工程建設(shè)了天然氣工業(yè)2002年7月天然氣制合成油介紹錢伯章金秋石化科技傳播工作室)錢伯章天然氣制合成油介紹天然氣工業(yè)20022x4)88~9摘要天然氣制合成油得到的柴油燃料基本不含硫和芳烴費—托法合成技術(shù)的進(jìn)步已使天然氣制合成油〔CmL的生產(chǎn)成本可與18~22美元/桶的原油價格相競爭因而GmL已成為天然氣尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)天然氣高效利用的一個有前景的途徑。G∏L技術(shù)由合成氣生產(chǎn)、費一托合成和產(chǎn)品精制三部分組成。GI的工藝方案有埃克森公司AGC-21工藝、殼牌公司SMDs工藝、薩索爾公司 Synthol工藝、合成油公司工藝等。Gm技術(shù)在合成氣生產(chǎn)和費托合成方面還出現(xiàn)了一些新的進(jìn)展。21世紀(jì)將迎來CmL裝裝置新的發(fā)展期在未來15年內(nèi)預(yù)計GmL裝置生力將增加4500~6750)×10t/a2005年前將有7套Gm裝置投運總能力880×10t/a主題詞天然氣制合成油柴油費一托法合成合成氣天然氣制合成油CTL正成為天然氣高效利用的途徑脫穎而出。當(dāng)前,世界煉油業(yè)正面臨生產(chǎn)低GIL技術(shù)硫和超低硫汽、柴油以滿足日益苛刻的環(huán)境法規(guī)要GTL技術(shù)可分為兩大類直接轉(zhuǎn)化和間接轉(zhuǎn)化求。例如歐盟柴油含硫量將從20年350樺g/g減天然氣甲烷Ⅻ如可直接轉(zhuǎn)化則可節(jié)省生產(chǎn)合成氣小到2005年50g/g2008年30μg/g美國柴油含硫的費用但甲烷分子很穩(wěn)定反應(yīng)需高的活化能,而也將從現(xiàn)在500/g減小到2006年15/通過且一旦活化反應(yīng)將難以控制?，F(xiàn)已開發(fā)的幾種直費—托法工藝將天然氣轉(zhuǎn)化成合成油的柴油燃料含接轉(zhuǎn)化工藝均因經(jīng)濟上無吸引力而尚未工業(yè)化應(yīng)硫小于1g/g芳烴含量小于1%體積百分比)十用。間接轉(zhuǎn)化則通過生產(chǎn)合成氣再經(jīng)費一托法合六烷值大于η0為生產(chǎn)清潔燃料開辟了一條新途徑。成即可生產(chǎn)全成油。現(xiàn)代化費—托法合成技術(shù)基經(jīng)過改進(jìn)的費一托法合成技術(shù)采用新型鈷催化劑于新型鈷莖催化劑的淤漿床反應(yīng)器已成為公認(rèn)的和先進(jìn)的淤漿床反應(yīng)器使GⅢL裝置投資和操作費合成工藝路線用大大降低GⅢL的生產(chǎn)成本已可與18~22美元/桶G技術(shù)由合成氣生產(chǎn)、費—一托法合成和產(chǎn)品的原油價格相竟?fàn)?為建設(shè)天然氣煉油廠注入了新精制三部分組成見圖1的活力。1合成氣生產(chǎn)合成氣生產(chǎn)費一托法合成產(chǎn)品精制托法合成190~250℃◆端料氣加氫異構(gòu)化石腦油油天然氣部分氧化Hc0=1.5~3250~350℃1x10mh+蒸汽轉(zhuǎn)催化劑:coFe<10M催化劑:P◆潤滑油◆特種產(chǎn)品水投資比例:55%中國煤化工圖1天然氣制合成油CNMHG※錢伯章1939年生高級工程師退休前任職于中國石化集團公司上海高橋石化公司曾先后發(fā)表論文400余篇著作3部。地址(200127)海市峨山路180弄15號908室。