Глава 4. химическая и нефтехимическая промышленность

Глава 4. химическая и нефтехимическая промышленность

Химическая и нефтехимическая промышленность — прогрессивная, быстро развивающаяся отрасль (доля промышленно-производственных основных фондов составила в 1995 г. около 8\%). Химизация все больше проникает во все сферы народного хозяйства. Она позволяет решать технические, технологические и экономические проблемы, создавать новые материалы с заранее заданными свойствами, заменять металл в строительстве, машиностроении, повышать производительность и экономить затраты общественного труда. Химия наряду с машиностроением, металлургией электроэнергетикой способствует научно-техническому прогрессу.

Химическая промышленность включает производство нескольких тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступает только машиностроению.

Потребители продукции химической промышленности находятся во всех сферах народного хозяйства. Машиностроение нуждается в пластических массах, лаках, красках; сельское хозяйство — в минеральных удобрениях, препаратах для борьбы с вредителями растений, в кормовых добавках (животноводство); транспорт в моторном топливе, смазочных материалах, синтетическом каучуке. Химическая и нефтехимическая промышленность становится источником сырья для производства товаров широкого потребления, особенно химических волокон и пластмасс. Современное самолетостроение, реактивная техника, радиолокация, космическая техника, ракетостроение немыслимы без использования синтетических материалов и новых видов синтезированного горючего (см. табл. 4.1 и 4.2).

Таблица 4.1

Основные показатели работы химической и нефтехимической промышленности России

Таблица 4.2

Производство важнейших видов химической продукции в Российской Федерации

В 1990 — 1991 гг. объем производства химической продукции Российской Федерации составлял около 70\% ее производства в бывшем СССР. Доля химической продукции России в 1995 г. в объеме промышленности не превышала 9\%.

Наметившийся после развала СССР резкий спад производства практически всех видов химической продукции России продолжается и в настоящее время. Потребность народного хозяйства страны в химической продукции не удовлетворяется из-за отставания и сокращения капитального строительства, неполного использования действующих производственных мощностей, задержек ввоза и освоения новых производств, а часто из-за срывов поставок топлива и энергии, технологического сырья, материалов, некомплектности оборудования, отсутствия транспорта, недостаточной отработанности новых технологических процессов, ухудшения условий добычи и качества сырья, отсутствия кадров нужной квалификации, а также по причине нарушения технологий и участившихся аварий. Ряд производств по экологическим показателям закрыт. Назрел вопрос срочного вывода около пятидесяти предприятий из Москвы, Нижнего Новгорода, Санкт-Петербурга, Ангарска, Красноярска и других городов страны.

В связи с глубоким общим экономическим кризисом в стране в химической промышленности снижаются производительность труда, фондоотдача, ухудшаются экологическая ситуация, отраслевая структура, пропорции воспроизводственного процесса; наблюдается усиление внутрии межотраслевых диспропорций по сырью, топливу, электроэнергии, оборудованию и запасным частям; повсеместно ощущается значительный дефицит химической продукций.

Стабилизация производства в химической промышленности связана с формированием новых условий производства и форм собственности.

В последние годы получают распространение новые акционерные хозяйственные структуры как внутриотраслевые, так и межотраслевые типа холдинга. Межотраслевые холдинги связаны с комплексной добычей минерального и углеводородного сырья и имеют достаточно сложную структуру и состав заинтересованных в той или иной продукции холдинга акционеров, способных вложить крупные средства в их развитие. Внутриотраслевые холдинги могут объединить предприятия, связанные с последовательной технологией переработки разных видов сырья, полупродуктов, внутри самого химического комплекса. Предполагается привлечение зарубежных инвесторов во вновь создаваемые структуры с непременным комплексным решением вопросов по охране окружающей среды.

Химическая промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства.

Выделяются три основные группы отраслей.

1. Горно-химическая промышленность, охватывающая добычу основного химического сырья: апатитов, фосфоритов, калийной и поваренной соли, самородной серы, серного колчедана.

