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 ROPA, ZEMNÍ PLYN, UHLÍ, BIOMASA,BITUMEN, KEROGENNÍ HORNINY,RUDY, VZDUCH, VODA, SŮL, SÍRA

PALIVA LPG, BENZIN, DIESEL, PETROLEJ, TOPNÉOLEJE

ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE ETHYLEN, PROPYLEN, BENZEN, AMONIAK, METHANOL, KYSELINA SÍROVÁ, CHLOR

POLOPRODUKTY cca 300(INTERMEDIÁTY)

VÝROBKY PRO SPOTŘEBU cca 30 000

CO CHCEME ?

CO

MÁME?

SUROVINY A VÝROBKY CHEMICKÉHO PRŮMYSLU

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 ?

SUROVINY ZEMNÍ PLYN,UHLÍ, BIOMASA,RUDY, VZDUCH, VODA, SŮL, SÍRA

PALIVA LPG, BENZIN, DIESEL, PETROLEJ, TOPNÉOLEJE

ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE ETHYLEN, PROPYLEN, BENZEN, AMONIAK, METHANOL, KYSELINA SÍROVÁ, CHLOR

POLOPRODUKTY cca 300(INTERMEDIÁTY)

VÝROBKY PRO SPOTŘEBU cca 30 000 …..JINÝ SORTIMENT

KONEČNÝCH VÝROBKÚ(sklo, papír, len+bavlna, bioprocesy, biopolymery)

ALTERNATIVNÍ PALIVA

ROPA

BUDE PLATIT I DO BUDOUCNA

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

8,5 6,1

Evropa 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)

050

100150200250300350400

ROKY

ROPA ZEMNÍ PLYN UHLÍ BITUMEN/KEROGEN

GLOBÁLNÍ ENERGETICKÝ POTENCIÁL BIOMASY

Celková spotřeba energiea ropných produktů

Potencionální energie z ročního přírůstku

bioamasy

5

1

biomasy

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 PETROCHEMIE + PLASTY

CH4 CH2 = CH2

METHAN (ZEMNÍ PLYN)= VELKÉ PŘÁNÍ ALE MALÁ NADĚJE

POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL)

ROVNOVÁHA

ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY

CH4 CH2 = CH2OCM :

UHLÍ

POHONNÉ HMOTY ? (BENZIN, DIESEL)

ROVNOVÁHA

ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTYOLEFINY, BENZEN

UHLÍ CH2 = CH2

SYNTÉZNÍ PLYN = CO + H2

POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL)

ROVNOVÁHA

ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY

OLEFINY, BENZEN

OD SYNPLYNU K PALIVŮM A CHEMIKÁLIÍM

GTL gas to liquid BTL biomass to liquid XTL vše na kapalné uhlovodíky MTO 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

mísení uhlí+nosná kapalina

+vodík+katalyzátor

předehřev + vstup do několika

reaktorůP= 30 MPa,T= 500°C

syntetická ropadělení produktů

termická depolymerace(endotermní)katalytická hydrogenace(vysoce exotermní)

oxidy železa,Co-Mo

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

C H 0,8 O 0,1

O2, H2O

CO + H 2 + (CO2)

Nízkoteplotní karbonizace uhlí

Výkon karbonizační pece: 260-280 t/dPočet karb. Pecí: 50Teploty: 550 °C až 750 °CVýtěžky dehtů (kg/tunu uhlí):

Těžký dehet: 20Lehký dehet: 35Střední olej: 35Karbonizační benzin: 7

cca 100 na 1 tunu uhlí

Výroba syntézního plynu/vodíkuWinklerovy 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

amonnýmVodní plyn - vypírka CO2

- konverze CO, vypírka CO

vypírka zbytku CO měďným louhemkomprese

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

n CO + 2n H2

n CO + 2n H2

CnH2n+2 + H2O

CnH2n + H2O

H(-CH2-)nOH + (n-1)H2O

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

GTLREÁLNÉ APLIKACE

GAS TO LIQUID

FT syntéza

moderní (promotované) Co katalyzátory

trubkové reaktory s pevně uloženým katalyzátorem

Relativní ekonomika GTL

surovina pro GTL

investiční náklady

Methan (ZP) 1

Uhlí 2

Biomasa 3

SITUACE V ČR

Spotřeba ropy na chemikálie 1,5 – 2 mil.t/r. Rozloha ČR 78 860 km2

Zemědělská půda 54% (4,3 mil ha) Výnos obilovin 5 t/ha Celkový běžný přírůst dřeva 14 mil.m3/r. Odhad produkce slámy 15 mil. t/r.

(sláma/zrno..cca 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?)