Реферат: Особенности производства этиленгликоля

Особенности производства этиленгликоля

Введение

Этиленгликоль впервые был получен в 1859 году французским химиком Вюрцем из диацетата этиленгликоля омылением гидроксидом калия и в 1860-м гидратацией этиленоксида. Он не находил широкого применения до Первой мировой войны, когда в Германии его стали получать из дихлорэтана для использования в качестве замены глицерина при производстве взрывчатых веществ. В США полупромышленное производство начато в 1917 году через этиленхлоргидрин [1].

Первое крупномасштабное производство начато с возведением завода в 1925 году около Саут Чарлстона (Западная Вирджиния, США) компанией «Carbide and Carbon Chemicals Co.» (англ.). К 1929 году этиленгликоль использовался практически всеми производителями динамита.

В 1937 компания Carbide начала первое крупномасштабное производство, основанное на газофазном окислении этилена до этиленоксида. Монополия компании Carbide на данный процесс продолжалась до 1953 года. Важной особенностью этиленгликоля является то, что его соединение с водой замерзает только при температуре -70 и ниже. Этим объясняется широкое использования вещества в автомобильной промышленности: оно служит для изготовления антифризов и тормозных жидкостей. В мире порядка 60% всего произведенного этиленгликоля уходит на выпуск последних двух продуктов. Кроме того, вещество, замерзая, не расширяется, за счет чего облегчается его хранение. С целью предотвращения начала коррозийного процесса, в этиленгликоль добавляют специальные ингибиторы. Также вещество используется в качестве теплоносителя на транспортных средствах и в компьютерных системах.

Другой основной областью применения этиленгликоля является изготовление полимеров: полиэтилентерефталата, целлофана, полиуретана и др. Его включают в состав различных красящих веществ в качестве растворителя.

Благодаря своей дешевизне этиленгликоль нашёл широкое применение в технике:

- как компонент автомобильных антифризов и тормозных жидкостей, что составляет 60% его потребления. Смесь 60% этиленгликоля и 40% воды замерзает при ?49?°С. Коррозионно активен, поэтому применяется с ингибиторами коррозии;

- используется как теплоноситель с содержанием не более 50% в системах отопления (частные дома в основном)

- в качестве теплоносителя в виде раствора в автомобилях, в системах жидкостного охлаждения компьютеров;

- как растворитель красящих веществ;

- как компонент противоводокристаллизационной жидкости «И».

- для поглощения воды, для предотвращения образования гидрата метана (ингибитор гидратообразования), который забивает трубопроводы при добыче газа в открытом море. На наземных станциях его регенерируют путём осушения и удаления солей.

Этиленгликоль является исходным сырьём для производства взрывчатого вещества нитрогликоля.

Этиленгликоль также применяется:

- при производстве конденсаторов;

- при производстве 1,4-диоксана;

- как теплоноситель в системах чиллер-фанкойл;

- в качестве компонента крема для обуви (1?2 %);

- в составе для мытья стёкол вместе с изопропиловым спиртом;

- при криоконсервировании биологических объектов (в крионике) в качестве криопротектора [1].

1. Общие мировые тенденции в производстве и потреблении ЭГ

Среди компаний-производителей этиленгликоля крупнейшими (в порядке убывания) являются Dow, SABIC (Саудовская Аравия), Shell, филиал NanYa Plastics тайваньской корпорации Formosa и южнокорейская фирма Honam. В число ведущих производителей входят также Equate (СП Dow и кувейтской PIC), Reliance (Индия), ExxonMobil, Equistar и Old World Industries. Компания Dow располагает производственными мощностями, позволяющими ежегодно выпускать 1,77 млн. тонн этиленгликоля, а ее совместные предприятия рассчитаны на производство еще почти 4 млн. тонн. Динамика роста мировых мощностей по этиленгликолю представлена на рисунке 1.1[2].

Рисунок 1.1 - Динамика роста мировых мощностей по этиленгликолю

Представим распределение мощностей по регионам мира в 2018 году, отдельно выделив СНГ и приведя для сравнения распределение мощностей в 2008 году.

Распределение мощностей по регионам мира в 2008 и 2018 гг. приведены на рисунке 1.2.