2. Основная (неорганическая) химия, включающая производство минеральных удобрений, кислот и щелочей, производство кальцинированной и каустической соды.

3. Органическая химия, объединяющая производство органического синтеза — основного углеводородного сырья (этилен, ацетилен, пропилен, бутилен, дивинил, бензол, кислоты), производство органических полуфабрикатов (этиловый спирт, фенол, глицерин, ацетон, уксусная кислота, окись этилена, стирол) и промышленность полимерной химии (производство синтетических смол и пластмасс, химических волокон, синтетического каучука).

За последние десятилетия сформированы дополнительные самостоятельные отрасли, такие, как фармацевтическая, микробиологическая, бытовая химия (лаки, растворители, краски), производство реактивов.

Размещение отраслей химической промышленности находится под влиянием факторов, среди которых наибольшую роль играют сырьевой, энергетический, водный, потребительский, трудовой, экологический, инфраструктурный. Роль каждого из них различна в зависимости от технологических особенностей различных химических производств. Однако обязателен комплексный учет влияния всех взаимодействующих факторов размещения любого химического производства.

Химическая промышленность в целом — высокосырьеемкая отрасль. Затраты на сырье из-за высокой ценности сырья или значительных удельных его расходов составляют от 40 до 90\% в расчете на производство 1 т готовой продукции. Особенно высоки такие затраты (90\% и более) в промышленности горно-химического сырья. Характерно использование в отрасли огромного числа наименований сырья минерального, растительного, животного происхождения, а также воздуха, воды, всевозможных промышленных газовых выбросов — отходов цветной и черной металлургии. В современной химической промышленности органического синтеза большую роль играет углеводородное нефтегазовое сырье. Высокосырьеемкие производства, как правило, тяготеют к источникам сырья.

Чрезвычайно важно комплексно использовать сырье, особенно углеводородное, для получения многих видов химикатов и химических материалов. Для химических производств характерны многостадийность технологических процессов, применение различных видов сырья и полупродуктов. Широкое развитие в химии получило внутриотраслевое и межотраслевое комбинирование и кооперирование производств. Возникли химические и нефтехимические комбинаты, в комплексе с газои нефтепереработкой. Открываются большие возможности для энергохимического комбинирования (химическая переработка угля, нефти, газа, сланцев).

Упрощенная схема производства нефтехимической продукции — основного сырья для органической и полимерной химии — представлена на рисунке.

Химическая промышленность — отрасль энергоемкая, с высокими удельными расходами электрической, тепловой энергии и топлива прямого использования. Например, для производства 1 т химического волокна требуется до 15 20 тыс. кВт/ч электроэнергии и до 10 т топлива для выработки тепла (пара, горячей воды). Суммарное потребление ТЭР в химическом комплексе составляет около 20 — 30\% от всего потребления в промышленности. Поэтому энергоемкие производства чаще тяготеют к источникам дешевой электрической и тепловой энергии. Это также способствует эффективности внутриотраслевых и межотраслевых связей в химической и нефтехимической промышленности, что, в свою очередь, обеспечивает внутрии межотраслевое комбинирование производств, внедрение энерготехнологических процессов.

Расход воды в химических производствах очень велик. Вода расходуется на промывку, охлаждение агрегатов, разбавление сточных промышленных вод. По суммарному водопотреблению химическая промышленность занимает первое место среди отраслей обрабатывающей промышленности. На производство 1 т волокна, например, расходуется до 5 тыс. куб. м воды, а в затратах на производство водоемкой единицы продукции водная составляющая колеблется от 10 до 30\%.

Следовательно, размещать водоемкие производства целесообразно в районах с благоприятным водным балансом, у источников воды.

Химические производства подразделяются на трудоемкие (химические волокна, пластмассы), средней трудоемкости, малотрудоемкие и нетрудоемкие. Трудоемкие производства целесообразно создавать в районах с избыточными трудовыми ресурсами, нетрудоемкие — в районах с дефицитом трудовых ресурсов.

