Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука




Скачать 246.23 Kb.
НазваниеПерспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука
страница2/3
Дата публикации19.06.2013
Размер246.23 Kb.
ТипДокументы
www.lit-yaz.ru > География > Документы
1   2   3

Кроме того, стоит обратить внимание, что за последние 10 лет рост уровня резервов натурального каучука в отношении сроков обеспечения рынка наблюдался только 2 раза, в 2006 и 2009 годах, причем последний был связан со всемирным спадом в области производства. Тогда как пиковые величины падения запасов постоянно возрастали и под конец десятилетия достигли 377 тысяч тонн, что составляет 27% от их текущего уровня. Такие значительные флуктуации не могут не вызывать опасения — в случае, предположим, двух неблагоприятных для рынка лет подряд мировой резерв натурального каучука окажется не способным обеспечить более 2,5 недель снабжения производств.

К дестабилизации рынка натурального каучука также способны привести еще ряд факторов. Прежде всего, это погодные условия. Во время периода засухи гевеи сбрасывают листву и непригодны для отбора сока, который также нельзя производить и во время дождя, поскольку в это время не происходит коагуляции сока, в результате чего растение может погибнуть. Сильные дожди и наводнения в Таиланде и Индонезии за последние три года нанесли заметный урон производству натурального каучука. Следующим значимым фактором являются валютные колебания. Ослабление доллара США по отношению к местной валюте закономерным образом снижает конкурентоспособность данной страны на мировом рынке. И наконец, существует потенциальная угроза со стороны грибка Microcyclus ulei, который вызывает заболевание гевеи, поразившее деревья в Южной Америке и практически уничтожившее местные плантации.

Представляется необходимым более подробно рассмотреть последний аспект.

В 1895-1911 гг. бразильский натуральный каучук составлял 50-60% мирового производства, но затем производство в Бразилии резко сократилось. К 1939 году Бразилия практически потеряла свои позиции в производстве натурального каучука, а объём её производства снизился до 10 тыс. т. Существенному падению объёмов производства натурального каучука в Латинской Америке в основном способствовали постоянные эпидемии грибка Microcyclus ulei, поражающего деревья гевеи. Кроме того можно отметить, что местные сорта деревьев, обладающие хотя бы некоторой устойчивостью к этому заболеванию, обладают существенно меньшей урожайностью по сравнению с клонами в Юго-Восточной Азии.

Воздействие грибка Microcyclus ulei приводит к следующим последствиям:

  1. молодые листья гевеи начинают быстро и практически полностью терять листву в дождливый сезон;

  2. деревья гевеи ослабевают и могут совсем погибнуть;

  3. урожайность гевеи падает до 1 тонны с гектара и ниже (практически в два раза).

Попытки выращивать гевею в Латинской Америке, где постоянно существует угроза заражения Microcyclus ulei, доказали, что химические способы борьбы с этим заболеванием слишком дороги и малоэффективны, так как уничтожить грибок даже посредством постоянного воздействия химических веществ на деревья не получается.

Вывести растения, полностью невосприимчивые к заболеванию не оказалось возможным, так как выяснилось, что грибок легко мутирует и через некоторое время появляются его новые разновидности, которые уничтожают и «защищенные» сорта гевеи. Поэтому задача трансформировалась в выведение сортов гевеи, которые не страдают критичным образом от воздействия грибка.

Проект по селекции устойчивых сортов гевеи ведётся в Бразилии при участии компании Michelin и CIRAD (Французский государственный центр международной кооперации в сфере исследований по развитию агрономии). В результате исследований были получены сорта, устойчивые к этому заболеванию, тем не менее, оказалось, что одни из наиболее устойчивых к Microcylcus ulei клоны гевеи: IAC 301, IAC 304, IAC 306 и IAC 319, - характеризуются урожайностью на уровне 889, 992, 723 и 795 кг с 1 га в год соответственно, в то время как азиатские клоны достигают урожайности 1800-2000 кг/га.

