Газ - жидкость (GTL ) нефтеперерабатывающий завод процесс преобразования природного газа или других газообразных углеводородов в углеводороды с более длинной цепью, такие как бензин или дизельное топливо. Метан - обогащенный газы преобразуются в жидкое синтетическое топливо. Существуют две общие стратегии: (i) прямое частичное сжигание метана в метанол и (ii) процессы, подобные Фишеру-Тропшу, которые преобразуют окись углерода и водород в углеводороды. Стратегия II сопровождается различными методами преобразования смесей водорода и окиси углерода в жидкости. Прямое частичное горение было продемонстрировано в природе, но не было воспроизведено в коммерческих целях. Технологии, основанные на частичном сжигании, были коммерциализированы в основном в регионах, где природный газ недорог.
Мотивом для GTL является производство жидкого топлива, которое легче транспортировать, чем метан. Метан необходимо охладить ниже своей критической температуры -82,3 ° C, чтобы сжижать под давлением. Из-за соответствующего криогенного оборудования для транспортировки используются танкеры для СПГ. Метанол - это горючая жидкость, с которой удобно обращаться, но его удельная энергия вдвое меньше, чем у бензина.
Процесс Фишера-Тропша начинается с частичного окисления метана (природный газ) до двуокиси углерода, окиси углерода, газообразного водорода и воды. Отношение моноксида углерода к водороду регулируется с помощью реакции конверсии водяного газа, при этом избыток диоксида углерода удаляется. Удаление воды дает синтез-газ (синтез-газ). Синтез-газ может реагировать на железном или кобальтовом катализаторе с образованием жидких углеводородов, включая спирты.
Метанол получают из метана (природный газ) в серии трех реакций:
Образованный таким образом метанол можно превратить в бензин с помощью процесса Mobil и превратить метанол в олефины.
В начале 1970-х годов Mobil разработала альтернативную процедуру, при которой природный газ превращается в синтез-газ, а затем метанол. Метанол реагирует в присутствии катализатора цеолита с образованием алканов. С точки зрения механизма, метанол частично дегидратируется с образованием диметилового эфира :
Затем смесь диметилового эфира и метанола подвергается дальнейшей дегидратации на цеолитном катализаторе, таком как ZSM-5, который на практике полимеризуется и гидрогенизируется с получением бензина с количеством углеводородов 5 или больше атомов углерода, составляющих 80% от веса топлива. Процесс Mobile MTG больше не практикуется. Более современной реализацией MTG является интегрированный синтез бензина Топсе (TIGS).
Метанол можно превратить в олефины с использованием цеолита и гетерогенных катализаторов на основе SAPO. В зависимости от размера пор катализатора этот процесс может давать продукты C2 или C3, которые являются важными мономерами.
Третий газ-to -Жидкостный процесс основан на технологии MTG путем преобразования синтез-газа, полученного из природного газа, в бензин и топливо для реактивных двигателей с помощью термохимического одноконтурного процесса.
Процесс STG + включает четыре основных этапа в одном непрерывном технологическом цикле. Этот процесс состоит из четырех последовательно соединенных реакторов с неподвижным слоем, в которых синтез-газ преобразуется в синтетическое топливо. Этапы производства высокооктанового синтетического бензина следующие:
Поскольку метан является основной мишенью для GTL, большое внимание было сосредоточено на трех ферментах, которые обрабатывают метан. Эти ферменты поддерживают существование метанотрофов, микроорганизмов, которые метаболизируют метан как единственный источник углерода и энергии. Аэробные метанотрофы содержат ферменты, которые превращают метан кислородом в метанол. Соответствующими ферментами являются метанмонооксигеназы, которые встречаются как в растворимой, так и в виде частиц (т.е. мембраносвязанных) разновидностей. Они катализируют оксигенацию в соответствии со следующей стехиометрией:
Биодизель можно получить из CO. 2 с помощью микробов Moorella thermoacetica и Yarrowia lipolytica. Этот процесс известен как биологический переход газа в жидкость.
Используя процессы преобразования газа в жидкость, нефтеперерабатывающие заводы могут преобразовывать некоторые из своих газообразных отходов (факельный газ ) в ценные жидкие топлива, которые могут продаваться как есть или в смеси с дизельным топливом. По оценкам Всемирного банка, более 150 миллиардов кубических метров (5,3 × 10 ^кубических футов) природного газа сжигается или сбрасывается ежегодно, что составляет примерно 30,6 долларов США. млрд, что эквивалентно 25% потребления газа в США или 30% годового потребления газа в Европейском Союзе, ресурс, который может быть полезен при использовании GTL. Процессы перехода из газа в жидкость также можно использовать для рентабельной добычи газовых месторождений в местах, где неэкономично строить трубопровод. Этот процесс будет приобретать все большее значение, поскольку сырая нефть ресурсы истощены.
Royal Dutch Shell производит дизельное топливо из природного газа на заводе в Бинтулу, Малайзия. Еще одно предприятие Shell GTL - завод Pearl GTL в Катаре, крупнейшее в мире предприятие GTL. Компания SASOL недавно построила завод Oryx GTL в Индустриальном городе Рас-Лаффан, Катар и вместе с Узбекнефтегаз и Petronas строит Завод в Узбекистане GTL. Chevron Corporation в совместном предприятии с Нигерийской национальной нефтяной корпорацией вводит в эксплуатацию Escravos GTL в Нигерии, в котором используется технология Sasol.
Новое поколение технологии GTL используется для преобразования нетрадиционного, удаленного и проблемного газа в ценное жидкое топливо. Установки GTL на базе инновационных катализаторов Фишера – Тропша были построены компанией. Другие компании, в основном американские, включают Velocys, ENVIA Energy, Waste Management, NRG Energy, ThyssenKrupp Industrial Solutions, Liberty GTL, Petrobras, Greenway Innovative Energy, Primus Green Energy, Compact GTL и Petronas. Некоторые из этих процессов зарекомендовали себя во время демонстрационных полетов с использованием их реактивного топлива.
Другое предложенное решение проблемы выброшенного газа включает использование нового FPSO для морской конверсии газа в жидкости, например метанол, дизельное топливо, бензин, синтетическая нефть и нафта.
GTL с использованием природного Газ более экономичен, когда существует большой разрыв между преобладающей ценой на природный газ и ценой на сырую нефть на основе баррелей нефтяного эквивалента (баррелей н.э.). Коэффициент 0,1724 дает полный паритет нефти. GTL - это механизм, позволяющий снизить мировые цены на дизельное топливо / бензин / сырую нефть до уровня цен на природный газ в условиях растущей мировой добычи природного газа по цене ниже сырой нефти. Когда природный газ конвертируется в GTL, жидкие продукты легче экспортировать по более низкой цене, чем конвертировать в LNG и производить дальнейшее преобразование в жидкие продукты в стране-импортере.
Однако, GTL-топливо намного дороже в производстве, чем обычное топливо.