Как компании зарабатывают деньги. Производство серы

Склад гранулированной серы на Астраханском ГПЗ. Фото Газпром Переработка

Когда я принимаю решение о покупке акций компании, то всегда подробно разбираю то, чем компания зарабатывает, за что люди платят ей деньги, и если считаю техническую сторону бизнеса устойчивой, смотрю на денежные показатели. Поскольку по профессии являюсь химиком-технологом, то в целом тяготею к покупке химических или иных производственных компаний, так как могу разобраться в их технологии, оценить уровень и прогрессивность подхода. Да кого я обманываю, скупаю химиков как не в себя, обожаю их всех, они все прекрасны. Но не все прибыльны, таких не беру. В этом блоге хотел бы с точки зрения технологии раскрыть цепочки производства продуктов в тех компаниях, которые мне интересны, от природного сырья, до конечного потребителя. Может, это и не самая ценная информация для принятия инвестрешения, но:

Вот, например, компания Фосагро производит такой продукт как Аммофос, как они утверждают у себя на сайте «лучшее твёрдое гранулированное удобрение для обеспечения растений легкодоступным фосфором и азотом». Помните сказку про волка, которому крестьянин рассказывал как хлеб делать? Ну вот и я начну из-за леса из-за гор.
Важным полупродуктом в производственной цепочке этого удобрения является жидкая сера, и она производится вовсе не в Фосагро, а совсем в другой компании, довольно далеко от Фосагро. Всё начинается вот здесь:

Астраханское газоконденсатное месторождение. Здесь в астраханской пустыне суровые южные мужики добывают природный газ, а затем перерабатывают на Астраханском газоперерабатывающем заводе, входящем в Газпром. Если спросить рядового обывателя, чем занимается Газпром, то многие ответят: «Ну, газ добывают и продают». Это чистая правда, но в Газпром входят и различные газоперерабатывающие мощности, и это уже самая что ни на есть химическая технология, так что Газпром это отчасти и химическая компания, ну посмотрите, какая красота:

Астраханский газоперерабатывающий завод
Причём тут природный газ? А вот причём. Природный газ — это продукт геологического преобразования древних форм жизни. Разваливающиеся под давлением осадочных пород тела динозавров и папоротников дают газ, состоящий в основном (на 70-98%) из метана CH4 и его гомологов (этан, пропан, бутан, пентан), а также из водорода, сероводорода, углекислого газа, азота, гелия и других инертных газов. Астраханский газ, например, содержит около 26% сероводорода H2S, и из этого сероводорода как раз и делают серу. Если сероводород не отделить, то при сжигании газа и продуктов переработки газового конденсата (бензин и керосин) в воздух поступит не только углекислый газ CO2, но и диоксид серы SO2, который подарит нам освежающий кислотный дождь, кроме того, сера отравляет большинство катализаторов нефтепереработки. Поэтому любой газоперерабатывающий и нефтеперерабатывающий завод (да, у них та же проблема) отделяет сероводород от углеводородов.
Делают это при помощи установок аминовой очистки газов. Газ под давлением подают в абсорбционную колонну, вроде таких:

Здесь на него сверху льётся водный раствор моноэтаноламина H2NC2H4OH, в колонне есть специальные распределительные устройства («тарелки» с отверстиями), чтобы жидкость не стекала по стенкам, а хорошо контактировала с газом. В результате контакта сероводород растворяется в жидкости, а углеводороды проходят нерастворёнными, их отбирают с верха колонны. В низ колонны (в так называемый «куб») стекает раствор сероводорода в амине. Этот раствор отправляют в соседнюю колонну (десорбер) на перегонку, из куба отбирают очищенный амин, он вернётся на абсорбцию, а с верха колонны выходит «отпаренный» сероводород.
Потирать руки рано. Углеводороды мы очистили, а что делать с сероводородом? Выбросить его в воздух никак нельзя, он не только токсичен, но и жутко воняет тухлым яйцом, может ещё и кислотный дождь спровоцировать.