Несмотря на то, что к настоящему моменту существование Microcyclus ulei обнаружено только в Латинской Америке, занимающиеся проблемой учёные считают, что появление грибка в Юго-Восточной Азии, где сосредоточены ведущие мировые производители натурального каучука, - это лишь вопрос времени.

Между тем, основные существующие инициативы по предотвращению проникновения Microcyclus ulei в страны Юго-Восточной Азии сегодня сосредоточены на реализации заградительных мер, препятствующих трансграничному распространению грибка (прежде всего, это жёсткий пограничный контроль в странах-производителях натурального каучука).

В 1955 под эгидой Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН было подписано соглашение о защите растений в Азии и Тихоокеанском регионе (Plant Protection Agreement for the Asia and Pacific Region), в котором содержались нормы контроля ввоза на территорию стран-производителей натурального каучука предметов, способных переносить Microcyclus ulei. В дальнейшем это соглашение получило форму Азиатской и Тихоокеанской комиссии по защите растений (the Asia and Pacific Plant Protection Commission - APPPC). Инициативы по защите стран-производителей натурального каучука в Юго-Восточной Азии от проникновения Microcyclus ulei также предпринимаются в рамках Международной комиссии по защите растений (International Plant Protection Commission – IPPC), в рамках Ассоциации производителей натурального каучука (the Association of Natural Rubber Producing Countries - ANRPC), а также в рамках Международного совета по исследованию и развитию каучука (the International Rubber Research and Development Board – IRRDB).

Все страны-производители натурального каучука в Юго-Восточной Азии разработали нормативно-правовую базу контроля возможного попадания грибка, однако они все сводятся к контролю трансграничных транспортных потоков. Тем не менее, сегодня становится очевидным, что в условиях либерализации трансграничных потоков эффективно препятствовать проникновению Microcyclus ulei в Юго-Восточную Азию невозможно. Осознавая угрозу, ООН классифицировала Microcyclus ulei, как вид биологического оружия [7].

Таким образом, завершая разговор о натуральном каучуке, можно сделать вывод, что в настоящее время нельзя ожидать существенного снижения его цены ввиду как недостаточной обеспеченности рынка – объем мировых резервов НК в настоящее время способен обеспечить не более 1,5 месяцев бесперебойного снабжения, так и наличия определенных факторов риска. Вследствие чего в ближайшее время любые изменения конъюнктуры на рынке будут вызывать острую реакцию игроков.

Показанная выше нестабильность рынка натурального каучука, а также его высокая цена приводит производителей автомобильных шин к необходимости рассматривать альтернативы этому продукту, поскольку речь идет не только об удорожании производства по причине большой стоимости сырья, но и угрозе его остановки в результате прекращения поставок, если вдруг произойдет чрезвычайная ситуация биологического или климатического характера.

Аналогом натурального каучука является синтетический полиизопреновый каучук. Преимущество синтетического продукта перед натуральным в контексте обеспечения бесперебойного снабжения сырьем шинной индустрии заключается в том, что его производство не зависит от внешних факторов и регулируется только наличием соответствующих промышленных мощностей. Таким образом, происходит резервирование не продукта, как такового, а создается резерв производственных мощностей, способных к бесперебойному снабжению промышленности.

Одним из значимых конкурентных преимуществ изопренового каучука является его цена. Существует традиционная эмпирическая формула, определяющая цену синтетического каучука, как 90% цены натурального. Это соотношение, разумеется, сильно зависит от текущей конъюнктуры рынка, но в целом сохраняет свою силу в течение длительных периодов времени.

^ Рисунок 2. Средние цены на натуральный (SMR-20) и синтетический (СКИ-3) каучуки, USD



Кроме того, необходимо учитывать, что спрос на натуральный каучук зависит от спроса на конечную продукцию, в основном шины, для которых НК является только одним из компонентов. Ввиду этого, рынок натурального каучука достаточно сильно зависит как от технологических достижений производителей автомобильных шин, постоянно стремящихся понизить долю содержания НК в своей продукции, так и от развития автомобильной индустрии в целом, весьма чувствительной к колебаниям мировой экономики. Исходя из этого, можно утверждать, что уровень цен на натуральный каучук тесно связан с уровнем цен на нефть. Повышение цены нефти отражает развитие глобальной экономики, а также приводит к увеличению стоимости производства синтетического каучука, являющегося частичным заместителем НК в автомобильных шинах. В результате, чем выше становится цена на нефть, тем более привлекательным выглядит натуральный каучук для производителей, происходит увеличение спроса и закономерное повышение цен на НК.

