных объекта – общая мощность заводов по производству МЭГ из угля достигла 800 тыс. тонн в год. В 2010 году компания Shenhua Baotou открыла первое в мире производство по переработке угля в олефины, а в 2011 года Shenhua Ningmei дебютировала с «угольным» пропиленом.
По данным отчета China International Capital Corp, стоимость производства тонны МЭГ из угля в 2011 году составляла около 4500 юаней, тогда как себестоимость тонны МЭГ, полученного из китайской нафты – 6000 юаней. Несмотря на подчас кардинальные изменения ценовой конъюнктуры и спроса, производство МЭГ «угольным» способом оставалось привлекательным, особенно в периоды высоких цен на нефть и низких цен на уголь. До сих пор это обеспечивает развитие «угольного» сегмента китайской МЭГ-индустрии и запуск новых площадок.
Крупнейшим производством coal-to-MEG считается введенный в 2022 году в провинции Шэньси завод Shaanxi Coal & Chemical Industry Group. Его мощности рассчитаны на выпуск до 1,8 млн тонн этиленгликоля полиэфирного класса.
В последние десять лет у заводов, работающих на coal-to-MEG не менее трети в общем массиве мощностей по производству МЭГ в КНР. Признаков того, что эта доля будет сокращаться, пока нет.
Из-за ценовой конъюнктуры в IV квартале 2024-го загрузка заводов по выпуску МЭГ из угля превысила показатели предприятий, выпускающих этиленгликоль из нефтегазового сырья – 70% против 67%.
Углехимия за пределами Поднебесной
В богатой угольными месторождениями ЮАР с 1950-х годов компания Sasol синтезирует топливо и разнообразные химикаты. Компания обеспечивает всю производственную и технологическую цепочку – от разведки и добычи угля, до его сжижения по методу Фишера – Тропша и переработки в топливо, спирты, олефины и полимеры.
Кроме Южной Африки, где Sasol сосредоточила углехимические мощности, компания управляет предприятиями в США, Китае, Словакии, Германии и Италии. В числе продуктов из широкой линейки Sasol есть и этиленгликоль. При этом нет никакой информации о том, где и каким способом этот химикат был получен.
Углехимические проекты также развиваются в Индонезии, США, Индии. В основном они основаны на бизнес-модели получения синтетического топлива и метанола.
В Казахстане, который занимает восьмое место по запасам угля, в 2023 году на самом высоком уровне озвучили необходимость развивать углехимию. Согласно выкладкам, реализация 15 крупных углехимических проектов потребует инвестиций 13-15 млрд долларов. Заинтересованные в проектах бизнесы рассчитывают производить топливо, олефины и полимеры. Партнерами для развития углехимии в Казахстане видят китайские компании.
В нашей стране также периодически обсуждают перспективы углехимии в богатых углем регионах Сибири, особенно в период падения цен на уголь, когда его транспортировка на экспорт становится малорентабельной. Однако к практической реализации углехимических проектов в России пока не приступали.
В 2021 году СМИ сообщали о планах угледобывающей компании СУЭК запустить производство аммиака по технологии газификации угля. Вероятно, компания отказалась от проекта или отложила его.
Между выгодой и рисками
Углехимия создает альтернативные нефтехимии производственно-технологические системы и цепочки создания стоимости продуктов. Выгоды ее развития видны на примере Китая, когда при недостатке сырья нефтегазового происхождения, уголь выступает в качестве второго «кита», на котором держится производство олефинов, полимеров и других химвеществ, включая этиленгликоли. Котировки мировых цен на сырье позволяют химпрому КНР переключаться между «угольным» и «этан/нафтовым» режимом работы, обеспечивая лучшую маржинальность в моменте.
Главным препятствием для развития углехимии выступают экология и безопасность – добыча и перевозка угля наносят значительный вред окружающей среде. Для многих инвесторов на Западе любой «угольный» бизнес считается токсичным. Кроме того, углехимические предприятия могут быть рентабельны там, где локализована угледобыча и перерабатывающие мощности.
Драйверами развития углехимии в ближайшие десятилетия может стать развитие технологий переработки этого полезного ископаемого, а также снижение спроса на уголь и обвал его стоимости в контексте перехода на более чистые источники энергии во всем мире.
