Азотная промышленность в России в 2023 году

С крупнотоннажной химией в России все более-менее в порядке. Хороший пример ― азотная промышленность. Пока в Европе массово закрывают химические заводы из-за высоких цен на энергоносители, в том числе по производству аммиака, в РФ наращивают мощности, даже несмотря на падение экспорта. Исторически в производстве аммиака был свой достаточно успешный период «импортозамещения», который был связан с заменой импортных катализаторов.

По данным Росстата и BusinesStat, производство аммиака в России в 2022 году составило 17 млн тонн (на 15% ниже, чем годом ранее). До этого показатели аммиачной отрасли росли каждый год, опираясь на увеличивающуюся потребность в сырье для производства азотных удобрений. На пике, в 2021 году, российские заводы выпускали 19,9 млн тонн аммиака. Примерно пятая его часть шла на экспорт, а в 2022 году выпал тот объем сырья, который прокачивался через аммиакопровод из Тольятти в Одессу.

Аммиачная отрасль и в целом азотная промышленность ― одна из немногих химических отраслей, где после распада СССР не наблюдалось глобальных катаклизмов. К началу 2000-х удалось сохранить мощное производство с совокупным объемом 13,2 млн тонн в год с заводами по всей стране за исключением Дальнего Востока. Да, устаревшие производства закрывались, но при этом шла и модернизация технической базы, плюс вводились новые мощности, в частности на ПАО «Тольяттиазот», АО НАК «Азот», КАО «Азот», ПАО «Акрон».

По прогнозам, производство аммиака в текущем десятилетии ожидает значительный рост: производственные мощности увеличатся с 238 млн тонн в год в 2022 году до 311 млн тонн в год к 2030 году. Это в первую очередь обусловлено строительством 114 заводов по производству аммиака, прежде всего в Северной Америке и в странах бывшего СССР. Часть из них уже строится, а часть находится в стадии планирования. При этом в 2022 году на мировом рынке сложился профицит предложения по причине ввода новых производств.

В США 26 из этих заводов находятся на разных стадиях реализации проекта. В частности, 21 такой проект с более-менее четкими контурами имеет общую мощность 23,6 млн тонн в год. Предполагаемые капитальные затраты для этих предприятий составляют впечатляющие 38,5 миллиардов долларов, которые планируются к инвестированию к 2030 году.

Китай в текущем десятилетии собирается запустить сразу несколько крупных проектов по производству «возобновляемого» аммиака на северо-востоке страны. До недавнего времени КНР являлась мировым лидером по производству аммиака из угля ― 54 млн тонн на 2018 год или 25% всех мировых мощностей. Крупный проект по производству «зеленого» аммиака на 5 млн тонн реализуется в Индии подразделением малазийской компании Petronas AM Green.

Россия также является ключевым игроком этой глобальной экспансии: к 2030 году в нашей стране планируется увеличить производство аммиака на 8,7 млн тонн в год. Капитальные затраты на российские производства оцениваются в более чем 8,5 млрд долларов. Третьим крупным игроком на этом рынке можно назвать Индию. В тройку крупнейших компаний-лидеров увеличения мощностей в мировом масштабе входят: Denbury Carbon Solutions LLC, BW Group Ltd и НОВАТЭК. Последний совсем недавно заявил о разработке собственных аммиачных технологий на основе парового риформинга природного газа.

На 2021 год, по данным Минпромторга РФ, в России в разной стадии планирования был 41 проект по производству низко и безуглеводного водорода и аммиака.

S&P Global Commodity Insights полагает, что мировой рынок аммиака в ближайшие десятилетия утроится, причем почти весь рост будет приходиться на т. н. «низкоуглеродный аммиак» благодаря продолжающейся политике декарбонизации и ESG-сумасшествию в мире в целом. Его производство вырастет до 420 млн тонн к 2050 году, это будет ⅔ рынка всего аммиака. То есть в глобальном срезе аммиачный сектор, который сейчас в основном ориентирован на производство удобрений, сдвинется на производство сырья для энергетики ― морского топлива (сложности использования, хранения, перевозки аммиака в качестве топлива пока что предлагается оставить «за скобками») и основы для водородного топлива.

