Традиционно, конструкционные графиты в СССР изготавливали на основе нефтяных пиролизных коксов марок КНПС (кокс нефтяной пиролизный специальный) и КНПЭ (кокс нефтяной пиролизный электродный). Кокс КНПС обладает уникальными для производства углеродных конструкционных материалов (УКМ) свойствами - малой зольностью и малой сернистостью, имеет квазиизотропную структуру, обладает высокой структурной прочностью и усаживается при графитации, в отличие от всех других видов коксов, претерпевающих при графитации расширение.
На основе кокса КНПС изготавливали конструкционные графиты различных марок: среднезернистые (ГМЗ, ВПП, ВПГ и др.), мелкозернистые (АРВ, МПГ, МГ и др.) Эти материалы обладают высокими эксплуатационными характеристиками: плотностью, прочностью, упругостью, химической и радиационной устойчивостью, высокими теплофизическими характеристиками и благодаря этому применяются во многих отраслях промышленности – авиационной, атомной, химической, металлургической и других. Зарубежными аналогами графитов российских марок являются: Н-451 (SGL), IG – 110 (Toyo Tanso), PCEA (GraphTech), NGB – 25 (SGL), 2020 (Carbon of America).
В СССР нефтяной спецкокс марки КНПС был получен в 40-х годах на мощностях Московского опытного нефтеперерабатывающего завода «Нефтегаз» и переработан в графит для атомных реакторов на Московском электродном заводе (МЭЗ). На основе этого графита в 1946—1947 годах изготовили блоки с размерами 100x100x500 мм для первого на европейско-азиатском континенте реактора в Обнинске. Реактор эксплуатируется уже в течение 55 лет.
Позднее, производства спецкокса КНПС для «атомных» графитов было налажено на Горьковском и Волгоградском НПЗ, Московском электродном заводе.
В настоящее время в связи с экономической нерентабельностью выпуск нефтяных пиролизных коксов и материалов на их основе прекращен, все вышеперечисленные производства закрыты и разукомплектованы. Прекращение выпуска КНПС послужило толчком к поиску альтернативных видов наполнителей и разработки на их основе конструкционных графитов различного назначения, не уступающих по своим характеристикам графитам на основе кокса КНПС.
Опыт использования с 1970-х годов для производства УКМ коксов иной природы позволил перейти на выпуск конструкционных графитов на их основе. С 1994 года до настоящего времени используются следующие виды коксов-наполнителей:
· смоляной - на ОАО «Новочеркасский электродный завод» (НЭЗ), ОАО «Московский электродный завод» (МЭЗ),
· пековый - на МЭЗ, бывшем вяземском заводе ОАО «Графит» (ВЗГИ), ОАО «Челябинский электродный завод» (ЧЭЗ) для производства как мелкозернистых, так и среднезернистых графитов,
· нефтяные коксы марок КЗА для производства мелкозернистых графитов типа МГ и МПГ на МЭЗе, ВЗГИ.
Самой трудной задачей при замене кокса-наполнителя является корректировка технологических параметров производства УКМ, и именно поэтому полученный на его основе по традиционной технологии материал на 10-25 % уступает по своим характеристикам материалу на основе кокса КНПС.