Крупнейшими регионами-производителями ЭГ являются Азия, Северная Америка, Африка и Ближний Восток. На СНГ приходится только 2% от мировых мощностей.

Видно, что доли регионов за шесть лет изменились. Наиболее заметно выросла доля Ближнего Востока. Тенденция смещения производства этиленовой продукции в этот регион наметилась несколько лет назад. Здесь было введено в строй 1,815 млн. тонн новых мощностей по ЭГ.

В ближайшие годы смещение акцентов на Ближний Восток, а также страны Азиатско-Тихоокеанского региона продолжиться. Практически все новые проекты расположены именно в этих двух регионах. Мощности по производству этиленгликоля будут расти примерно на 6 % в год.

Общее мировое производство этиленгликоля в 2018 году было на уровне 17 млн. тонн. Ежегодное увеличение объемов производства в последние годы - около 5 %, в ближайшем будущем эта тенденция сохранится. Столь значительные показатели обусловлены ростом мирового спроса на полиэфир, особенно со стороны стран Азиатско-Тихоокеанского региона [2].

Рисунок 1.2 - Распределение мощностей по регионам мира в 2008 и 2018 гг.

Крупнейшими регионами-производителями ЭГ являются Северная Америка, Африка и Ближний Восток и Азия. На их долю суммарно приходится более 80% мирового производства.

Гораздо более скромными возможностями обладают европейские страны, Япония и Южная Америка. В последние пять лет в Европе производство наращивалось достаточно умеренными темпами, а в Северной Америке и Японии наблюдалось даже некоторое сокращение. Весьма впечатляющими на этом фоне выглядят показатели развития в Азии, Африке и на Ближнем Востоке, а также в Южной Америке. В этих регионах за последние пять лет выпуск этиленгликоля увеличился на 65, 120 и 130% соответственно.

Загрузка мощностей в среднем по миру в последние годы довольно высокая, в 2018 году предприятия работали на уровне 84% от проектных мощностей (рисунок 1.3).

Спрос на моноэтиленгликоль в последние годы несколько превышает его предложение. Так, в 2006 году мировой спрос оценивался в 17,5 млн. тонн.

Безусловным лидером переработки МЭГ являются азиатские страны, на долю которых приходится около половины мирового потребления. Только за последние 5 лет увеличение потребления МЭГ в Азии составило 2,5 млн. тонн. В Африке и на Ближнем Востоке отмечены большие темпы роста (почти в два раза), но абсолютные объемы потребления по-прежнему незначительны. В других регионах мира увеличение спроса остается умеренным [2].

Рисунок 1.3 - Загрузка мощностей и динамика мирового производства в 2008-2018 гг.

Структура мирового потребления этиленгликоля в 2018 году приведена на рисунке 1.4 [2].

Рисунок 1.4 - Структура мирового потребления этиленгликоля в 2018 году

В ближайшие годы крупнейшем потребителем этиленгликоля останутся страны Азиатско-Тихоокеанского региона, в первую очередь Китай.

Рост мирового спроса обусловлен ростом мирового спроса на полиэфир, особенно со стороны стран Азиатско-Тихоокеанского региона, где процветает выпуск ПЭТ-волокон, а также со стороны США и стран Западной Европы, где хорошо развито производство выдувных изделий из ПЭТ.

Производство волокон составляет около 54 % мирового потребления ЭГ; ПЭТ-смол - 16%; 15% занимает промышленность антифризов, остальные 15% приходятся на производство лакокрасочных материалов и других продуктов. Рынок полиэфирных волокон расширяется ежегодно на 6-7 %, продажи ПЭТ-бутылок увеличиваются на 8-9% в год, особенно в развивающихся странах, при этом рынок антифризов остается достаточно стабильным и увеличивается лишь на 0,5-1% в год. Таким образом, в ближайшие годы можно ожидать дальнейшего роста спроса на ЭГ на уровне 5-6% в год.

Для того чтобы сделать выводы о направлениях мировой торговли этиленгликолем, проведем сравнение объемов производства и потребления этого продукта по регионам. Объемы производства и потребления этиленгликоля по регионам мира приведены на рисунке 1.5 [2].

Рисунок 1.5 - Объемы производства и потребления этиленгликоля по регионам мира

Очевидно, что в Северной Америке, Африке и на Ближнем Востоке, а также в Восточной Европе наблюдается перепроизводство, тогда как острый дефицит ощущают Азия и Западная Европа.