電話(021)8700767s8第22卷第4期天然氣工業(yè)工程建設(shè)合成氣生產(chǎn)技術(shù)有蒸汽轉(zhuǎn)化、部分氧化和自然表2費—托法合成的選擇性( SaSol數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)化三種。選擇性,%固定床反應(yīng)器淤漿床反應(yīng)器蒸汽轉(zhuǎn)化典型的有福斯特惠勒公司、海爾德2.03.3托普索公司、動力技術(shù)國際公司、魯奇公司和伍德公C2~C4烯烴C2-C4烷烴2.9司技術(shù)80.2蒸汽和天然氣在高溫(800~900℃)和中壓(2含氧化合物MPa及鎳催化劑存在下反應(yīng)。蒸汽轉(zhuǎn)化生成合成氣的H,/CO比較高。反應(yīng)式為表3費一托法合成油性質(zhì)CH4+H2O←—2C+3H費一托法」阿拉伯布倫特合成油輕原油原油T=800~900℃△H=206kJ/molAP重度32.338.3CO+H2O←=CO,+H硫四g/g)10190004000<10△H=-4lkJ/mol傾點℃)18部分氧化典型的有德士古和殼牌公司技術(shù)。天柴油餾分%)然氣在很高溫度(120-1500℃和很高壓力(14重于柴油的餾分%)40MPa以上)下燃燒不使用催化劑。大規(guī)模生產(chǎn)時用氧氣代替空氣?？缮山趵硐氲腍,CO比例。反費一托法合成的烴類產(chǎn)物有不同的鏈長。該混應(yīng)式為合物可作為合成原油送往煉油廠作原料加工改質(zhì)CH4+1/202=CO+2H步驟可與整個GTL工廠組合在一起也可不組合在△H=-36kJ/mol起。采用緩和加氬異構(gòu)化工藝可將長鏈烴切斷成自然轉(zhuǎn)化典型的有魯奇公司和海爾德托普索低溫性能良好的短鏈正構(gòu)和異構(gòu)烷烴得到高質(zhì)量公司技術(shù)。先發(fā)生部分氧化再在催化劑床層產(chǎn)生的噴氣燃料和柴油調(diào)合料。表4列出天然氣合成油蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。反應(yīng)式為生產(chǎn)的柴油性質(zhì)。生產(chǎn)的石腦油也低含硫、高含石蠟烴。雖然不是很好的汽油組分但其高含石蠟烴CO+H,O=CO,+H是極好的石油化工原料。生產(chǎn)的合成石蠟其價格△H=-41kJ/mol高于石油石蠟可用作特種產(chǎn)品。不同方式生產(chǎn)合成氣的組成見表1。表4GI生產(chǎn)的柴油性質(zhì)表1不同合成氣生產(chǎn)方案C∏L柴油歐洲2005年柴油規(guī)格H2CO剩余CH%)剩余CQ%)冷濾點℃)-18蒸汽轉(zhuǎn)化|3-510~12十六烷值75補加CO2287多烷芳烴<0.1%部分氧化1.80.2硫g/g)0自然轉(zhuǎn)化2.15-6密度g/L)76<835T℃)34<3552.費一托法合成費一托法合成可將合成氣轉(zhuǎn)化成各種不同鏈長GIL工藝方案的烷烴和烯烴。當(dāng)然如果需要也可將合成氣生產(chǎn)已推出的GTL工藝方案主要有埃克森公司、殼其他液體產(chǎn)品如甲醇、氨或二甲醚。費一托法合成牌公司、南非合成油( SaSol)公司、合成石油(Sw的選擇性見表2。trofeu)公司等工藝以下僅介紹殼牌SMDS工藝費—托法合成典型的采用鐵基或鈷基催化劑殼牌公司開發(fā)的SMD殼牌中間餾分油合成)工藝過程在中溫(200~300℃廂和中壓(1~4MPa)下工藝已年在丑兀嚴(yán)民都魯建成工業(yè)規(guī)模進(jìn)行。