Лекции 24 Itkulova S S С О

Лекции 24 Itkulova S. S.

С О Д Е Р Ж А Н И Е 1 Что такое GTL процесс? 2 Причины выбора GTL процесса 3 Типы технологии GTL 4 5 Конверсия природного газа, классификация Технология GTL

Что такое GTL процесс? Наряду с ростом цен на нефть и общей готовностью искать альтернативные источники углеводородов, внимание специалистов крупных компаний все больше сосредотачивается на способах преобразования этих углеводородов в пригодные для использования формы. Все возрастающий интерес притягивают к себе так называемые GTL-технологии GTL ( gas to liquid, газ в жидкость ) – промышленный газ в жидкость ) процесс химического преобразования углеводородного газа ( метана и его гомологов) в жидкие углеводороды.

Почему GTL процесс? 1. Доставки газа до потребителя Первой причиной выбора GTL процесса является доставка газа из отдаленных районов добычи до потребителя. По оценкам специалистов, до 60% разведанных запасов газа расположены на большом расстоянии от конечного потребителя. Прокладка газопроводов к ним зачастую экономически необоснованна. Если бы этот газ можно было с низкими затратами преобразовывать в жидкость, его транспортировка до потребителя приобрела бы большую привлекательность. Помимо этого, в ряде других случаев, это поможет решить и экологические вопросы, так как отпадет необходимость сжигать попутный нефтяной газ.

Почему GTL процесс? 2. Растущая цена на нефть Вторым аспектом в выборе GTL процесса являются растущие цены на нефть. Например: В середине 1990 -х, когда мировая цена на нефть составляла 15 долл. /баррель, GTL-технологии казались непривлекательными. Сегодня, долл. /баррель когда она колеблется между 60 -70 долл. /баррель, применение их кажется 60 -70 долл. /баррель насущной необходимостью. Тем более, уже идут дискуссии, в каком году мировое производство нефти достигнет своего максимума. Однако специалисты нефтедобывающих компаний сходятся в том, что снижение мирового производства нефти можно будет наблюдаться уже через 5 -10 лет. Для того чтобы, по крайней мере, возместить это снижение, лет потребуется увеличение объемов производства продуктов, полученных из других - «не нефтяных» , углеводородных источников.

Почему GTL процесс? 3. Качество продуктов переработки Третьим из аспектов является качество продуктов переработки. Общеизвестно, что GTL-синтез лучше, чем очистка. В синтезируемых продуктах намного легче контролировать уровень содержания примесей. Это значит, что они в принципе намного чище, чем нефтепродукты, произведенные традиционным путем. Это может быть актуально для европейских производителей дизельного топлива, которые вынуждены были резко увеличить издержки на его очистку, в связи с введением ограничений на содержание серы и ароматических составляющих топлива. При этом доля поставок сырой нефти с низким содержанием серы на европейский рынок снижается из года в год, и эта динамика, по всей видимости, продолжится. К тому же, синтетическое дизельное топливо, производимое из сжиженных углеводородов, имеет более высокое цетановое число - около 70, в сравнении с 55 - для топлива, полученного обычным путем. Таким образом, экономия на очистке составляет 5 -10 долл. /баррель.

Типы технологии GTL прямая конверсия природного газа непрямая конверсия через синтез-газ синтез метанола из синтез-газа Технология GTL процесса

Конверсия природного газа В настоящее время реальным альтернативным нефти (запасы которой будут исчерпаны в ближайшее 20 -30 лет) сырьем для нефтехимической промышленности и энергетики может служить природный газ По своим запасам запасы природного газа намного превосходит нефтяные и он более распространен. Природный газ на 98% состоит из метана, остальные 2% приходится на этан, пропан, бутан и некоторые другие вещества. Метан – компонент природного газа, относящийся к парниковым Метан газам, в связи с постепенным истощением ресурсов дешевой нефти потенциально является основным сырьем химической промышленности недалекого будущего.

Конверсия природного газа Природный газ, состоящий на 98% из метана и на 2 % из этана, пропана, бутана и некоторых других веществ Сырье: Назначение: Производство дешевого синтез-газа Существуют три основных способа получения синтез-газа разного состава: 1. Парциальное окисление метана 2. Паровой риформинг метана 3. Углекислотная конверсия метана

Виды конверсии природного газа 1 Парциальное окисление метана CH 4 + ½ O 2 => CO + 2 H 2 (H 2/CO = 2/1) Первый способ, находящийся на стадии лабораторных испытаний, позволяет получить синтез-газ с наиболее приемлемым для синтеза Фишера-Тропша соотношением H 2/CO = 2/1 2 Паровой риформинг метана CH 4 + H 2 O => CO + 3 H 2 (H 2/CO = 3/1) Второй способ является промышленно используемым. Недостатком является высокое соотношение H 2/CO = 3 3 Углекислотная конверсия метана CH 4 + CO 2 => 2 CO + 2 H 2 (H 2/CO = 1/1) Является наиболее привлекательным методом получения синтез-газа.

