Transcript petrochemie + plasty - OHK

ALTERNATIVNÍ SUROVINY PRO
CHEMICKÝ PRŮMYSL
Doc. Ing. Jaromír Lederer, CSc.
VUANCH, a.s., Unipetrol/UniCRE
O ČEM BUDEME DISKUTOVAT?
CO POTŘEBUJEME DNES ?
 KRYTÍ NAŠICH POTŘEB - DOSTATEK
ROPY
 ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE Z JINÝCH
FOSILNÍCH ZDROJŮ
 ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE Z
OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ

SUROVINY A VÝROBKY CHEMICKÉHO PRŮMYSLU
CO CHCEME ?
C
O
M
Á
M
E
?
VÝROBKY PRO SPOTŘEBU
cca 30 000
POLOPRODUKTY cca 300
(INTERMEDIÁTY)
ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE
ETHYLEN, PROPYLEN, BENZEN, AMONIAK,
METHANOL, KYSELINA SÍROVÁ, CHLOR
PALIVA
LPG, BENZIN, DIESEL, PETROLEJ, TOPNÉ
OLEJE
SUROVINY
ROPA, ZEMNÍ PLYN, UHLÍ, BIOMASA,
BITUMEN, KEROGENNÍ HORNINY,
RUDY, VZDUCH, VODA, SŮL, SÍRA
SVĚTOVÉ VÝROBNÍ KAPACITY A PODÍL
VÝROBY PYROLÝZOU
Mil.t / rok
Podíl výroby (%)
Ethylen
111
100
Propylen
57
67
1,3-Butadien
9
91
Benzen
40
55 (Evropa)
PROGNÓZA DO ROKU 2060

CO BUDEME POTŘEBOVAT ?

Z JAKÝCH ZÁKLADNÍCH CHEMIKÁLIÍ
BUDEME VYCHÁZET ?

JAKÉ BUDEME MÍT K VÝROBĚ ZÁKLADNÍCH
CHEMIKÁLIÍ SUROVINY ?
VÝROBKY PRO SPOTŘEBU
cca 30 000
POLOPRODUKTY cca 300
(INTERMEDIÁTY)
…..JINÝ SORTIMENT
KONEČNÝCH VÝROBKÚ
(sklo, papír, len+bavlna,
bioprocesy, biopolymery)
ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE
ETHYLEN, PROPYLEN, BENZEN, AMONIAK,
METHANOL, KYSELINA SÍROVÁ,
CHLOR
PALIVA
LPG, BENZIN, DIESEL, PETROLEJ, TOPNÉ
OLEJE
BUDE PLATIT I
DO BUDOUCNA
ALTERNATIVNÍ PALIVA
SUROVINY
ZEMNÍ PLYN,UHLÍ, BIOMASA,
RUDY, VZDUCH, VODA, SŮL, SÍRA
ROPA
SOUČASNÁ A VÝHLEDOVÁ SPOTŘEBA
BIOPOLYMERŮ V EU
škrobové biopolymery, polylaktáty
VÝZNAM ROPY
POHONNÉ HMOTY
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
PETROCHEMIE +
PLASTY
OLFINY, BENZEN
SVĚTOVÁ SPOTŘEBA ENERGIÍ
ZÁSOBY ROPY
Oblast
Mld tun
Podíl (%)
Severní
Amerika
Evropa
8,5
6,1
2,5
1,9
Rusko +
9,0
6,4
Střední východ
93
66
Afrika
10
7,1
Asie + Pacifik
6,0
4,2
140 miliard tun…….roční těžba cca 3,6 mld tun……40 let
PROKÁZANÉ ZÁSOBY FOSILNÍCH
SUROVIN (roky těžby)
400
350
300
250
ROKY 200
150
100
50
0
ROPA
ZEMNÍ PLYN
UHLÍ
BITUMEN/
KEROGEN
GLOBÁLNÍ ENERGETICKÝ
POTENCIÁL BIOMASY
5
1
P
Celková spotřeba energie
a
r
o
p
n
ý
c
h
p
r
o
d
u
k
t
o
t
e
n
r
o
c
i
č
o
n
n
í
á
h
l
o
n
í
p
ř
e
í
n
r
e
ů
s
ů
b
i
o
a
m
a
s
biomasy
y
r
t
g
k
i
u
e
z
HLEDEJME NOVOU UNIVERZÁLNÍ SUROVINU
POHONNÉ HMOTY
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
PETROCHEMIE +
PLASTY
OLEFINY, BENZEN
SYNTETICKÁ ROPA
POHONNÉ HMOTY
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
PETROCHEMIE
+ PLASTY
METHAN (ZEMNÍ PLYN)
POHONNÉ HMOTY
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
CH4
PETROCHEMIE
+ PLASTY
CH2 = CH2
METHAN (ZEMNÍ PLYN)= VELKÉ PŘÁNÍ ALE MALÁ NADĚJE
POHONNÉ HMOTY
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
OCM :
CH4
PETROCHEMIE
+ PLASTY
CH2 = CH2
UHLÍ
POHONNÉ HMOTY ?
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
UHLÍ
PETROCHEMIE +
PLASTY
OLEFINY, BENZEN
CH2 = CH2
SYNTÉZNÍ PLYN = CO + H2
POHONNÉ HMOTY
(BENZIN, DIESEL)
ROVNOVÁHA
ENERGIE
PETROCHEMIE
+ PLASTY
OLEFINY, BENZEN
OD SYNPLYNU K PALIVŮM A CHEMIKÁLIÍM
GTL
 BTL
 XTL
 MTO

gas to liquid
biomass to liquid
vše na kapalné uhlovodíky
methanol to olefins
PŘÍMÁ VÝROBA
SYNTETICKÉ ROPY Z
JINÝCH FOSILNÍCH
SUROVIN
Těžitelné světové zásoby a těžba
fosilních surovin
Extrakce bitumenu horkou vodou
Rozklad kerogenní horniny pomocí pevného
přenašeče tepla
SYNTETICKÁ ROPA Z UHLÍ