Считается, что при производстве «голубого» аммиака улавливается от 50% и выше CO₂, образующегося как часть технологического газа (в теории технология автотермического риформинга повышает этот показатель до 90%). Первая партия «голубого» аммиака была поставлена в Японию компанией Saudi Aramco в сентябре 2020 года. «Зеленый» аммиак получают исключительно с использованием в технологическом процессе возобновляемых источников энергии, в 2021 году таким способом производилось 0,01% аммиака («голубого» ― менее 1%). В странах Юго-Восточной Азии, особенно в Японии, продвигается совместное сжигание угля и 20% аммиака, который активно рекламируется как «низкоуглеродное топливо». Правда, прямое сокращение выбросов выходит незначительным, такой способ плохо масштабируется и приводит к снижению энергетической безопасности из-за зависимости от внешних поставок сырья.

В отчете S&P Global Commodity Insights аналитики указывают, что мировая торговля аммиаком увеличится почти в десять раз к 2050 году. Хотя большая часть аммиака в настоящее время используется на месте для производства других продуктов, низкоуглеродный аммиак чаще будет продаваться как самостоятельный товар. Ожидается, что США, Ближний Восток и Австралия станут крупными экспортерами, а Европа и Восточная Азия основными центрами спроса.

В начале 2022 года компания «Еврохим» заявляла о старте строительства крупного производства аммиака и карбамида в Ленинградской области. По первоначальным планам его мощность должна была составить 1,1 млн тонн аммиака и 1,4 млн тонн карбамида в год.

Свой проект по производству аммиака и карбамида хочет реализовать «Фосагро» в Череповце и Волхове. Пока компания обеспечена этим сырьем за счет собственных мощностей на 75%, и есть желание полностью закрыть потребности собственным производством. В марте-апреле 2023 года «Фосагро» искала лицензиара на технологию, инвестиции оценивались в 1,5 млрд долларов, объем выпуска ― в 1 млн тонн.

Наконец, самый масштабный проект реализует НОВАТЭК, которая строит аммиачный комплекс вместе с хранилищем углекислого газа на Ямале ― Обский ГХК. Еще в 2021 году было анонсировано строительство двух технологических линий с общим объемом производства аммиака до 2,5 млн тонн в год. Запуск намечен на 2025 год. Весной 2023 года правительство ввело нулевой НДПИ на газ под этот комплекс.

Кстати, еще одно производство аммиака, карбамида и меламина (АКМ) было запущено в середине 2023 года в Прикамье. Инициатором и инвестором проекта выступил один из крупнейших российских производителей метанола и его производных ― «Метафракс Кемикалс». Завод способен производить 500 тыс. тонн карбамида, 298 тыс. тонн аммиака и 40 тыс. тонн меламина в год. Установка аммиака, карбамида и меламина работает на чистом водороде и чистом азоте.

Амбициозные проекты в этой сфере, очевидно, рассчитаны на рост внутреннего потребления и переориентацию каналов экспорта, поскольку именно из-за экспортных ограничений в 2022 году производство аммиака в России сократилось почти на 15% ― с 20 до 17 млн тонн. По очевидным причинам временно выпал аммиакопровод из Тольятти в Одессу, по которому прокачивалось ежегодно порядка 2,5 млн тонн. Плюс недоступными стали перевалочные терминалы в Прибалтике (в целом экспорт аммиака по всем направлениям снизился в 2,5 раза).

В марте 2023 года было заявлено, что «Уралхим» (владеет «Тольяттиазот») к концу года завершит строительство первой очереди терминала в Тамани (склад и часть технологической инфраструктуры), а полностью терминал будет введен в эксплуатацию в 2025 году (проектная мощность 5 млн тонн в год). В «тестовом режиме» его, вроде как, готовы запустить в «начале 2024 года». Кстати, сам терминал начали строить еще в 1999 году, с 2005 по 2015 год проект был заморожен. В 2021 годы Тольяттинский азотный завод поставил рекорд по производству аммиака ― 3,05 млн тонн.