Специализация в химической промышленности усилилась в последние годы в связи с разветвленным, хорошо развитым нефтетрубопроводным транспортом, позволяющим ликвидировать разрыв единого технологического цикла получения продукта на предпоследней стадии (изготовления полупродукта) и организовать завершающие стадии получения конечной продукции (химикатов и химических материалов) в других более предпочтительных районах, а не только в тех, где производится полупродукт в соответствии с предшествующей технологической цепочкой (см. рисунок).

Экологический фактор — это сохранение чистоты окружающей атмосферы, земли и водоемов. С учетом этого фактора в каждом районе формируется наиболее рациональная структура производства химической продукции по оптимальным технологиям.

Автоматизация и электрификация химического производства способствует сокращению трудоемкости, увеличению производительности труда и внедрению новых технологических методов (плазма, лазер), реализации новых научно-технических и технологических решений.

Инфраструктурный фактор (подготовка и обустройство территории к промышленному освоению) учитывается и играет важную роль при размещении промышленного производства, особенно в районах нового освоения.

Различаются следующие группы химических производств:

сырьевой ориентации: горно-химические производства и производства, утилизирующие нетранспортабельное сырье (коксовый газ, сернистый газ) или характеризующиеся высоким сырьевым индексом (производство кальцинированной соды);

топливно-энергетической и сырьевой ориентации: высокоэнергоемкие производства (полимеры, синтетический каучук, химические волокна, синтетические смолы и пластмассы, каустическая сода);

потребительской ориентации: производства с высокими транспортными затратами на доставку продукции к потребителю или производства по выпуску труднотранспортабельных продуктов (серная кислота).

Зачастую действие разных факторов проявляется в противоположных направлениях в одном и том же районе. В результате комплексного взаимодействия факторов размещения современная география химической промышленности характеризуется:

высокой территориальной концентрацией предприятий преимущественно в европейской части Российской Федерации;

отрывом производства продуктов химической промышленности от Центров их потребления;

уже сложившимся размещением химической промышленности в районах, дефицитных по водным и энергетическим ресурсам.

В перспективе в европейской части России, в районах с высокой концентрацией трудовых ресурсов, но дефицитных по топливно-энергетическим и водным ресурсам, целесообразно размещать трудоемкие, капиталоемкие, но неводоемкие производства химической промышленности со средним и низким сырьевым индексом.

В районах Сибири с исключительно благоприятными природными условиями и крупными ресурсами сырья, топлива, энергии, воды следует создавать энергоемкие, сырьеемкие и водоемкие производства, несмотря на удорожающие факторы: более дорогое строительство, дефицит рабочей силы, суровые климатические условия и значительно более дорогая инфраструктура (обустройство территории в Сибири и на Дальнем Востоке практически начинается заново).

Горно-химическая промышленность охватывает добычу основного химического сырья: апатитов, фосфоритов, калийной и поваренной соли, самородной серы.

Запасы апатитового сырья сконцентрированы на Кольском полуострове (Хибинское месторождение) в Северном экономическом районе (около 2/3 всех запасов фосфорсодержащего сырья). Запасы фосфоритов сосредоточены в Северо-Западном (Кингисепп), Волго-Вятском (Вятско-Камское месторождение), в Центральном (Егорьевское и Полпинское месторождения) районах, в Западной Сибири (Таштагольское и Телецкое), в Восточной Сибири (Черногорское, Белозиминское, Ощурковское месторождения).

Основные запасы калийной соли сосредоточены на Урале (Соликамск, Березники).

Месторождения серы и серного колчедана размещены на территории Уральского экономического района в комплексе с залежами медных, медно-колчеданных руд, а залежи самородной серы сосредоточены в Поволжском районе (Водинское в Самарской области).

Поваренная соль добывается а Поволжском экономическом районе (озера Эльтон и Баскунчак), на Урале (Соликамское, Соль-Илецкое месторождения), в Западной Сибири (Бурла), Восточной Сибири (Усолье-Сибирское), на Дальнем Востоке (Кемпендяйское).

