Полимерная химия. Химическая промышленность: состав, факторы размещения, основные районы и центры. Проблемы и перспективы развития. Химическая промышленность и окружающая среда. Промышленность полимерных материалов (полимеров)

Промышленность полимерных материалов (полимеров)

Это главная отрасль нефтехимии (производство синтетических смол, пластмасс, химических волокон, синтетического каучука), где начальные стадии технологического процесса привязаны к источникам сырья, а последующая переработка ориентируется на потребителя и потому может осуществляться в других регионах.

Лаборатория производит гибридные органические неорганические материалы и нанопористые материалы в виде слоев на основе золь-гель-процессов. Кроме того, разработаны композиционные материалы, наноаддитивы, нанокомпозитные и наноструктурированные материалы, включая покрытия, а также функциональные и защитные слои.

Лаборатория физики полимеров

Лаборатория проводит исследования молекулярной структуры полимеров, идентификации полимеров и полимерных материалов, а также физико-химических исследований полимерных и композиционных материалов. Лаборатория проводит испытания на вязкоупругие свойства, исследования физико-химических превращений и исследования термической деградации полимерных материалов.

Изменения в технологии и сырьевой базе химии полимеров (переход от ранее использовавшихся отходов переработки древесного и сельскохозяйственного сырья на нефть и газ), развитие трубопроводного транспорта привели к существенным сдвигам в географии отрасли.

Вырабатывается углеводородное нефтегазовое сырье на нефтеперерабатывающих и газобензиновых заводах, основная часть которых сконцентрирована в европейской части страны. Они размещаются в районах добычи нефти и газа (Поволжье, Урал, Северный Кавказ, Западная Сибирь) или ориентируются на потребителя, располагаясь на трассах и в конечных пунктах магистральных нефте- и газопроводов (Ярославль, Рязань, Москва, Нижний Новгород, Омск, Тобольск и др.).

Лаборатория проводит измерения пористости для порошков и твердых веществ, включая микро - и мезопоры, исследования распределения размеров пор и удельной площади поверхности. Также возможно изучить поверхностную кислотность каталитических материалов и полностью автоматизированные измерения плотности, обеспечивающие очень точные измерения объема и плотности в широком спектре материалов.

Лаборатория проводит испытания на стабильность суспензий, эмульсий, аэрозолей и пенопластов, тестирование смачиваемости и свободной поверхностной энергии. Также возможны размеры частиц и дзета-потенциал. Лаборатория проводит измерения и оценку основных реологических свойств полимерных материалов и их характерных температур. Кроме того, проводятся предварительные исследования реологических материалов, то есть определение вязкости, включая коррекцию Бэгли, определение изменений объема материала в зависимости от давления и температуры и определение прочности расплава.

В химии полимеров выделяют несколько направлений.

Производство синтетических смол и пластических масс наиболее крупное направление химической промышленности, которое исторически сложилось в Центральном (Москва, Владимир), Приволжском (Казань, Дзержинск, Уфа), Уральском (Нижний Тагил, Салават, Екатеринбург), Сибирском (Тюмень, Кемерово, Новосибирск), Северо- Западном (Санкт-Петербург), Южном (Волгоградская, Ростовская области и Краснодарский край), Северо-Кавказском (Ставропольский край) федеральных округах.

Лаборатория стресс-тестирования

Возможно изготовление материалов в небольших масштабах и в полутехническом масштабе. Кроме того, полученные материалы могут быть текстурированы пескоструйной обработкой зернами корунда. Лаборатория проверяет воспламеняемость полимеров и пластмасс, определяет полные характеристики процесса сжигания пластмасс и оптическую плотность выделяемого дыма. Процесс горения можно наблюдать с помощью тепловизионной камеры.

Лаборатория физикохимии полимеров. Аппарат для физической сорбции Аппарат для химической сорбции Гелиевые пикнометры Ртутный порозиметр Оптический микроскоп. Лаборатория переработки пластмасс. Экструдер для микроэкструдера Экструдер для мини-экструдера Одношнековый экструдер Пескоструйная машина. Лаборатория испытаний на старение.

