天然气制合成油介绍

工程建设了天然气工业2002年7月天然气制合成油介绍钱伯章金秋石化科技传播工作室)钱伯章天然气制合成油介绍天然气工业20022x4)88-90摘要天然气制合成油得到的柴油燃料基本不含硫和芳烃费—托法合成技术的进步已使天然气制合成油CL的生产成本可与18~22美元/桶的原油价格相竞争因而CⅢ已成为天然气尤其是偏远地区天然气高效利用的一个有前景的途径。G∏L技术由合成气生产、费一托合成和产品精制三部分组成。GI的工艺方案有埃克森公司ACC-21工艺、壳牌公司SMDs工艺、萨索尔公司 Synthol工艺、合成油公司工艺等。G技术在合成气生产和费托合成方面还出现了一些新的进展。21世纪将迎来Gm装置新的发展期在未来15年内预计CmL装置生产能力将增加4500~6750)×10t/a2005年前将有7套GmL装置投运总能力880×10t/ao主题词天然气制合成油柴油费一托法合成合成气天然气制合成油GmL)成为天然气高效利用的途径脱颖而出。当前,世界炼油业正面临生产低GIL技术硫和超低硫汽、柴油以满足日益苛刻的环境法规要GTL技术可分为两大类:直接转化和间接转化。求。例如欧盟柴油含硫量将从2000年350g/g减天然气甲烷Ⅻ如可直接转化则可节省生产合成气小到2005年50四/g208年30/g美国柴油含硫的费用但甲烷分子很稳定反应需高的活化能而也将从现在500{g/g减小到2006年15g/{。通过且一旦活化反应将难以控制。现已开发的几种直费—托法工艺将天然气转化成合成油的柴油燃料含接转化工艺均因经济上无吸引力而尚未工业化应硫小于1g/芳烃含量小于1%(体积百分比)十用。间接转化则通过生产合成气再经费一托法合六烷值大于70为生产清洁燃料开辟了一条新途径。成即可生产全成油。现代化费一托法合成技术基经过改进的费一托法合成技术,采用新型钻催化剂于新型钴茎催化剂的淤浆床反应器,已成为公认的和先进的淤浆床反应器使GL装置投资和操作费合成工艺路线用大大降低GⅢIL的生产成本已可与18~22美元/桶G∏L技术由合成气生产、费一托法合成和产品的原油价格相竞争,为建设天然气炼油厂注入了新精制三部分组成见图1。的活力合成气生产合成气生产费一托法合成产品精制空气分离费一托法合成19~250℃◆料气◆石脑油加氢异构化天然气邮分氧化油Ho=1.5~3250~350℃10×10mh+蒸汽转催化剂;coFe柴油催化剂:P润滑油特种产品投资比例:55%30%15%图1天然气制合成油C∏L旒程※钱伯章1939年生高级工程师退休前任职于中国石化集团公司上海高桥石化公司曾先后发表论文400余篇著作3部。地址(200127)上海市峨山路180弄15号908室。电话(021)58700767第22卷第4期天然气工业程建设合成气生产技术有蒸汽转化、部分氧化和自然表2费—托法合成的选择性( SaSol数据)转化三种。选择性%固定床反应器淤浆床反应器蒸汽转化典型的有福斯特惠勒公司、海尔德2.0托普索公司、动力技术国际公司、鲁奇公司和伍德公C~C4烯烃C2~C4烷烃司技术。91.680.2蒸汽和天然气在高温(800~900℃)和中压(2含氧化合物MPa汲镍催化剂存在下反应。蒸汽转化生成合成气的H,/CO比较高。反应式为表3费一托法合成油性质CH4+H2O←C0+3H2费一托法阿拉伯「布伦特合成油轻原油原油T=800~900℃△H=206kJ/molP重度32.338.3CO+H2O←=CO2+H2硫g/g)1019000400<10I300△H=-4lkJ/mol倾点℃)18部分氧化典型的有德士古和壳牌公司技术。天柴油馏分(%)然气在很高温度(1200-1500和很高压力(14重于柴油的馏分%)4MPa以上)下燃烧不使用催化剂。大规模生产时用氧气代替空气。可生成近乎理想的H2CO比例。反费一托法合成的烃类产物有不同的链长。该混应式为合物可作为合成原油送往炼油厂作原料加工改质CH4+12O2=CO+2H2步骤可与整个GTL工厂组合在一起也可不组合在△H=-36kJ/mol起。采用缓和加氢异构化工艺可将长链烃切断成自然转化典型的有鲁奇公司和海尔德托普索低温性能良好的短链正构和异构烷烃得到高质量的喷气燃料和柴油调合料。