Історичні закономірності використання природного газу в хімічній технології

Розвиток хімічної промисловості створювало можливість найбільш ефективно використовувати природні ресурси країни і є необхідною умовою подальшого технічного прогресу для індустрії господарства. У той час не було ні одного напрямку науки та техніки, які в такій мірі сприяли б росту продуктивності праці, як хімія. Основою технічного прогресу в хімічній промисловості в той час було переведення її на нову високоякісну дешеву сировину - нафту, природний газ та його супутні гази [5].

На території Харківського економічного адміністративного району було виявлено великі запаси природного газу, особливо біля с. Шебелинки та сусідніх районах. Газове родовище знаходиться на території Балаклійського району і вперше про його газоносні структури було повідомлено в 1947 р. Практичні результати геологічної розвідки пізніше підтвердили наявність великої кількості газу на відносно невеликих глибинах. У 1955 р. на базі Шебелинської геологічної групи була організована самостійна структура розвідки буріння, результати роботи якої та її експериментальні дані підтвердили, що газове родовище є одним із найбільших в європейській частині, запаси якого станом на 1 січня 1959 р. оцінювались у 200-250 млрд. м [3, с. 38]. За масштабами добування природного газу це родовище буде займати одне із провідних місць серед інших газових родовищ колишнього Радянського Союзу. У 1959 р. обсяг видобування газу на родовищі становив 20 % видобування природного газу в СРСР [3, с. 39].

Особливість Шебелинського газового родовища - високий пластовий тиск газу, що забезпечувало високий дебіт свердловин та дозволяло транспортувати газ на далекі відстані без використання додаткових компресорних станцій для стискування газу. Побудовано та введено в експлуатацію нові газопроводи Харків-Бєлгород-Курськ-Брянськ; Харків- Дніпропетровськ-Кривий Ріг. Подача природного газу в Харків та Дніпропетровськ здійснювалась під власним тиском, для чого тиск свердловини в 200-220 атм зменшувався до 60 атм. Іншою характерною особливістю Шебелинського газу був значний вміст конденсату, з якого після ректифікації одержували лаковий бензин, моторне та дизельне паливо. Собівартість отриманого газу була відносно низькою за рахунок великої потужності свердловин та високого тиску. Так, собівартість 1 м3 Шебелинського природного газу в 1957 р. становила 0,3 копійки, тоді як Ставропольського - 0,4, а Дашавського - 0,5 копійок [6, с. 285; 8, с. 10-11].

Природний газ мав велике значення для використання його в якості енергетичного палива і особливо як сировина для багатьох продуктів хімічної промисловості. Найбільш ефективно газ міг використовуватись як сировина для технології пластичних мас, а також для одержання різноманітних синтетичних речовин, які є кінцевими продуктами і початковими для інших синтезів. Також із природного газу спочатку отримують напівпродукти - мономери (ацетон, етилен, формальдегід), а потім високомолекулярні речовини - синтетичні смоли, фенолформальдегіди, мочевино-формальдегіди, хлорвініли, поліхлорвінілові смоли та інші сполуки. Ці полімери є також напівпродуктами, із яких одержують кінцеві речовини - фенопласт, амінопласт, склопласт, вінілпласт, що знаходять безпосередньо широке використання в різних галузях промисловості, котрі замінюють сталь, кольорові метали та вивільняють харчову сировину. За витратами та собівартістю ці продукти є більш вигідними і економічними, але із усіх етапів виробництва найбільш складним є перший - одержання мономерів із природного газу. Цінність природного газу Шебелинського родовища полягає ще й і в тому, що поряд із високим вмістом метану 92-94 %, він має в складі 3,5-4,5 % етану та інших гомологів метану [7, с. 171-172]. Це також має велике значення для його хімічного використання в якості сировини. Значний вміст конденсату в природному газі дозволяє одержувати із 100 т конденсату близько 20 т лакового бензину, 30 т дизельного палива та 50 т моторного палива. Із фракції дизельного палива одержують синтетичні замінники харчових жирів для миловаріння. Одержання ацетилену із метану більш економічний метод, ніж електрокрекінг нафтових газів та карбідний метод [7, с. 205-206].

Конверсією природного газу одержують водень, який є сировиною для синтезу аміаку. Аміак є сировиною для азотної, синильної кислот і мінеральних добрив. Із синильної кислоти можна одержати акрилонітрил, який в свою чергу є сировиною для штучного волокна - нітрон.

Переробкою формальдегіду в пластичні маси одержували мочевинно- формальдегідні, фенол формальдегідні та меламіно-формальдегідні смоли, поліформальдегід, котрі знайшли широке застосування в багатьох галузях. Шляхом переробки синтез-газу виробляють азотну кислоту, аміачну селітру, карбамід, синтетичний аміак, метанол, високомолекулярні спирти, формальдегіди, пластмаси та інше. Усі ці хімічні сполуки надалі використовуються для неорганічного та органічного синтезу інших нових речовин. Етан та інші гомологи метану природного газу використовують для синтезу етилену та ацетилену, із яких є можливість одержати основні органічні речовини: ацетальдегід, оцтову кислоту, етиловий спирт, синтетичний каучук, вінілацетат, вінілові ефіри, акрилан, вінілхлорид, штучне волокно - хлорин, каучук високої міцності, ефіри акрилової кислоти для виробництва міцного скла та пластмаси, розчинники, пластифікатори, мийні засоби та інше. Науковці показали, що із ацетилену є можливість одержувати значно більшу гамму хімічних сполук, ніж із етилену.

Капітальні витрати та собівартість виробництва мономерів для синтетичних полімерів на основі природного газу - значно менші, ніж при одержанні їх із інших видів сировини. Деякі показники, які характеризують економічну ефективність застосування синтетичних матеріалів, наведено в табл. 2 [8, с. 81-82]. газ капітальний витрата собівартість

Із таблиці 2 видно високий ефект заміни пластичними масами кольорових металів, особливо в електротехнічній галузі і при виробництві труб. Капітальні затрати при виробництві пластичних мас значно менші, а експлуатаційні витрати скорочуються в 1,5-2,0 рази [8, с. 82-83].

Значний економічний ефект дає застосування синтетичних смол у деревообробній промисловості. Так, застосування фенолформальдегідних смол дозволяє із 1 т пластмас виготовити 16,7 м2 плит, що дозволить економити для будівництва більше 24 м пиломатеріалів [8, с. 83].

Таблиця 2 Показники економічної ефективності застосування синтетичних матеріалів [8, с. 82]