Основные залежи разведанных запасов большинства видов горно-химического сырья сосредоточены на территории европейской части России: в Уральском, Центральном, Поволжском, Северном, Волго-Вятском районах. В восточных районах количество разведанных месторождений горно-химической промышленности значительно меньше. Из-за удаленности большинства из них от потребителя необходимо осуществлять дорогостоящую перевозку сырья на большие расстояния.

В состав промышленности основной химии входят производства минеральных удобрений, серной кислоты, кальцинированной и каустической соды. Сырьевой базой для них служит продукция горно-химической промышленности.

На долю Российской Федерации в 1991 г. приходилось более 50\% общесоюзного производства минеральных удобрений. В 1995 г. их выпуск составил 9,6 млн. т (в 1991 г. 15,9 млн. т, из которых около 30\% вывозилось в бывшие союзные республики, доля ввоза минеральных удобрений составляла около 13\%). Потребность России в удобрениях за счет собственного производства в 90-х гг. практически не удовлетворялась по причине резкого сокращения их производства (в 1,65 раза за 1991 — 1995 гг.) и повышения цен, а также из-за неплатежеспособности производителей сельскохозяйственной продукции как в государственных, так и в фермерских хозяйствах в результате гиперинфляции.

В производстве минеральных удобрений ведущее место занимает азотная промышленность — около 50\% азотных удобрений от суммарного в России выпуска удобрений в 1995 г. Главным исходным сырьем для производства азотных удобрений является природный газ и коксующийся уголь. В нашей стране применяется несколько технологических методов получения азотных удобрений. Это, во-первых, аммиачный способ (аммиачная селитра, сернокислотный аммоний), основывающийся на использовании коксового газа, образующегося при коксовании угля (при получении кокса на коксохимическом производстве) в черной металлургии. При использовании такой технологии получения азотных удобрений определяющее воздействие на размещение азотно-туковой промышленности оказывает сырьевой фактор. Поэтому азотно-туковые предприятия, работающие на коксовом газе, размещаются либо в угольных бассейнах (Кузнецком в Западной Сибири -Кемерово, Иркутском в Восточной Сибири Ангарск), либо вблизи от металлургических комбинатов с полным металлургическим циклом (Уральский район — Магнитогорск, Нижний Тагил; Западная Сибирь — Новокузнецк; Центрально-Черноземный район — Липецк, Северный район — Череповец).

Другим технологическим способом производства азотных удобрений является конверсия природного газа, используемого в химии в качестве сырья. В этом случае при размещении производства азотных удобрений определяющим фактором становится потребительский или сырьевой. Предприятия размещаются либо в районах газовых ресурсов (Северный Кавказ — Невинномысск), либо вдоль трасс магистральных газопроводов в сельскохозяйственных районах — основных потребителях азотных удобрений: Поволжский район (Тольятти), Центральный (Дорогобуж, Щекино, Новомосковск), Северо-Западный (Новгород), Уральский (Нижний Тагил).

При производстве азотных удобрений методом электролиза воды предприятия размещаются с учетом электроэнергетического фактора — У источников дешевой электроэнергии или с учетом и энергетического, и сырьевого фактора, если электролизу подвергается раствор поваренной соли (Уральский район — Березники, Соликамск).

При использовании в азотно-туковом производстве отходов нефтепереработки основным фактором размещения производств азотных удобрений является сырьевой (Уральский район — Салават вблизи нефтеперерабатывающих заводов).

Производство калийных удобрений в России (30\% от общего объема) сложилось под воздействием сырьевого фактора и тяготеет к местам добычи калийных солей. Размещается производство калийных удобрений (100\%) на территории Уральского района (Березники, Соликамск) у источников сырья.

