Основу промышленности производства аммиака, а, следовательно, и основу всей азотной промышленности России составляют агрегаты поколения 70-ых годов прошлого века*.

Всего в России построен 31 такой аммиачный агрегат. Всего имеется: агрегатов АМ-70  - 6 шт, АМ-76 – 11 шт, ТЕК – 10 шт, Сhemico – 4 шт. На 2001 год установленная мощность по аммиаку в России составляет 14168 тыс. тонн в год, или 63.5 % от общей мощности по аммиаку в странах СНГ. В 2000 г в России было произведено около 10200 тыс. тонн аммиака.

Из построенных на территориях бывшего СССР 42-х аммиачных агрегатов третьего поколения мощностью 1360 - 1420 тонн в сутки более половины (24 штуки) спроектировал бывший Государственный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза (ГИАП). Остальные спроектированы фирмами Toyo  Engineering Company (ТЕС) ,  Creusot Loire,  Chemico.  Возраст агрегатов, спроектированных ГИАП, составляет  от  13 до 28 лет. Возраст агрегатов, спроектированных иностранными фирмами, составляет  от  19 до 27 лет.

Все агрегаты третьего поколения спроектированы по одной и той же технологии, которая включает:

 - двухступенчатую десульфуризацию природного газа;
 - первичный реформинг природного газа в трубчатой печи;
 - вторичный реформинг с воздухом в шахтном реакторе;
 - двухступенчатую конверсию монооксида углерода на среднетемпературном и низкотемпературном катализаторах;
 - очистку газа от СО2 абсорбцией ( МЭА-процесс в установках ГИАП,  Карсол или Бенфилд-процесс в импортных установках);
 - метанирование остатков моно- и диоксида углерода;
 - синтез аммиака при давлении 27 - 30 МПа;
-приготовление пара при давлении около 10.5 МПа.

Агрегаты, спроектированные по этой технологии, имеют среднегодовое  потребление энергии  от 10.07 до 11.2 Гкал на тонну аммиака и среднесуточное потребление энергии от 9.6 до 10.6 Гкал на тонну аммиака.

Современное положение в производстве аммиака.

Обобщенной характеристикой работы агрегатов являются  показатели использования проектной мощности, которые исчисляются как отношение фактической выработки аммиака к проектной мощности. На этот показатель существенно влияет величина простоев агрегатов по внешним причинам, главными из которых являются ограничения по расходу природного газа, подачи электроэнергии, сбыту аммиака и удобрений. 

* в 2001 году эксплуатируется только один агрегат предыдущего поколения на АО «Воскресенские минудобрения»

Таблица 1

Среднегодовые показатели использования проектной мощности, % .

--------------------------------------
                                                          
--------------------------------------------------------------------------
NN       Тип        В среднем    В среднем    1996г.  1997г. 1998г. 2000г.
пп      агрегата    за 1986 -     за 1991-
                       1990 г.       1995 г.
--------------------------------------------------------------------------
1          2                 3               4          5          6         7        8
--------------------------------------------------------------------------
1        ТЕК             95.32        85.4      90.0     85.7    87.4    100.1
2        КЛЕ            90.58        84.0      96.1    100.9   102.8   99.1
3        ГИАП           82.14        62.1      61.4     55.3    46.8   70.9
 -------------------------------------------------------------------------
4        По всем      85.38        72.2      74.6     69.8    69.2   85.4
типам _____________________________________________________________________

Наблюдается неуклонное снижение среднегодового показателя использования проектной мощности аммиачных агрегатов, начиная с 1991 года вплоть до 1998 года.  По сравнению с далеко не лучшим пятилетием 1986 – 1990 годов этот показатель снизился к 1998 году в среднем в 1.234 раза, а недогрузка мощностей составила более 30 %.

Предприятия, располагающие возможностями для экспорта аммиака и удобрений, расположенные в западных и южных регионах бывшего СССР, оснащённые агрегатами типа KLE (Горловка, Одесса - Украина ) и TEC (Дорогобуж, Новгород – Россия, Гродно – Белоруссия)   обнаруживают более слабую  тенденцию падения показателя использования проектной мощности и абсолютного спада выпуска продукции.  Для агрегатов типа KLE, имеющих прямой выход к портовым терминалам Черного моря, благодаря подсоединению к аммиакопроводу Тольятти – Одесса, наблюдается рост среднегодового показателя использования проектной мощности.