Проблему решил в 1883 году английский химик немецкого происхождения Карл Фридрих Клаус. Метод изначально предполагалось использовать для извлечения серы из сульфида кальция (компонента отходов предприятий, где производили кальцинированную соду), но затем его приспособили для работы и с другими серосодержащими соединениями. В 1930-е гг. его несколько усовершенствовали. В таком виде он и сегодня применяется во всём мире.
Химические основы процесса Клауса столь просты и прямолинейны, что какие-либо дальнейшие усовершенствования вносить не так-то просто. Первым делом сероводород сжигают в недостатке кислорода, одна часть его не сгорает, другая часть сразу превращается в серу, а часть — в диоксид серы (что, не мог сразу весь в серу превратиться, поганец? одни проблемы с тобой). После топки серу конденсируют в котле, а смесь сероводорода и диоксида серы подогревают в печи и направляют в реактор. В реакторе лежит катализатор из оксида алюминия (звучит умно, но это обычный глинозём, ничего особенного), при контакте с которым газы реагируют с образованием серы и воды. Сера конденсируется в теплообменнике, а непрореагировавшие газы отправляются в следующую печь и следующий реактор и так до казахской границы. Обычно «Клаус» имеет две-три реакционных ступени и «добивающую» ступень (Sulfreen). На выходе из последней мы имеем газ (мы его называем «хвосты»), состоящий из азота (сероводород-то сжигали в воздухе, а он на 78% азот, помните?), водяного пара, остатков кислорода и следов серных соединений, это уже выбрасывают в атмосферу, такой выброс не даёт превышений предельно допустимых концентраций сероводорода в воздухе.

Видишь выброс? А он есть! При нормальном течении процесса из труб не идёт сажа и копоть, но в холодную погоду может конденсироваться водяной пар
Сконденсированная сера из котлов и теплообменников стекает в сборники серы. Весь непрореагировавший газообразный сероводород, растворённый в жидкой сере, обычно удаляют в ходе так называемого процесса дегазации и вновь запускают в процесс.
Жидкую серу могут загрузить в специальную обогреваемую цистерну и отправить потребителю. Могут подождать пока остынет, наломать кусками и отправить в более простом вагоне. А могут сгранулировать на специальной установке, что кстати и стараются сделать, поскольку гранулированная сера не пылит при разгрузке и не слёживается в огромный кусок при длительном хранении, поэтому и стоит дороже.
В России основными потребителями серы являются компании, предприятия которых выпускают фосфорные минеральные удобрения: «Еврохим», «Фосагро» (вот и рассмотрим позже, что они из неё делают), «Уралхим». Если говорить о зарубежных партнерах, то это государства, в больших масштабах производящие фосфорные минеральные удобрения, в первую очередь Марокко и Тунис.
Теперь о цифрах. Постараюсь наиболее актуальные. Астраханский ГПЗ производит 3 800 тыс. тонн серы в год. Это ОЧЕНЬ много. Мировое производство составляет около 70 000 тыс. тонн/год, а в России ближайший «преследователь» — Оренбургский ГПЗ Газпрома производит 500 тыс. тонн/год. Если вы покупаете российскую серу, то в 90% случаев вы будете покупать газпромовскую серу. Среди нефтеперерабатывающих заводов наибольшая производительность у Рязанской нефтеперерабатывающей компании (Роснефть) — 110 тыс. тонн/год, а среди нефтегазохимических комплексов ЛУКОЙЛ–Нижегороднефтеоргсинтез — 130 тыс. тонн/год.

Михалыч дал стране серы
Удалось ли кому-нибудь разбогатеть, продавая эти жёлтые горы? Вряд ли. Стоимость серы на рынке не сильно превышает себестоимость её производства. Объёмы производимой серы в мире колоссальны, в предложении недостатка нет. Наша цивилизация перерабатывает огромное количество углеводородов, а значит, отделяет от них уйму вонючего сероводорода, который в таком объёме некуда деть, кроме как сделать из него почти не вонючую серу. И хотя за последний год рыночная цена на серу выросла в 2 и более раз вследствие сокращения нефтепереработки в мире, сильно ситуацию это не поменяло (только удобрения подорожали, да).
По данным Финам (ссылка), средняя цена на серу в 1 квартале 2021 года составила $144/т, FOB, Черное море против $62/т, FOB в 4 квартале 2020 года и против $38/т, FOB в 1 квартале 2020 года. Это значит, что при производстве Газпромом около 4500 тыс. тонн/год, это даёт 648 млн. $ годовой выручки (около 47 млрд руб), что на фоне выручки Газпрома за 2020 в 6 321 млрд руб составляет 0,75%. Определённо, сера — важнейший продукт в структуре производства, но основные деньги делаются не на ней.