^ Рисунок 3. Изменение цен на нефть и НК, %



Таким образом, исходя из показанной взаимосвязи цен синтетического и натурального каучуков, а также их корреляции с уровнем цен на нефть, можно утверждать, что синтетический каучук, обладая меньшей стоимостью и возможностью стабильного, бесперебойного производства является более перспективным сырьем для индустрии автомобильных шин.

Технология производства изопренового каучука появилась в 1950-е гг., когда была создана теория и был разработан процесс стереорегулярной полимеризации олефинов и диенов, что дало возможность получать из изопрена полимер – синтетический полиизопрен.

В 2010 г. объем мирового производства изопренового каучука составил около 700 тыс. т, что было выше уровня 2009 г. на 32,6% (однако ниже докризисного 2008 г., когда мировое производство изопренового каучука составило 981 тыс. т) [8]. Тем не менее, быстрое восстановление производства изопренового каучука в 2010 г. свидетельствует о том, что в будущем рынок будет расти, равно как и спрос на изопреновый каучук.

Суммарные мировые производственные мощности по изопрену на сегодняшний день можно оценить в 760–770 тыс. т. в год, при этом их загрузка близка к 100%-ной. В то же время потенциальный объем рынка изопрена, по оценкам компаний «Goodyear» и «Danisco» (подразделение «Genencor»), по состоянию на 2012 г. составляет 5,5 млн. т. [9].

Кроме изопренового каучука, изопрен как исходное сырье также применяется в производстве бутилкаучука, термоэластопластов, витамина Е, инсектицидов, фармацевтическом производстве и т. д. Тем не менее порядка 70% мирового изопрена потребляется в производстве синтетических каучуков.

В настоящее время промышленно применяются четыре способа производства изопрена:

  • извлечение изопрена из С5-фракций пиролиза

  • дегидрирование изопентана

  • синтез изопрена из изобутилена и формальдегида через 4,4-диметилдиоксан-1,3 (ДМД)

  • жидкофазный синтез изопрена

Более 50% мирового объема изопрена в настоящее время производится по методу извлечения изопрена из С5-фракций пиролиза. Однако необходимо отметить, что изопрен в данном случае выступает побочным продуктом основного производства – получения этилена, следовательно, при изменении технологического процесса обеспечение поставок изопрена окажется под вопросом. Высокие цены на нефть в последние годы, а также понимание ограниченности ее запасов привели к интенсивным разработкам процессов производства этилена и пропилена из не нефтяного сырья. Можно выделить два основных направления исследований: производство этилена пиролизом природного газа, этана, и синтез этилена и пропилена из метанола.

В современной структуре сырья пиролиза в этиленовой индустрии США, крупнейшего производителя этилена в мире, сжиженный газ занимает приблизительно 60%. В глобальном масштабе все еще доминирует нафта, 52%, по причине низких затрат на транспортировку. Тем не менее, так как стоимость сырья составляет около 80% стоимости этилена, можно ожидать дальнейшего увеличения использования природного газа в его производстве. Отметим, что содержание изопрена в С5-фракции, получаемой в процессе пиролиза этана, близко к нулю.

Таблица 2. Выход продуктов пиролиза из разного вида сырья

Сырье

Нафта

Бутан

Пропан

Этан (за проход)

Легкий режим пиролиза (t = 770 - 790 °С)

Продукт пиролиза

Выход на сырье, % масс.

Изопрен

1,7

0,1

0,0

0,0

Этилен

25,6

37,4

33,8

52,4

Пропилен

16,6

17,6

16,2

0,9

^ Жесткий режим пиролиза (t = 830 - 850 °С)

Продукт пиролиза

Выход на сырье, % масс.