Начиная с 1999 года ситуация начала изменяться в положительном направлении.  В 2000 году показатели использования проектной мощности начали увеличиваться по всем группам агрегатов, что можно связывать как с улучшением конъюнктуры на рынках аммиака и азотных удобрений, так и с более надежным снабжением сырьем и энергией.

Коэффициент использования проектной мощности в 1998 году составил 92.4 %, в 1999 – 79.5, в 2000 – 85.4

Технический уровень производств аммиака в России.

Фактор эксплуатационной надежности характеризует техническое состояние агрегатов и уровень их обслуживания персоналом. 

Наибольшее значение фактора эксплуатационной надежности наблюдалось в 1998 году - 95 %. Это очень высокое значение, которое существенно превосходит соответствующее значение 1991 года  и находится на среднемировом уровне.

Таблица 2

ФАКТОР ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ АГРЕГАТОВ

С учетом возможных разночтений в определении калорийности природного газа, поставляемого на различные предприятия эти цифры, вплотную приближаются к проектным показателям.

Характерной особенностью лучших агрегатов является то обстоятельство, что все они подверглись модернизациям в той или иной степени, а кроме того работают при полной загрузке, с высоким коэффициентом использования мощности. Однако, следует отметить, что даже лучшие показатели энергопотребления, достигнутые на российских агрегатах не должны внушать чрезмерный оптимизм руководителям этих передовых предприятий. Тенденция к снижению энергоемкости в мировом производстве аммиака в связи с более высокими ценами на природный газ имеет более выраженный характер, чем в России, а среднее удельное потребление природного газа в крупнейших странах - производителях  аммиака оказывается ниже. Так по данным ООО «АЗОТЭКОН» среднее удельное потребление природного газа в производстве аммиака в США составило 1050 ст. м3. В Китае в результате осуществления широкой программы модернизаций на агрегатах типа Келлог достигли снижения расхода природного газа на 20 %.

Кроме того, в настоящее время во многих странах мира эксплуатируются аммиачные агрегаты с энергоемкостью 7.8-8.5 Гкал на тонну аммиака, разработанные в 70-е – 80-е годы фирмами Kellogg, UHDE, Topsoe, а также с энергоемкостью 7-7.5 Гкал/т (ICI, Braun).  

Если говорить российских агрегатах последнего поколения, то  даже лучшие показатели энергопотребления почти в 1.5 раза, а средние  - в 1.6 раза превышают показатели энергопотребления наиболее современных агрегатов.

Таблица 6

Энергетические затраты на 1т аммиака в современных аммиачных агрегатах

Приведенные данные ясно показывают, что даже лучшие российские агрегаты по энергопотреблению значительно отстают от уровня  агрегатов новых поколений. Конкурентоспособность российских аммиачных агрегатов остается достаточной, главным образом, из-за низких внутренних цен на природный газ и относительно высоких цен на аммиак на мировом рынке. Однако благоприятная конъюнктура по прогнозам ведущих экспертов будет сохраняться не более 3- 5 лет. По данным Газпрома внутренняя цена на природный газ будет расти и, предположительно, к 2005 году она достигнет 35 долларов за 1000 м3 . Прогноз на 2010 год предсказывает 45 долларов за 1000 м3 . Одно это обстоятельство способно серьезно подорвать конкурентоспособность российского аммиака на мировом рынке, не говоря уже о встречной тенденции, связанной с обновлением технологии производства аммиака в мире. Таким образом, модернизация производства аммиака в России является назревшей и настоятельной необходимостью.     

Возможности модернизации.

Существуют, по крайней мере, две стратегии модернизации:

•радикальная модернизация
•стратегия частных модернизаций

В конечном счёте обе стратегии преследуют одну и ту же цель: повысить технический ранг российских агрегатов в мировой классификации, чтобы сохранить конкурентоспособность на мировом рынке. В реальности все зависит от инвестиционных возможностей, которые в свою очередь (если не принимать во внимание субъективные факторы) определяются конъюнктурой цен на продукцию и сырье. Однако возможности модернизации не безграничны. Научно-исследовательские и проектные изыскания в области модернизации российских агрегатов, учитывающие современные достижения в области технологии, аппаратуры и катализаторов, показывают, что при вложениях не выше 25-30 миллионов долларов, самые радикальные технические решения не приведут к снижению энергоемкости ниже 8 – 8.5 Гкал на тонну.