Химическая промышленность России (точнее СССР) уже переживала однажды этап «импортозамещения». Наглядно это можно увидеть на примере становления и развития азотной промышленности.

В контексте малотоннажной химии ранее мы кратко рассказывали, как и за счет чего случился технологический подъем в стране в 1930–50-е годы. Нисколько не умаляя вклад отечественных ученых и инженеров, мы упоминали, что успехи индустриализации в том числе были связаны с западной помощью, с вывозом трофеев из побежденной Германии. Костяк тяжелой промышленности был сформирован по проектам иностранных инженеров, на импортном оборудовании. Образцы техники успешно копировались, а вот технологии уже к тому времени были морально и физически устаревшими (именно поэтому их так легко сбывали в СССР), и в этом плане предстояла важнейшая работа.

Историческая справка
Начало азотной промышленности в России связывают с именем инженера-химика И. И. Андреева. В годы первой мировой войны военная промышленность царской России работала на чилийском сырье (из чилийской селитры обработкой серной кислотой на казенных заводах взрывчатых веществ получали азотную кислоту), и немецкая морская блокада привела к серьезным проблемам в данной отрасли. Для производства азотной кислоты Андреев предложил использовать аммиачную воду, образующуюся при коксовании угля, и разработал метод получения азотной кислоты окислением аммиака. В 1915 году с целью создания опытной установки и уточнения технологических данных он с командой посетил Макеевку в Донбассе, там же и родилась идея строительства Юзовского азотного завода. С 1923 года на заводе стали выпускать аммиачную селитру для сельского хозяйства.

Собственно, первыми химическими предприятиями, которые появились уже в СССР, были заводы синтетического аммиака Чернореченского химического комбината, построенные в 1928 году. Выпускаемый здесь аммиак в основном шел на производство азотных удобрений.

В 1932 году был запущен Березниковский завод синтетического аммиака, в 1933 году Новомосковский азотно-туковый завод. На обоих предприятиях для производства азотоводородной смеси использовался метод каталитической конверсии т. н. «полуводяного газа» с водяным паром. До начала войны построили еще четыре аммиачных завода: Горловский, Днепропетровский, Кемеровский и Чирчикский электрохимический комбинат. Производить аммиак из природного газа в СССР стали только в 1958 году.

С 1977 года на предприятиях начали ставить агрегаты III поколения (один аммиачный агрегат первого поколения, введенный еще до 1965 года, проработал в Воскресенске до 2003-го). Из 42 единиц примерно половина была спроектирована ГИАПом, остальные же были разработаны в Японии, Франции и США.

В 1960-е годы начался новый грандиозный этап строительства советской химической отрасли. Пленум ЦК КПСС в мае 1958 года был полностью посвящен вопросам развития большой химии. В эти проекты закачали гигантские по тем временам суммы денег, сравнимые с тем, что тратилось на космос. За одну пятилетку было введено в эксплуатацию 35 новых заводов и более 250 крупных производств. К 1973 году Советский Союз, например, стал мировым лидером по производству минеральных удобрений.

Это было время так называемой «оттепели» и международной разрядки. Поэтому в той же азотной промышленности технологии продолжали приобретать за рубежом и адаптировать их силами проектных институтов и «почтовых ящиков». Технологии синтеза аммиака работали на западных катализаторах. Производство синтетического аммиака, источника связанного азота и далее важнейших азотсодержащих соединений ― удобрений и взрывчатых веществ ― глубоко зависело от импорта катализаторов. То есть безопасность страны, включая сельскохозяйственную (правда, после зернового кризиса 1963 года СССР и так плотно сел на закупки зерна в капиталистических странах), несла серьезные риски. Эту проблему постепенно удалось решить.