將合成氣轉(zhuǎn)化為烴類的主要反應(yīng)為GTI中國煤化分油燃料、特種化學(xué)品nCo+(2n+1 )H2-C, H2n+2+nH2O和石CNMHG氣田2.8×105m3/d天費一托法合成油類似于清潔的輕質(zhì)原油見表然氣和2.5td氧氣采用殼牌公司部分氧化法氣化工藝生產(chǎn)合成氣。再采用殼牌公司金屬茂催化3.產(chǎn)品精制劑籍改進(jìn)型費一托合成工藝生產(chǎn)重質(zhì)烷烴。然后工程建設(shè)了天然氣工業(yè)2002年7月加氫裂化生產(chǎn)中間餾分油。餾分油性質(zhì)見表GTL發(fā)展前景表5SMDs工藝生產(chǎn)的餾分油燃料性質(zhì)21世紀(jì)將迎來GIL裝置的發(fā)展期在未來15年石腦油煤油瓦斯油內(nèi)預(yù)計G∏L裝置生產(chǎn)能力將增加到4500×104~6密度15℃kg/m3)750×10U/a。表6列出已投產(chǎn)和部分?jǐn)M建的GTL裝賽氏色度 ASTM D156)置。據(jù)統(tǒng)計除中型裝置外全世界現(xiàn)在建和擬建的LSM色度(ASIM1500)餾程初餾點(℃)GIL裝置至少有10套之多其規(guī)模為22.5×104450×10t/a。建設(shè)地點包括尼日利亞、埃塞俄比亞、<15澳大利亞、卡塔爾、南非、印度尼西亞、埃及、委內(nèi)瑞十六烷值煙點(mm)拉、特立尼達(dá)一多巴哥、波利維亞和巴布亞新幾內(nèi)閃點℃)亞。2005年前將有7套CmL裝置投產(chǎn)總能力將達(dá)芳爛(體積百分比)0<0.1%<0.1880×10t/ao表6投產(chǎn)和擬投產(chǎn)的天然氣制冷合成油CIL)置公司裝置地點裝置能力×10ta)現(xiàn)狀薩索爾 SaSol)南非薩塞爾堡1K煤基合成油)運轉(zhuǎn)67煤基合成油)薩索爾一雪佛龍尼日利亞國家石油公司尼日利亞 escravos2005薩索爾、卡塔爾石油總公司卡塔爾 Ras laffan南非莫塞爾灣運轉(zhuǎn)殼牌公司馬來西亞民都魯運轉(zhuǎn)孟加拉殼牌公司、伊朗國家石油公司伊朗南Pars315殼牌公司、埃及石油總公司埃及338殼牌公司特立尼達(dá)一多巴哥殼牌公司、印度尼西亞礦產(chǎn)能源部、印度尼西亞計劃印度尼西亞石油公司委內(nèi)瑞拉石油公司委內(nèi)瑞拉Rentech美國 Commerce城3.6~4.孓甲醇裝置改造)南非計劃P石化公司印度 Arunachal prades建設(shè)中?？松绹?Banton rouge美國阿拉斯加 Prudhoe灣450計劃卡塔爾計劃合成油公司美國 Bellingham0.3中型澳大利亞 Sweetwater2002羽拉斯加Pdhe灣科諾科20022007結(jié)束語將成為緩解我國石油供需矛盾的主要技術(shù)途徑。我國有豐富的煤炭資源,為煤炭氣化和煤炭氣化制合1xL技術(shù)為天然氣資源尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)天然成油中國煤化工選擇的途徑氣田的開發(fā)利用提供了有效的途徑。CNMHG2朧我國現(xiàn)每年進(jìn)囗石油7000×10t石油資源(收稿日期2002-01-23編輯申紅濤)的短缺已使煤代油重新提上議事日程。潔凈煤技術(shù)新!C·06