Шаг 1: Риформинг или частичное окисление метана в окись углерода и водород (синтез-газ); Шаг 2: Далее синтез-газ преобразуется в углеводороды в процессе Фишера. Тропша. При этом используются катализаторы на основе кобальте или железа. Шаг 3: Полученные жидкие продукты с помощью процесса гидрокрекинга преобразуются в конечные продукты GTL процесса: СНГ, керосин, дизельное топливо

Процесс Фишера — Тропша • При взаимодействии окиси углерода с водородом в присутствии кобальтового катализатора образуется в основном смесь жидких углеводородов (реакция открыта Фишером и Тропшем в 1925 г. )(180— 200 °С; 0, 1— 3 МПа): n. СО + (2 n + 1}Н 2 > Cn. H 2 n+2 + i. H 2 O + 165 к. Дж Эта смесь была названа когазином, а ее бензиновая фракция синтином. • Современные установки работают только с железным катализатором, обладающим значительно лучшей проводимостью. Другой особенностью этого катализатора является то, что он приводит к образованию не воды, а двуокиси углерода:

Пример малотоннажной установки • Инженерно-технологическая группа совместно с Государственный Ракетный Центр «КБ им. академика В. П Макеева» готовы спроектировать и изготовить малотоннажную химико-технологическую установку производства сертифицированного товарного бензина, дизельного топлива, парафина, этилена, полипропилена и др. химической продукции из природного газа по технологии GTL. • Установка будет приспособлена для автономной эксплуатации, для ее работы требуется только электроэнергия, вода и газ. • Техпроцесс полностью автоматизирован, при работе установки нет токсичных выбросов, возможность оперативной технологической перенастройки позволяет ей переходить на выпуск широкого круга химических продуктов.

Пример малотоннажной установки • Мощность пилотной установки • Мощность переработки по газу пилотной установки 22 млн. м 3 газа в год с перспективой увеличения мощности серийной установки до 100 млн. м 3 газа в год. • Мощность переработки по топливу 710 тыс. тонн моторного топлива в год с перспективой увеличения мощности серийной установки до 50 тыс. тонн/год.

Технологическая блок схема установки • • 1. Адсорбер; 2. Конвертор; 3. Сепаратор; 4. Компрессор; 5. Теплообменник ; 6. Химреактор каталитический; 7. Сепаратор; 8. Компрессор; 9. Ректификационная колонна. Природный газ вначале поступает в адсорбер, где происходит газоочистка от серосодержащих соединений, затем через теплообменник газ поступает в конвертер, где происходит парогазовая конверсия метана в синтез-газ. Далее через теплообменник, в котором синтез газ отдает тепло, поступающему в конвертер природному газу первый поступает в сепаратор для отделения избыточного водорода. Затем компрессором через теплообменник, где происходит дальнейшее снижение температуры синтез-газа последний нагнетается в каталитический реактор, в котором осуществляется реакция полимеризации и поликонденсации углеводородных цепей. Затем на сепараторе происходит разделение жидких и газовых фракций, откуда жидкие фракции направляются в ректификационную колонну, а газовые фракции компрессором возвращаются в адсорбер завершая процесс рециркуляции.

Технико-экономические показатели • Производительность установки 20 тн. топлива в сутки • Потребление электроэнергии 120 Квт • Потребление природного газа 60 000 м 3/сутки • Потребление воды 40 м 3/сутки • Потребление газа на тонну продукции 3000 нм 3 • Режим работы – круглосуточно • Обслуживающий персонал 2 чел. ( всего 8 чел. ) • Размер промплощадки 40 х40 м. • Планируемая производственная себестоимость продукции • Диз. топлива 6, 5 руб/кг. = 32 тенге/кг. • Метанола 5 руб/кг. = 25 тенге/кг.

Структура себестоимости продукции 7200 тн 7200 тн Эксплуатационные расходы и амортизационные отчисления 6 100 000 р. 30 500 000 тенге Расходы на природный газ 27 400 000 р. 137 000 тенге Затраты на электроэнергию, воду и расходные материалы. 4 400 000 р. 22 000 тенге 1 210 000 млн. р. 6 000 тенге 700 000 р. 3 500 000 тенге Суммарные производственные затраты за год 39 810 000 р. 199 000 тенге Производственная себестоимость топлива 5 500 р/тн. 27 500 тенге/тн Среднегодовая производительность установки Зарплата сотрудников Общецеховые и внеплановые расходы