В советское время катализаторы для промышленности были отдельной подотраслью, в структуре министерств существовали специальные отделы, которые курировали разработку, производство и поставку на предприятия катализаторов. Опытно-промышленные производства катализаторов в свое время были созданы в Новомосковске, Гродно, Ангарске, Кемерово, Северодонецке, Новокуйбышевске, Ишимбае, Щелково, Самаре, Рязани, Новосибирске, Омске, Стерлитамаке, Ярославле.

В 1974 году в Дорогобуже, Смоленская область, начала функционировать катализаторная фабрика для азотной промышленности (с 1965 года здесь запустили завод по производству минеральных удобрений). Она выпускала ежегодно 10 тыс. тонн катализаторов для обеспечения агрегатов производства аммиака, что позволило сэкономить до 11 млн долларов государственного бюджета.

Научные разработки велись коллективом Государственного института азотной промышленности (ГИАП), который был образован на базе Новомосковского химического комбината в 1956 году. В 1980-е в нем работали 1850 сотрудников. Здесь были созданы технологии катализаторов для десятков промышленных процессов.

Задача разработки и внедрения новых катализаторов сегодня остается актуальной и востребованной. ИХТЦ и наши научные партнеры тоже стараются внести свой посильный вклад в этой области. Например, группа под руководством Олега Магаева в Лаборатории каталитических исследований ХФ ТГУ разработала 3 катализатора для азотной промышленности и один для синтеза метанола, которые можно масштабировать и внедрять.

В 2023 году были завершены работы НИОКР по договору с ООО «Салаватский катализаторный завод» (г. Салават) на разработку технологий производства отечественных катализаторов синтеза метанола и производства водорода для азотной промышленности. Разработаны ИДП и по ним уже проектируются необходимые производственные мощности по выпуску отечественной продукции.

Мировыми лидерами в производстве катализаторов для переработки синтез-газа и производства метанола являются Johnson Matthey/Katalco (Англия), Clariant (Швейцария), Haldor Topsoe (Дания). Компания Haldor Topsoe A/S планирует создание совместного предприятия с китайской группой Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd. (Yanchang) по производству катализаторов для синтеза метанола в Шэньси Фупин (Китай). Предприятие будет поставлять на местный рынок катализаторы МК-151+. В России нет производства катализаторов для процесса синтеза метанола, все катализаторы закупаются у зарубежных производителей.

До недавнего времени Российская Федерация являлась одним из наиболее крупных игроков на мировом рынке метанола, занимая четвертое место по объемам его выпуска после США, Саудовской Аравии, Тринидада и Тобаго. В мире производится свыше 40 млн тонн метанола, на Россию приходится порядка 4 млн тонн, то есть 10%. До 2030 года в РФ планируется реализовать около 15 проектов суммарной производительностью метанола более 19 млн тонн в год, что почти впятеро превышает существующие сегодня мощности. Это еще раз подчеркивает необходимость в собственном производстве катализаторов синтеза метанола, не уступающих по своим эксплуатационным характеристикам зарубежным промышленным аналогам.

Отечественными производителями катализаторов для процессов переработки синтез-газа с целью получения водорода, используемого в промышленном процессе синтеза аммиака, являются ООО «НИАП-Катализатор» (г. Новомосковск) и АО «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза» (г. Ангарск). Выпускаемая ими продукция не соответствует по характеристикам лучшим мировым аналогам, применяется не более чем на 10% производственных мощностей комбинатов по производству аммиака. Все остальное закупается за рубежом у таких производителей как Haldor Topsoe, BASF и других.

В ЛКИ ТГУ создана принципиально новая технология получения катализаторов для отечественного рынка, обеспечивающая повышение каталитической активности разрабатываемых материалов, а также улучшение прочностных характеристик каталитических гранул. Также одним из преимуществ разработки перед известными зарубежными и отечественными аналогами является общее технологическое решение производства катализаторов в одной линейке: одна технологическая линия для производства широкого ассортимента катализаторов, включая катализатор для процесса синтеза метанола, два катализатора для процессов получения водорода (катализаторы средне- и низкотемпературной конверсии) для азотной промышленности. По своим физико-химическим и текстурным характеристикам разработанные катализаторы превосходят существующие промышленные аналоги.

Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!