Производство фосфорных удобрений (20\% от суммарного производства) тяготеет к районам их потребления. Для производства фосфорных удобрений требуется большое количество серной кислоты. Предприятия по выпуску фосфорных удобрений в основном размещены в сельскохозяйственных районах на базе привозного апатитового концентрата с Кольского полуострова или на местном фосфорсодержащем сырье (Центральный район — Воскресенск, Дорогобуж, Брянск на полпинских и егорьевских фосфоритах; Центрально-Черноземный — Щигры и Уварове, Поволжский — Тольятти, Балаково на привозных апатитах с Кольского полуострова, Северо-Западный — Кингисепп). Ряд заводов фосфорных удобрений возник вблизи источников дешевой серной кислоты: Уральский район (Пермь, Красноуральск).

Все три сложных, концентрированных вида удобрений производятся почти во всех экономических районах: на Урале, в Центральном, Центрально-Черноземном, Северном, Северо-Западном районах. Потребность в фосфорных и калийных удобрениях Дальнего Востока и Сибири обеспечивается за счет поставок из других районов страны.

В перспективе основная задача вовлечь в хозяйственный оборот сибирские месторождения фосфатного сырья (Таштагольское, Черногорское, Белозиминское, Ошурковское) и на их основе создать производство фосфатных удобрений в соответствии с потребностью в них удаленных восточных районов.

Основными производителями серной кислоты являются предприятия фосфорных удобрений. Производство серной кислоты (в 1995 г. составило 6,9 млн. т) основано на использовании самородной серы (Водинское месторождение в Самарской области), серного колчедана (месторождения медно-колчеданных руд на Урале), а также отходящих промышленных сернистых газов черно-металлургических (Нижний Тагил, Пермь, Первомайск, Челябинск) и медеплавильных производств (Красноуральск, Ревда, Карабаш, Медногорск) в Уральском районе. Кроме того, в качестве сырья применяется сера, получаемая при очистке серосодержащего природного газа на газоперерабатывающих комплексах (в Оренбурге на Урале, Астрахани в Поволжском районе) и при переработке сернистой нефти на нефтеперерабатывающих заводах (Поволжье и Урал).

Главные районы размещения сернокислотных производство — Уральский, Поволжский, Восточно-Сибирский, Западно-Сибирский, Северо-Кавказский. Производство серной кислоты из-за трудностей, связанных с опасностью ее транспортировки, тяготеет преимущественно к местам ее потребления к заводам фосфорных удобрений и другим химическим производствам, к сырьевым источникам предприятиям черной и цветной металлургии, газои нефтепереработки в порядке комбинирования и кооперирования с этими производствами (утилизация в металлургии, газои нефтепереработке промышленных отходов).

Производство каустической соды (щелочи) в 1995 г. составило 1,17 млн. т. Сырьем для получения каустической соды является поваренная соль. Это высокосырьеемкое производство осуществляется одновременно с хлорным производством — основой получения соляной кислоты, отбеливателей, ядохимикатов, полимерных материалов. Применяется сода в стекольной, мыловаренной, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности, для очистки нефти, в медицине, в быту. Получение каустической соды связанно с использованием не только поваренной соли, но и вспомогательных материалов известняков, со значительными расходами топливно-энергетических ресурсов. Определяющие факторы размещения производств каустической соды — сырьевой и энергетический. Производство тяготеет к районам с благоприятным сочетанием сырья и топливно-энергетических ресурсов. Районы размещения производства каустической соды: Уральский, Поволжский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский.

Сырьем для получения кальцинированной соды также является поваренная соль. Основной фактор размещения этого производства — сырьевой. Предприятия находятся у месторождений поваренной соли и известняковых залежей: Уральский район (Березники, Соликамск), Поволжский район (Волгоград), Волго-Вятский район (Чебоксары), Восточно-Сибирский район (Усолье-Сибирское).

Кальцинированная сода производится также на глиноземных заводах в качестве побочного продукта: в Краснотурьинске, Каменск-Уральске (Уральский район), Ачинске (Восточно-Сибирский район), Пикалеве, Бокситогорске (Северо-Западный район).

