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 A VÝROBKY CHEMICKÉHO PRŮMYSLU CO CHCEME ? VÝROBKY PRO SPOTŘEBU cca 30 000 POLOPRODUKTY cca 300 (INTERMEDIÁTY) C O M Á E ? ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE ETHYLEN, PROPYLEN, BENZEN, AMONIAK, METHANOL, KYSELINA SÍROVÁ, CHLOR PALIVA LPG, BENZIN, DIESEL, PETROLEJ, TOPNÉ OLEJE SUROVINY ROPA, ZEMNÍ PLYN, UHLÍ, BIOMASA, BITUMEN, KEROGENNÍ HORNINY, RUDY, VZDUCH, VODA, SŮL, SÍRA

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 ?

(sklo, papír, len+bavlna, bioprocesy, biopolymery) VÝROBKY PRO SPOTŘEBU cca 30 000 …..JINÝ SORTIMENT KONEČNÝCH VÝROBKÚ (sklo, papír, len+bavlna, bioprocesy, biopolymery) POLOPRODUKTY cca 300 (INTERMEDIÁTY) ZÁKLADNÍ CHEMIKÁLIE ETHYLEN, PROPYLEN, BENZEN, AMONIAK, METHANOL, KYSELINA SÍROVÁ, CHLOR BUDE PLATIT I DO BUDOUCNA PALIVA LPG, BENZIN, DIESEL, PETROLEJ, TOPNÉ OLEJE ALTERNATIVNÍ PALIVA SUROVINY ZEMNÍ PLYN,UHLÍ, BIOMASA, RUDY, VZDUCH, VODA, SŮL, SÍRA ROPA

SOUČASNÁ A VÝHLEDOVÁ SPOTŘEBA BIOPOLYMERŮ V EU škrobové biopolymery, polylaktáty

VÝZNAM ROPY POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL) PETROCHEMIE + PLASTY 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) 400 350 300 250 ROKY 200 150 100 50 ROPA ZEMNÍ PLYN UHLÍ BITUMEN/ KEROGEN

GLOBÁLNÍ ENERGETICKÝ POTENCIÁL BIOMASY

HLEDEJME NOVOU UNIVERZÁLNÍ SUROVINU POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL) ROVNOVÁHA ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY OLEFINY, BENZEN

SYNTETICKÁ ROPA POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL) PETROCHEMIE + PLASTY ROVNOVÁHA ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY

METHAN (ZEMNÍ PLYN) POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL) ENERGIE ROVNOVÁHA ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY CH4 CH2 = CH2

METHAN (ZEMNÍ PLYN)= VELKÉ PŘÁNÍ ALE MALÁ NADĚJE POHONNÉ HMOTY (BENZIN, DIESEL) ROVNOVÁHA ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY OCM : CH4 CH2 = CH2

UHLÍ POHONNÉ HMOTY ? (BENZIN, DIESEL) ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY ROVNOVÁHA ENERGIE PETROCHEMIE + PLASTY OLEFINY, 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 oxidy železa,Co-Mo předehřev + vstup do několika reaktorů P= 30 MPa, T= 500°C mísení uhlí +nosná kapalina +vodík +katalyzátor syntetická ropa dělení produktů termická depolymerace (endotermní) katalytická hydrogenace (vysoce exotermní)

DEZA, a.s - Valašské Meziříčí

Zplyňování uhlí O2, H2O C H 0,8 O 0,1 CO + H 2 + (CO2)

Nízkoteplotní karbonizace uhlí Výkon karbonizační pece: 260-280 t/d Počet karb. Pecí: 50 Teploty: 550 °C až 750 °C Výtěžky dehtů (kg/tunu uhlí): Těžký dehet: 20 Lehký dehet: 35 Střední olej: 35 Karbonizační benzin: 7 cca 100 na 1 tunu uhlí

Výroba syntézního plynu/vodíku Winklerovy 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 amonným Vodní plyn - vypírka CO2 - konverze CO, vypírka CO vypírka zbytku CO měďným louhem komprese

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 CnH2n+2 + H2O CnH2n + H2O n CO + 2n H2 n CO + 2n H2 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

GTL REÁLNÉ 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?)