Изопрен

1,1

0,1

0,0

0,0

Этилен

30,4

40,4

37,5

55,2

Пропилен

14,6

14,6

13,9

1,0

В настоящее время 14% общемирового потребления метанола относится к получению метил-третбутилового эфира (МТБЭ) - распространенной высокооктановой топливной добавки. Глобальные производственные мощности по МТБЭ достигают приблизительно 18 миллионов тонн в год. Однако этот эфир является ядовитым веществом, слабо подвергается биологическому разложению и обладает хорошей растворимостью в воде, представляя высокую опасность загрязнения грунтовых вод, в связи с чем, после серии утечек, в 2006 г. применение МТБЭ в США было запрещено. Страны Евросоюза также постепенно сокращают использование МТБЭ в качестве оксигената, рассматривая этил-третбутиловый эфир (ЭТБЭ) как его заменитель. В результате наблюдается освобождение значительных производственных мощностей по метанолу, для загрузки которых могут быть использованы процессы получения этилена и пропилена, разработанные компаниями Mobil, Lurgi, UOP и Norsk Hydro. Некоторые производители уже начинают приобретать лицензии на эти технологии для дальнейшего использования [10, 11], причем химия данных процессов не подразумевает побочного производства изопрена.

Рисунок 4. Производство МТБЭ в США, тысячи баррелей



Основным недостатком получения изопрена путем двухстадийного дегидрирования изопентана является высокая цена и дефицитность исходного сырья, которое является востребованным компонентом автомобильных бензинов. Кроме того, этот метод из-за термодинамических ограничений требует больших затрат сырья (2 т изопентана на 1 т изопрена) и достаточно энергоемок. Значительное содержание примесей получаемого с помощью этой технологии изопрена приводит к тому, что стадия подготовки его к полимеризации становится достаточно дорогой.

Таким образом, с экономической точки зрения данный метод также нельзя рассматривать как перспективный, несмотря на то, что в настоящее время этот процесс реализован в России на двух предприятиях, запущенных в 1960–1970-е гг. О том, что данная технология не имеет перспектив в будущем, свидетельствует и отсутствие у российских производителей планов по увеличению производственных мощностей на основе данного процесса.

В связи с наличием серьезных недостатков у перечисленных методов, наиболее перспективной с точки зрения возможностей увеличения мирового производства изопренового каучука является группа методов, основанных на взаимодействии изобутилена с формальдегидом, которых на данный момент разработано три:

1. метод синтез изопрена в одну стадию в жидкой фазе из изобутилена и формальдегида (компания «Kuraray», Япония);

2. двухстадийный диоксановый процесс, предполагающий получение изопрена из изобутилена и формальдегида через стадию образования 4,4-диметилдиоксана-1,3;

3. жидкофазный метод получения изопрена из изобутилена и формальдегида.

Все эти три метода объединяет наличие следующих общих преимуществ: небольшая цена и доступность исходного сырья, а также высокая чистота получаемого изопрена.

Что касается разработок компании «Kuraray», то можно отметить, что имеющиеся патентные данные позволяют предположить наличие ряда недостатков, характерных для данной технологии, а именно, невысокую производительность, необходимость использования высоколегированных дорогостоящих сплавов типа «Хастеллой» и относительно большой выход высококипящих побочных продуктов, которые невозможно квалифицированно использовать. Сведения о промышленной реализации этой технологии отсутствуют.

Двухстадийный диоксановый процесс получения изопрена из изобутилена и формальдегида был разработан в 1960–1970-е гг. в СССР и внедрен с совокупной производственной мощностью 400 тыс. т. в год. К преимуществам данного метода можно отнести высокую чистоту изопрена, длительный опыт эксплуатации в промышленном масштабе, а также возможность эффективной утилизации побочных продуктов.

Тем не менее данный метод не лишен следующих недостатков, которые заключаются в существенных затратах на сырье и энергоресурсы, больших объемах сточных вод и выбросов в атмосферу, а также высоком уровне образования побочных продуктов. Все это заметно снижало конкурентоспособность изопренового каучука в сравнении с натуральным, что привело к необходимости поиска новой технологии. В связи с этим в 1990-е гг. творческим коллективом научных работников «НПО Еврохим» и инженеров завода «Нижнекамскнефтихим» был проведен комплекс исследований, позволивший создать новую энерго- и ресурсосберегающую технологию синтеза изопрена на основе изобутилена и формальдегида (в качестве сырья используются формальдегид и изобутиленсодержащая фракция).