Производство синтетических красителей и фотохимической продукции концентрируется в районах развитой химической промышленности: Уральском (Березники), Центральном (Переяславль), Центрально-Черноземном (Тамбов), Поволжском (Казань). Сырьевая основа этих производств — кислоты, щелочи, соли, продукты коксохимии и Другие органические соединения.

В настоящее время сырьевая база химической и нефтехимической промышленности характеризуется возрастающей ролью углеводородного сырья. Основная его доля производится в районах европейской части России на базе газо-, нефтеперерабатывающих и нефтехимических комбинатов. На углеводородном сырье развивается промышленность органического синтеза, она размещается в Центральном (Москва, Ярославль, Новомосковск), Волго-Вятском (Нижний Новгород, Дзержинск), Центрально-Черноземном (Воронеж), Поволжском (Самара, Саратов, Волгоград), Уральском (Уфа, Салават, Орск), Северо-Кавказском (Невинномысск), Северо-Западном (Новгород), Западно-Сибирском (Омск, Томск, Тобольск, Тюмень) районах.

Конечной продукцией органической химии, развивающейся на базе промышленности органического синтеза, является полимерная химия: производства синтетического каучука, синтетических смол и пластмасс, химических волокон.

Российская промышленность синтетического каучука занимает заметное место в мире. Производства синтетического каучука (СК) возникли на базе пищевого спирта (в Центральном, Поволжском, Центрально-Черноземном районах) и гидролизного спирта (в Красноярске). С переходом на углеводородное сырье из нефти, попутных нефтяных газов и природного газа размещение производств СК претерпело значительные сдвиги. Преимущественное развитие получили производства в Центральном (Ярославль, Москва, Ефремов), Поволжском (Казань, Волжский, Тольятти, Новокуйбышевск, Саратов, Нижнекамск), Уральском (Уфа, Пермь, Орск, Стерлитамак), Западно-Сибирском (Омск), Восточно-Сибирском (Красноярск) районах с высокоразвитой нефтеперерабатывающей промышленностью. Главные из перечисленных районов — Поволжский, Уральский, и Западно-Сибирский.

Наибольшее влияние на размещение производства СК оказывают сырьевой и энергетический факторы. В перспективе оно будет расширяться за счет восточных районов страны на базе западносибирской нефти и попутных газов в составе Омского, Томского, Тобольского нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексов, а также нефтеперерабатывающих заводов Восточной Сибири (Ачинск, Ангарск) с благоприятными энергетическими возможностями (Братская, Красноярская, Саяно-Шушенская ГЭС).

Промышленность пластмасс и синтетических смол возникла первоначально в Центральном, Волго-Вятском, Уральском районах на привозном сырье. В настоящее время происходят значительные сдвиги в размещении отрасли в связи с широким использованием углеводородного нефтехимического сырья. Созданы производства синтетических смол и пластмасс в районах нефтепереработки добычи нефти и по трассам нефтегазотрубопроводов: Поволжском (Новокуйбышевск, Волгоград, Волжский, Казань), Уральском (Уфа, Салават, Свердловск, Нижний Тагил), Центральном (Москва, Рязань, Ярославль), Северо-Кавказском (Буденновск), Северо-Западном (Санкт-Петербург), Западно-Сибирском (Тюмень, Новосибирск, Омск), Волго-Вятском (Дзержинск) районах.

В перспективе производство синтетических смол и пластмасс целесообразнее размещать в восточных районах (Западной и Восточной Сибири) на базе заводов по переработке западносибирской нефти в Омске, Томске, Тобольске, Ачинске, Ангарске, где существует благоприятное сочетание сырья, водных ресурсов и дешевой электроэнергии, вырабатываемой на гидроэлектростанциях Восточной Сибири (Братской, Усть-Илимской, Красноярской, Саяно-Шушенской).

Промышленность химических волокон, включающая производство искусственных и синтетических их видов, в качестве исходного сырья использует целлюлозу (для искусственных) и продукты переработки нефти (для синтетических видов волокна). В зависимости от вида производство химического волокна характеризуется высокими расходами сырья, топливно-энергетических, водных и трудовых ресурсов