EXTRAKCE…….. WAX
PYROLÝZA (KARBONIZACE)
Produkce dehtu
 Hydrogenace dehtu
 Zpracování syntetické ropy…..AROMATICKÁ


PŘÍMÉ ZKAPALŇOVÁNÍ
Hydrokrakování uhelné hmoty
 Koprocesing ropných zbytků a uhlí
 Zpracování „syntetické ropy“


NEPŘÍMÉ ZKAPALŇOVÁNÍ
Zplyňování na syntézní plyn
 Fischer-Tropschova syntéza na „syntetickou
ropu“

Přímé zkapalňování uhlí
oxidy železa,Co-Mo
mísení uhlí
+nosná kapalina
+vodík
+katalyzátor
předehřev +
vstup do několika
reaktorů
P= 30 MPa,
T= 500°C
syntetická ropa
dělení produktů
termická depolymerace
(endotermní)
katalytická hydrogenace
(vysoce exotermní)
DEZA, a.s - Valašské Meziříčí




DEZA je jediným tuzemským zpracovatelem dehtů na výrobky
dehtochemického průmyslu
Základním výrobním zařízením je destilační komplex s kapacitou cca
420 000 tun surového dehtu
Základním výrobkem je benzen – kapacita 170 000 t/rok
Společnost pokládá za klíčové výroby následujících produktů: benzen,
toluen, xyleny, antrachinon, antracen, naftalen, ftalanhydrid, ftalátová
změkčovadla, impregnační oleje, inden-kumaronové pryskyřice, pyridinové a
chinolinové deriváty, suroviny pro saze a zejména černouhelnou smolu
v různých kvalitách
Zplyňování uhlí
O2, H2O
C H 0,8 O 0,1
CO + H 2 + (CO2)
Nízkoteplotní karbonizace uhlí
Výkon karbonizační pece: 260-280 t/d
Počet karb. Pecí: 50
Teploty: 550 °C až 750 °C
Výtěžky dehtů (kg/tunu uhlí):
Těžký dehet: 20
Lehký dehet: 35
Střední olej: 35
Karbonizační benzin: 7
cca 100 na 1 tunu uhlí
Výroba syntézního plynu/vodíku
Winklerovy generátory – vodní plyn
- polokoks + vodní pára + kyslík
- vroucí lože – 910-940°C
- ochlazení a odprášení plynu
odsiřovací stanice F-uhlí
přídavek čpavku → síra
- regenerace F-uhlí sirníkem
amonným
Vodní plyn
- vypírka CO2
- konverze CO,
vypírka CO
vypírka zbytku CO měďným louhem
komprese
CHEMIE SYNTÉZNÍHO
PLYNU
Preferovaná technologie - chemismus
Autotermní technologie – maximální efektivita
výroby synplynu
CH4 + O2 = CO + 2H2 [EXO]
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O [EXO]
CH4 + H2O = CO + 3H2 [ENDO]
CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 [ENDO]
CHEMIE SYNTÉZNÍHO PLYNU
GTP- Gas To Products
GTP……….XTP
FISCHER-TROPSCH SYNTÉZA
n CO + (2n+1) H2
CnH2n+2
+ H2O
CnH2n + H2O
n CO + 2n H2
H(-CH2-)nOH + (n-1)H2O
n CO + 2n H2
Fe, Co - katalyzátory
FTS – vliv katalyzátoru a podmínek
Pyrolýza na olefiny
Jednotky GTL
METHANOL NA
CHEMIKÁLIE
SYNTÉZA METHANOLU
CO + 2H2
CH3OH + TEPLO
Synplyn + methanol = vítězný tým
Pokroky ve výrobě methanolu
MTP – methanol na propylen
Rafinerie na bázi methanolu
ETHYLEN, PROPYLEN
GTL
REÁLNÉ APLIKACE
GAS TO LIQUID
FT syntéza
 moderní
(promotované) Co
katalyzátory
 trubkové reaktory s pevně
uloženým katalyzátorem
Relativní ekonomika GTL
surovina pro
GTL
Methan (ZP)
investiční
náklady
1
Uhlí
2
Biomasa
3
SITUACE V ČR






Spotřeba ropy na chemikálie
Rozloha ČR
Zemědělská půda
Výnos obilovin
Celkový běžný přírůst dřeva
Odhad produkce slámy
 (sláma/zrno..cca

1,5 – 2 mil.t/r.
78 860 km2
54% (4,3 mil ha)
5 t/ha
14 mil.m3/r.
15 mil. t/r.
2-4)
Těžba uhlí (hnědé/černé)
45/11 mil. tun/r.
ZÁVĚRY




Ropu lze nahradit syntetickou ropou z jiných
fosilních surovin.
Syntetickou ropu lze vyrobit též postupy GTL.
Pro GTL je východiskem syntézní plyn - lze
jej získat ze všech typů uhlíkatých surovin.
S výhodou, ale obtížněji, z obnovitelných
zdrojů – biomasy. „Snadněji“ z uhlí.
ZÁVĚRY
VÝROBU CHEMICKÝCH
PRODUKTŮ A UDRŽITELNÝ
ROZVOJ LZE ZACHOVAT I
V PŘÍPADĚ VYČERPÁVÁNÍ
ROPY (ale bude k tomu použito
severočeské hnědé uhlí?)