Крупнейший российский производитель синтетических смол и пластмасс – ОАО "Уралхимпласт", основные производственные мощности которого находятся в Нижнем Тагиле (Свердловская область). Холдинг занимает ключевые позиции на рынках многих видов товаров химической продукции.

Отдельные технологически зависимые предприятия отрасли обычно являются монопольными поставщиками и потребителями полуфабрикатов и связаны продуктопро- водами, например "Саянскхимпласт" и Ангарский завод полимеров (этилен), "Казаньоргсинтез" и "Нижнекамск нефтехим" (этилен), "Каустик" (Стерлитамак) и "Салаватнефтеоргсинтез" (этилен).

Промышленность химических волокон и нитей, которые бывают искусственными и синтетическими, требует большого количества сырья, материалов, топлива и воды. Искусственные волокна из природных полимеров служат для производства ацетата и вискозы. Предприятия по их выпуску расположены в Балаково, Рязани, Твери, Санкт-Петербурге, Красноярске, восстанавливается завод в г. Шуя (Ивановская область).

Комбинаты по изготовлению синтетических волокон (капрон, лавсан) работают в Курске, Саратове, Волжском. Совместное производство искусственных и синтетических волокон находится в городах Клин, Серпухов, Энгельс, Барнаул. Основное количество химических волокон (более 2/3) вырабатывается в европейской части страны, ориентируясь на размещение текстильной промышленности.

Производство синтетического каучука

Каучук как сырье используется для изготовления шин (65–70%) и резинотехнических изделий (около 25%).

Предприятия по производству синтетического каучука первоначально возникли на основе использования этилового спирта из пищевого сырья – картофеля, зерна (города Ярославль, Ефремов, Воронеж, Казань), затем гидролизного спирта (Красноярск). Начиная с 1960-х гг. они перешли на углеводородное сырье, получаемое при переработке нефти, попутных нефтяных газов и природного газа. Основные регионы производства синтетического каучука – Поволжье (Тольятти, Нижнекамск, Казань), Урал (Стерлитамак), юг Сибири (Омск, Красноярск). Суммарная мощность заводов синтетического каучука в стране оценивается более чем в 2 млн т, а его производство в 2011 г. составило 1,4 млн т.

Ведущей компанией на рынке синтетических каучуков является "СИБУР", на долю которой приходится свыше 2/5 их производства в России. Компания объединяет крупнейших производителей синтетического каучука – ООО "Воронежсинтезкаучук", ООО "Тольяттикаучук" и ОАО "Красноярский завод синтетического каучука".

Производство синтетического каучука приближено к центрам шинного и резинотехнического производства. Существуют целые комплексы взаимосвязанных производств: нефтепереработка – синтетический каучук – шинное производство (Омск, Ярославль); гидролиз древесины – этиловый спирт – синтетический каучук – производство шин (Красноярск).

Наибольшее развитие химический комплекс получил в четырех федеральных округах: Приволжском (доля округа в общем объеме производства химического комплекса РФ составляет 44%), Центральном (24%), Сибирском (11%) и Южном (10%).

В химической индустрии получили широкое развитие процессы территориальной концентрации и комбинирования производства. Крупнейшие химические узлы сформировались в ряде регионов страны: в республиках Татарстан и Башкортостан, Алтайском, Пермском и Красноярском краях, Тульской, Тюменской, Ярославской, Нижегородской, Волгоградской, Самарской, Кемеровской и Иркутской областях, что, с одной стороны, в значительной степени способствовало социально-экономическому развитию этих регионов, но с другой – существенно обострило в них экологическую обстановку и качество жизни населения. Ведь химический комплекс является крупным загрязнителем окружающей среды: по сбросу загрязненных сточных вод он занимает 2-е место (по общему объему выбросов вредных веществ в атмосферу – 10-е место) среди отраслей промышленности.

За последние полвека химическая промышленность прошла непростой путь: от бурного развития в 1950–1980-х гг., когда в отрасли был создан значительный производственный потенциал, до упадка в конце 1980-х гг., когда темпы капитального строительства резко снизились, а в 1990-е гг. инвестиции в отрасль практически прекратились.

