Карбамид или удобрение из газа

Карбамид — первое органическое соединение, синтезированное из неорганических веществ в результате химических реакций. Также известный как мочевина, это химическое соединение с формулой (NH₂)₂CO, представляющее собой белые или бесцветные кристаллы, которые легко растворяются в воде и жидком аммиаке.

Польза карбамида

Карбамид — это универсальное вещество, которое нашло широкое применение в различных отраслях промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Его используют для очистки промышленных выбросов, производства пластмасс, лаков, клеев и покрытий, а также в качестве компонента некоторых лекарственных препаратов. Интересно, что карбамид даже используется в пищевой промышленности, например, при производстве жевательных резинок. Однако наибольшее значение это вещество имеет для сельского хозяйства, где карбамид используется как минеральное удобрение.

Его высокая эффективность объясняется 46-процентным содержанием азота. Чем больше азота в удобрении, тем выше его эффективность для сельскохозяйственных культур. Попадая в почву, он быстро растворяется под воздействием фермента уреазы, превращаясь в аммиак и углекислый газ. Аммиак затем преобразуется в аммоний и нитраты — формы азота, доступные для растений. Это обеспечивает растения необходимым азотом, который играет ключевую роль в синтезе белков, нуклеиновых кислот и хлорофилла.

Научные исследования подтверждают, что карбамид обладает рядом преимуществ: он не слёживается, хорошо растворяется в воде и стабильно увеличивает урожайность, особенно в зависимости от климатических условий. Благодаря карбамиду зерновые культуры, такие как пшеница и кукуруза, получают необходимое питание для формирования здоровых и полных зерен. Кроме того, карбамид повышает устойчивость растений к засухам и заморозкам, что особенно важно для плодовых деревьев и овощных культур.

Кроме того, по данным отечественных ученых, использование карбамида может повысить урожайность до 4-5 центнеров с гектара по сравнению с неудобренными почвами или почвами, обработанными другими азотными удобрениями.

Сырье для карбамида: водород и азот

Производство карбамида начинается с получения водорода из природного газа методом парового риформинга и последующей конверсии угарного газа. Необходимый для синтеза азот выделяют из воздуха. Затем полученные водород и азот направляются на синтез аммиака, а после — на синтез карбамида. Для реализации этих процессов требуются специальные технологические установки. Сами процессы следующие:

1. Паровой риформинг (от англ. «reforming», что означает «преобразование» или «модификация») метана: в результате образуются водород и угарный газ: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂.
2. Конверсия угарного газа: угарный газ (CO) далее преобразуется в углекислый газ и дополнительный водород: CO + H₂O → CO₂ + H₂.
3. Синтез аммиака: N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ (эта реакция обратима и требует специальных условий: высокое давление, температура и катализатор).
4. Синтез карбамида: 2NH₃ + CO₂ → CO(NH₂)₂ + H₂O.

Карбамидные перспективы Жанажольского ГПЗ

Реализацией проекта по производству карбамида занимается ТОО «KMG PetroChem», которое является дочерней компанией АО НК «КазМунайГаз». Этот проект предполагает создание нового комплекса на базе Жанажольского газоперерабатывающего завода (ГПЗ) в Мугалжарском районе Актюбинской области. Ожидаемая мощность производства составляет до 1 млн тонн карбамида в год, а стоимость проекта оценивается в 1,2 млрд долларов США.

Проект включает в себя не только производство карбамида, но и необходимые этапы по производству аммиака, азота и водорода. Производство азота и водорода будет осуществляться для дальнейшего синтеза аммиака, который затем будет использоваться для производства карбамида. Таким образом, вторая очередь завода станет комплексным проектом, охватывающим весь цикл производства от сырья до конечного продукта. Это позволит значительно повысить эффективность и экономическую выгоду от работы завода, а также удовлетворить растущий спрос на азотные удобрения и другие химические продукты.

В июле 2024 года КМГ и CNPC подписали соглашение о расширении сотрудничества, включающее совместное производство карбамида и других продуктов. Также была достигнута договоренность о разработке технико-экономического обоснования (ТЭО) проекта.

Ранее на Жанажольском ГПЗ не производили карбамид, и не было проектов по производству азота и водорода. Основное внимание завода было сосредоточено на переработке природного газа и производстве таких продуктов, как сжиженный природный газ (СПГ), сухой газ, стабильный газовый конденсат и сжиженные углеводородные газы (СУГ).

Важность и развитие использования азотных удобрений

По состоянию на февраль 2025 года Казахстан пока не производит карбамид в промышленных масштабах и вынужден его импортировать. Однако выпуск этого удобрения позволит удовлетворить внутренний спрос, нарастить экспортный потенциал и дать толчок развитию экономики страны. Развитие производства карбамида является важным шагом на пути к обеспечению продовольственной безопасности и укреплению экономической независимости Казахстана.

Согласно данным Национальной академии наук РК, в 2021 году под сельскохозяйственные культуры Казахстана было внесено 705 368,8 тонн минеральных удобрений, из которых около 56% (395 006,5 тонн) составляют азотные удобрения, включая карбамид.

Несмотря на это, уровень внесения удобрений на гектар в Казахстане остается сравнительно низким — всего 4-6 кг на гектар, тогда как в соседних странах этот показатель достигает 150 кг/га​.

По словам Жанны Алмановой (руководителя Центра наук об агробиоресурсах и экологии Национальной академии наук РК при Президенте РК, PhD по специальности «Почвоведение и агрохимия»), для зерновых культур содержание азота в почве должно быть на уровне 12-15 мг/кг, а для технических культур — порядка 20-25 мг/кг в зависимости от природно-климатических условий. В Северном Казахстане, по данным агрохимического обследования, на 70% изученных площадей содержание азота оказалось в пределах 4-8 мг/кг. В целом, потребность страны в азотных удобрениях составляет около 400 тысяч тонн ежегодно.

Добавьте сюда возможности экспорта продукции на внешние рынки. Так, одним из крупнейших потребителей карбамида в мире является соседний Китай. В 2021 году эта страна столкнулась с дефицитом азотных удобрений, что привело к введению экспортных пошлин и ограничению вывоза удобрений. В 2023 году ситуация стабилизировалась, но объемы потребления карбамида продолжили расти. Ожидается, что к 2029 году объем рынка карбамида в Китае достигнет 209,91 млн тонн, увеличиваясь в среднем на 1,81% в год. Это связано с растущим спросом на удобрения для поддержания продовольственной безопасности и повышения урожайности.