В предлагаемом методе изобутилен реагирует с формальдегидом с образованием фракций диоксанов-1,3, которые затем в жидкой фазе взаимодействуют с триметилкарбинолом с образованием изопрена. Технология была внедрена в промышленном масштабе на ОАО «Нижнекамскнефтехим» и заместила собой использовавшийся ранее диоксановый процесс. Результаты внедрения данной технологии позволяют сделать выводы, подкрепленные фактическими данными о ее эффективности.

Поскольку до внедрения жидкофазной технологии получения изопрена на ОАО «Нижнекамскнефтехим» использовался диоксановый двухстадийный метод, существует возможность оценить результаты новой технологии в сравнении с ранее использовавшейся.

Одним из существенных преимуществ жидкофазной технологии получения изопрена является экономия всех видов используемого сырья и ресурсов: расход сырья на производство изопрена снижается на 7,5%, расход пара — на 45%, расход топливного газа — на 62%, расход электроэнергии — на 4%, расход оборотной воды — на 27%.

Таблица 3. Сравнение основных показателей технологий синтеза изопрена, на тонну изопрена

Показатель

Ед. изм.

Диоксановый метод

Жидкофазный синтез

Мощность, по изопрену

тыс. т/г

93.5

180

Изобутилен

Формальдегид

т

т

1.21

0.93

1.15

0.75

Газ топливный

Пар

Электроэнергия

Вода оборотная

Холод

т.у.т.

ГКал

кВт·ч

тыс. м3

ГКал

0.79

18.1

962

1.34

0.92

0.25

6.5

780

0.89

0.25

Побочные продукты

т

0.52

0.36

Газовые выбросы

Сточные воды

- ХПК

- содержание формальдегида

тыс. м3

м3

мг О2/дм3

мг/дм3

7.50

19.0

1863

983

0.11

5.6

860

50
1   2   3

Похожие:

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconУрок математики
«отрезок» и «отрезок натурального ряда», «натуральный ряд» и «отрезок натурального ряда»

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука icon«Поставка фторсодержащего синтетического пенообразователя (6%) для...
Настоящим приглашаем Вас принять участие в открытом двухэтапном гласном тендере на право заключения договора по предмету: «Поставка...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconПрактический опыт применения и реализации стандарта мэк 61850 в устройствах...
Целью данного доклада является анализ результатов промышленного освоения стандарта мэк 61850, многочисленных публикаций и материалов,...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconИнформационное общество: перспективы и коллизии
Экономические и социальные функции капитала переходят к информации. Как следствие, ядром социальной организации, главным социальным...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconАкио Морита "Сделано в Японии"
В наши дни нельзя представить себе мировой рынок изделий бытовой радиоэлектроники без товаров японского производства. За счет чего...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconОбластной мегапроект «Моё Отечество»
Да и как его не любить? Мой родной? Это моя Родина. Здесь моя жизнь, мои мечты и стремления. А какая в Старинском природа! Она всех...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconАктуальность темы исследования. Перспективы развития спиртовых и...
Осуществление предприятием инновационной деятельности обусловлено объективной необходимостью и закономерностями рыночных отношений,...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconО результатах использования в клинической практике бальзама «возрождение»...
Побочных эффектов при применения Бальзам «Возрождение» не отмечено. Он хорошо переносился пациентами. При его применении усиливалось...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconАнтиномия "индивидуализм коллективизм"
Основной вывод, что частная собственность на средства производства это не самый эффективный способ производства. Одно только содержание...

Перспективы производства натурального каучука и его синтетического аналога – полиизопренового каучука iconЕ. В. Россоха Тема предмет и содержание дисциплины
Под организацией производства понимается координация и оптимизация во времени и пространстве всех материальных и трудовых элементов...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.lit-yaz.ru
главная страница