Радикальная модернизация. Радикальная модернизация – дело весьма дорогостоящее и рискованное. Её следует предпринимать в современных условиях России только в том случае, если есть уверенность в устойчивом экспорте азотной продукции. Кроме того, модернизация должна быть концептуально обоснована.  В противном случае, отдача от модернизации далеко не гарантирована.

Однако имеются и примеры успешного проведения радикальных модернизаций. ГИАП располагает наработками и техническими решениями, позволяющими проводить радикальные модернизации производств аммиака. Так, в конце 1998 году в Китае на Синьцзянском заводе минеральных удобрений была проведена модернизация агрегата аммиака, которая позволила более, чем в 2 раза увеличить его производительность и почти вдвое снизить энергопотребление. В основу модернизации отделения получения синтез – газа, выполненной фирмой «Самсунг Инжиниринг» по лицензии ГИАП,  было положено использование системы двухступенчатого рекуперативного реформинга «Тандем». Сейчас можно с уверенностью сказать, что модернизация закончилась полным успехом. Достигнуто чрезвычайно низкое потребление природного газа около 715 – 740 м3 на тонну аммиака. 

Стратегия частных модернизаций.

Учитывая риски, связанные с радикальной модернизацией, большинство предприятий выбрали тактику частных модернизаций. Такая тактика позволяет разнести вложения в модернизацию и реконструкцию во времени и осторожно ожидать позитивных коммерческих результатов, постоянно используя амортизационные отчисления на замену выработавшего ресурс оборудования. Безусловно, такая тактика приносит частный успех и улучшает экономические показатели всей цепочки азотных производств. Ряд предприятий, обладающих хорошими экспортными возможностями, сумели добиться снижения удельного потребления природного газа примерно на 100 м3 по сравнению с проектными показателями. Однако большинство российских азотных предприятий находятся далеко ниже уровня передовиков.

Разработанная в ГИАП’е система частных мероприятий показывает, что вложения в каждое из них находятся в пределах 0.1 – 5 миллионов долларов. Наиболее дорогостоящие из них (например, реконструкция трубчатой печи) могут выполняться по мере накопления средств от реализации относительно дешевых модернизаций.  Наблюдая за попытками провести частные модернизации, мы заметили, что эти попытки носят характер внедрения случайных мероприятий, не связанных единой технологической  концепцией. Мы хотели бы подчеркнуть, что разработанная технологическая концепция является надежной базой для выработки программы инвестиций, обеспечивающей быстрый коммерческий успех. Опыт ГИАП позволяет для каждого аммиачного агрегата с учетом его реального состояния, местных условий и рыночной конъюнктуры разработать такие технологические концепции и наполнить их детальными проектными решениями. Перечень таких решений в портфеле ГИАП исчисляется несколькими десятками, и он постоянно пополняется по мере накопления опыта.

Интеграция и диверсификация производства.

Одним из направлений снижения энергоемкости, позволяющим повысить конкурентоспособность является создание интегрированных производств. Аммиачные агрегаты могут технологически удачно интегрироваться с производством метанола, причем затраты энергии на производство обоих продуктов понижаются.  Агрегаты аммиака интегрируются также с производствами капролактама, азотной кислоты, что приводит к снижению затрат по сумме производств. Это особое направление модернизации должно всегда тесно связывается с местными условиями. Поскольку потери выработки аммиака даже в благополучном 2000 году по внешним причинам составляли 63 % от общих потерь, то в рамках стратегии выживаемости и развития следует также рассматривать возможности диверсификации производства с максимальным сохранением сложившейся структуры каждого предприятия компании. Здесь имеется в виду возможность частичного или полного перепрофилирования капиталоемких производств на выпуск более выгодной и ликвидной продукции. Пример: создание совместного производства метанол – аммиак в одном агрегате, позволяющего маневрировать темпом выпуска того или иного продукта в зависимости от конъюнктуры рынка.

Другая возможность - создание производств для переработки на месте выпускаемого продукта в новый более ликвидный продукт. Пример: новейшие технологии позволяют перерабатывать метанол в этилен, цена которого на мировом рынке достигает сегодня 900 долларов за тонну. Фактически природный газ перерабатывается в этилен, что невозможно или невыгодно по  существующим технологиям нефтехимии. 

Продолжение смотрите в статье «АГРЕГАТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ (ЧАСТЬ II)»

С анализом рынка аммиака Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок аммиака в России».

С.П. Сергеев, ГИАП, Москва

www.newchemistry.ru