Возникает вопрос, куда же сейчас исчезает тяжелая смола пиролиза, которая производится на установках ЭП. Распределение выпуска примерно следующее: экспорт, добавка в битумы, производство технического углерода (сажа для шинников), добавка к судовым и остаточным топливам. Для начала определимся с выпуском, в качестве основы возьмем материалы, подготовленные ЗАО «Альянс - Аналитика» в издании «Нефте-, газохимия, нефте-, газопререработка в РФ. Итоги 2010 год»
|
Производственные мощности и сырье пиролизных установок в РФ |
|||
|
Предприятия |
Установки, выпуск этилена тыс. т 2010 г. |
Выпуск СПТ, тыс. тонн, (расчеты собственные) |
Вид сырья |
|
Нижнекамскнефтехим |
ЭП-600 (594,8) |
60 |
Нафта, СУГ, ШФЛУ |
|
Ставролен |
ЭП-350 (319,8) |
32 |
Нафта, СУГ, ШФЛУ |
|
Томскнефтехим |
ЭП-300 (248,1) |
25 |
Нафта, ШФЛУ, СУГ |
|
Ангарский ЗП |
ЭП-300 (198,5) |
20 |
Нафта, СУГ |
|
Салаватнефтеоргсинтез |
ЭП-300 (229,9) |
23 |
Нафта, ШФЛУ, СУГ |
|
Сибур-Нефтехим |
ЭП-300 (244,0) |
24 |
Нафта, СУГ, ШФЛУ |
|
Казаньоргсинтез |
2хЭП-60, Э-100, Э-200 (367,8) |
10 |
Этан, СУГ |
|
Уфаоргсинтез |
2хЭП-60, ЭП-30 (93,0) |
4 |
СУГ, ШФЛУ |
|
Сибур-Химпром |
ЭП-60 (33,6) |
0 |
ШФЛУ, СУГ, ППФ |
|
Нефтехимия |
2хЭП-30 (53,4) |
0 |
Этан, СУГ, ШФЛУ |
|
ИТОГО |
|
200 |
|
Расчетная цифра 200 тыс. тонн СПТ, принята по минимуму, ниже нижнего, предполагая, что в составе переработки участвует до 70% газового сырья и остальное нафта, изменение соотношения до 50:50 приведет к увеличению выпуска тяжелой смолы пиролиза минимум вдвое – до 400 тыс. тонн
|
Основные мощности по производству низших олефинов, вводимые к 2020 г. в РФ |
|||
|
Предприятия |
Мощность, тыс. тонн |
Выпуск СПТ, тыс. тонн, расчеты собственные |
Год ввода |
|
Газпром нефтехим Салават |
700 |
70 |
2016 |
|
Саянский ГХК |
610 |
30 |
2016 |
|
Каспийский ГХК |
600 |
60 |
2016 |
|
Тобольск-Нефтехим |
1 200 |
40 |
2017 |
|
Балтийский НХК |
3 050 |
|
2018 – 2019 |
|
Восточный НХК |
1 200 |
|
2020 |
|
Нижнекамскнефтехим |
1 000 |
100 |
2020 |
|
ИТОГО |
|
300 |
|
Расчетная цифра 300 тыс. тонн СПТ, принята как и выше по минимуму, ниже нижнего, предполагая, что в составе переработки участвует до 70% газового сырья и остальное нафта, изменение соотношения до 50 на 50 приведет к увеличению выпуска тяжелой смолы пиролиза для Нижнекамска, Салавата, минимум вдвое до 70*2+100*2=340 тыс. тонн, а итоговая цифра возрастет до 470 тыс тонн. Следует обратить внимание, что Балтийский и Восточный ГХК в расчетах не участвуют.
Суммарный выпуск СПТ, при расчете «ниже нижнего» составит 500 тыс. тонн, при расчете, близком к реальному, 670 тыс. тонн и это без учета Балтийского и Восточного ГХК.
Учитывая, что современные технологии получения «атомных» коксов из СПТ предполагают ее использование в количестве 25-60% (масс.), а остальное это иные компоненты, но также легко доступные и на российском рынке, то не сложно произвести расчет, сколько кокса для конструкционных графитов можно получить.
Расчет производим по двум вариантам:
2010 год, СПТ 300.000 тонн (25%) +75% иное сырье = 1.200.000 тонн сырья для коксов КНПС, из него будет получено кокса КНПС 36%, что составляет 432.000 тонн.
2010 год, СПТ 300.000 тонн (50%) +50% иное сырье = 600.000 тонн сырья для коксов КНПС, из него будет получено кокса КНПС 32%, что составляет 192.000 тонн.
Увлекающиеся арифметикой могут произвести расчеты для 2020 года самостоятельно.
Из всего написанного возникает простой вопрос, какова потребность РФ в конструкционных графитах и какое количество выпускает РФ, а какое приобретается за рубежом (включая ближнее зарубежье). Стоимость коксов для конструкционных графитов составляет:
· не прокаленных – не менее $1000 за тонну
· прокаленных – не менее $1400 за тонну
Стоимость конструкционных графитов и изделий из них на порядок выше, а стоимость тяжелой смолы пиролиза в зависимости от марки колеблется от €200 до €500 за тонну. Стоимость второго компонента, «иного сырья» не превышает цену мазутов М100 (порядка €250). Напомню, доля СПТ – 25-60%, «иного сырья» - 40-75%. Таким образом, при самой большой доле СПТ самой дорогой марки стоимость сырья для графита не превышает $510-515.
Каких либо дальнейших выводов я принципиально не делал, вероятно они сформируются в процессе дискусии.