Суммируя тенденцию ускоренного роста производства в Африке и на Ближнем Востоке, умеренный рост производства в Северной Америке и высокий спрос на ЭГ в Азии, опережающий рост производства, можно прогнозировать, что в США профицит будет постепенно сокращаться, и к 2020 году возможен даже некоторый дефицит (который будет частично покрываться за счет Канады). Незначительное перепроизводство сохранится в Южной Америке и Восточной Европе, однако оно также будет сокращаться, и ситуация на этих рынках будет близка к сбалансированной. Острый дефицит уже имеется и будет в дальнейшем прогрессировать в Западной Европе и Азии. Все это будет покрываться за счет растущих возможностей Африки и Ближнего Востока. Таким образом, в ближайшие годы Африка и Ближний Восток укрепят свои позиции в качестве крупнейших мировых производителей и поставщиков этиленгликоля на мировой рынок, а крупнейшим импортером этой продукции будет оставаться Азия.

Западные нефтехимические производители сейчас находятся под растущим давлением, вызванным нехваткой сырья, медленным ростом производительности, дороговизной рабочей силы и нехваткой основных фондов. Еще одним отрицательным фактором является быстрое сокращение разрыва между себестоимостью и рыночной ценой продукта. В результате всего этого европейские нефтехимические заводы теряют конкурентоспособность по сравнению с ближневосточными, что ведет к сокращению роста и даже падению производства этиленгликоля в Европе.

Спад производства, вызванный помимо всего прочего различными форс-мажорными обстоятельствами на крупнейших заводах, спровоцировал дефицит этиленгликоля в Европе. В ближайшие годы Европа будет импортировать значительное количество этиленгликоля.

Что касается структуры потребления ЭГ в Европе, то 70% идет на производство ПЭТ для производства тары, пленок и волокон. Данное направление активно развивается, в то время как доля антифризов снижается.

На сегодняшний день доля Ближнего Востока в мировом производстве этиленгликоля составляет 23%. В последние годы в регионе наблюдается значительный рост производства ЭГ.

Развитие производства на Ближнем Востоке ускоряет и рост спроса на азиатском рынке. Таким образом, развитию нефтехимической промышленности способствует наличие в регионе дешевого нефтехимического сырья, дешевой рабочей силы, современных технологий и быстрый рост спроса на продукты нефтехимии в Азии.

Ближневосточные компании расширяются за счет приобретения активов западных компаний или основывая совместные предприятия с ними. Примерами таких СП служат SABIC-Chevron Phillips Chemicals, Atofina-Qatar, Basell-Saudi Polyolefins, Dow-Oman Oil и CPC-Qatar Petroleum-Total. Наблюдается также рост числа союзов между ближневосточными и китайскими компаниями.

Крупнейшей нефтехимической компанией региона является Saudi Basic Industries Corporation (SABIC).

Существенный вклад в производство этиленгликоля вносит Иран. Принадлежащие Ирану шельфовые месторождения газа в Персидском заливе обеспечивают сырьевую базу для расширения производства.

Азиатские страны являются безусловным лидером переработки этиленгликоля, на долю которых приходится около половины мирового потребления. Быстрыми темпами здесь развивается и производство ЭГ, но темпы роста спроса опережают рост объемов производства.

Первостепенным направлением использования ЭГ в Азии является производство ПЭТ. Доля его в структуре потребления составляет 90% - как ни в одном регионе мира.

Лидером в области нефтехимической промышленности в азиатском регионе является Китай. Активнее всего производство этиленгликоля, как и других нефтехимических продуктов, развивается именно здесь. Ожидается расширение мощностей по производству этиленгликоля и в других странах региона.

Одним из крупнейших мировых производителей нефтепродуктов является Япония. На долю страны пришлось около 5% мирового выпуска этиленгликоля. Но с развитием производства на Ближнем Востоке и в других азиатских странах доля Японии сокращается, наблюдался даже некоторый спад производства.

В таблице 1.1 представлены основные азиатские предприятия - производители этиленгликоля и их мощности [2].

Таблица 1.1 - Основные азиатские производители этиленгликоля и их мощности