Сегодня позиции России на мировом рынке химических товаров существенно различаются для разных товарных групп. Так, по производству минеральных удобрений отечественная химическая промышленность – один из мировых лидеров: ей принадлежит 3-е место. По объему производства синтетических каучуков Россия занимает 4-е место в мире (10% мирового производства), но по производству полипропиленов только 13-е место (1–2%), а нефтехимической продукции – 19-е место (1%). Выпуск многих прогрессивных видов химической продукции, даже необходимых для самой российской экономики, незначителен или вовсе отсутствует.

В то же время производство продукции относительно глубокой переработки в целом стагнировало, что привело к захвату российского рынка иностранными производителями, в результате чего с начала 2000-х гг. Россия превратилась в нетто-импортера химической продукции.

Будущее химической промышленности России тесным образом связано с перспективами развития мирового рынка химической продукции. По оценке экспертов, к 2030 г. он может превысить 4 трлн долл., что обусловлено ростом населения планеты. С учетом сложившихся тенденций среднегодовой рост оборота химической продукции прогнозируется до 2030 г. для Китая на уровне 13%, Индии – 11, России – 5, Европейского союза (ЕС) – 4, США – 3%. В это время основным направлением развития химии будет создание качественно новых высокотехнологичных материалов. Решение этой задачи и структурная модернизация отраслей химического комплекса связаны с деятельным участием государства в реализации приоритетов, провозглашенных им в Концепции социально-экономического развития России до 2020 года.

В настоящее время основными факторами, сдерживающими развитие отрасли, являются: недостаточная инвестиционная активность; ограничение доступа российской химической продукции на рынки отдельных зарубежных стран; высокая доля импортозависимости от поставок химической продукции; несоответствие имеющейся транспортной инфраструктуры экспортному потенциалу отрасли; рост цен (тарифов) на продукцию (услуги) субъектов естественных монополий, который будет сдерживать темпы роста производства азотных удобрений, аммиака, пластмасс и повлечет рост цен на них; недостаточные темпы внедрения инновационных технологий с использованием химической продукции в смежных областях (строительство, ЖКХ, автомобилестроение и др.).

Главная цель Стратегии развития химической и нефтехимической промышленности России до 2015 года, утвержденной приказом Минпромэнерго России от 14 марта 2008 г. № 119, и проекта "План развития газо- и нефтехимии России на период до 2030 года" (Плане-2030), разрабатываемого Минэнерго России, – повышение конкурентоспособности и объемов выпуска разнообразной химической продукции российскими предприятиями, прежде всего – на основе создания и внедрения ресурсосберегающих технологий.

Развитие мощностей отечественной нефтегазохимии в Плане-2030 предполагается осуществлять в рамках шести кластеров: Волжского, Западно-Сибирского, Каспийского,

Восточно-Сибирского, Дальневосточного и Северо-Западного. Они создаются вблизи источников сырья и рынков сбыта. Функционирование кластеров предполагает активное взаимодействие предприятий всей нефтехимической производственной цепочки, включая производителей конечной продукции, органов местного управления, научных институтов, вузов.

В 2015 г. доля химической промышленности в ВВП должна увеличиться с 1,7 до 3%. При этом объемы производства должны вырасти в три-четыре раза, а доля продуктов высокого передела возрасти с 30 до 70% при соответствующем сокращении доли сырья. Всего в нефтехимическую и химическую отрасли в рамках стратегии планируется вложить около 4 трлн руб., включая расходы на НИОКР. Однако в стратегии больше внимания следует уделять и мерам, направленным на экологизацию химического производства, внедрение инновационных технологий и ресурсосбережению.

В стратегии определены основные направления структурной перестройки отрасли на основе государственной поддержки: стимулирование инновационной и инвестиционной активности; осуществление таможенно-тарифной политики с целью защиты отечественного товаропроизводителя на внутреннем и внешнем рынках; проведение инвестиционных преобразований для более эффективного управления химическим комплексом РФ; совершенствование российского законодательства с целью создания благоприятных условий для развития химического сектора экономики.