表4列出天然气合成油公司技术。先发生部分氧化再在催化剂床层产生蒸汽转化反应。反应式为:生产的柴油性质。生产的石脑油也低含硫、高含石蜡烃。虽然不是很好的汽油组分但其高含石蜡烃CO+ho-CO,+h,是极好的石油化工原料。生产的合成石蜡其价格△H=-4lkJ/mol高于石油石蜡可用作特种产品。不同方式生产合成气的组成见表1。表4GI生产的柴油性质表1不同合成气生产方案C∏L柴油欧洲2005年柴油规格H2CO剩余CH%)剩余CO(%)冷滤点℃)蒸汽转化|3~58~1010~12十六烷值>7553补加CO22.8多烷芳烃<0.1%部分氧化10硫P/g)0自然转化2.1密度g/L)<835T(℃)334<3552.费一托法合成费一托法合成可将合成气转化成各种不同链长GTL工艺方案的烷烃和烯烃。当然如果需要也可将合成气生产已推出的GIL工艺方案主要有埃克森公司、壳其他液体产品如甲醇、氨或二甲醚。费一托法合成牌公司南非合成油( Sasol)公司、合成石油(Syr的选择性见表2。tholen)公司等工艺以下仅介绍壳牌SMDS工艺。费一托法合成典型的采用铁基或钴基催化剂。壳牌公司开发的SMD壳牌中间馏分油合成)工艺过程在中温(200~300℃厢和中压(1~4MPa)下工艺已于193年在马来西亚民都鲁建成工业规模进行。将合成气转化为烃类的主要反应为GIL装置生产56×10t/a馏分油燃料、特种化学品nCo+(2n +1 )H,=C, H2n+2+ nH2O和石蜡。进料为 Sarawak浅海气田2.8×10m3/d天费一托法合成油类似于清洁的轻质原油见表然气和2.5td氧气采用壳牌公司部分氧化法气化工艺生产合成气。再采用壳牌公司金属茂催化工程建设了天然气工业2002年7月加氢裂化生产中间馏分油。馏分油性质见表5。GTL发展前景表5SMDs工艺生产的馏分油燃料性质21世纪将迎来GL装置的发展期在未来15年石脑油煤油|瓦斯油内预计(m装置生产能力将增加到450×10-6密度15℃kg/m3)750×10U/a。表6列出已投产和部分拟建的GIL装赛氏色度 ASTM D156)置。据统计除中型装置外全世界现在建和拟建的LSTM色度(ASTM1500)馏程初馏点(℃)GIL装置至少有10套之多其规模为22.5×104干点℃)450×10υ/a。建设地点包括尼日利亚、埃塞俄比亚、硫P/g)十六烷值澳大利亚、卡塔尔、南非、印度尼西亚、埃及、委内瑞烟点(mm)拉、特立尼达一多巴哥、波利维亚和巴布亚新几内闪点℃)亚。2005年前将有7套GIL装置投产总能力将达芳(体积百分比)0<0.1%<0.1%880×104t/表6投产和拟投产的天然气制冷合成油Gm;置装置地点装置能力×10va)现状南非萨塞尔堡IK煤基合成油)转萨索尔( Sasol)673煤基合成油)运转萨索尔一雪佛龙尼日利亚国家石油公司尼日利亚 Escravos萨索尔、卡塔尔石油总公司卡塔尔 Ras laffanMossgas南非莫塞尔湾运转壳牌公司马来西亚民都鲁孟加拉计划壳牌公司、伊朗国家石油公司壳牌公司、埃及石油总公司壳牌公司特立尼达一多巴哥壳牌公司、印度尼西亚矿产能源部、印度尼西亚315计划印度尼西亚石油公司委内瑞拉石油公司委内瑞拉Rented美国 Commerce城3.6~4.甲醇装置改造)2002计划Don-Pol石化公司印度 Arunachal pradesh1.6建设中埃克森美国 Banton rouge0.9中型美国阿拉斯加 Prudhoe湾450计划卡塔尔计划合成油公司美国 Bellingham中型澳大利亚 Sweetwater阿拉斯加 Prudhoe湾2002科诺科20022007结束语将成为缓解我国石油供需矛盾的主要技术途径。我国有丰富的煤炭资源,为煤炭气化和煤炭气化制合1)GIL技术为天然气资源尤其是偏远地区天然成油是洁净煤技术的一条可供选择的途径气田的开发利用提供了有效的途径。2戚国现每年进口石油7000×10t石油资源(收稿日期2002-01-23编辑申红涛)的短缺已使煤代油重新提上议事日程。洁净煤技术