Газ в жидкости

редактировать
Для перевозки метана требуются дорогие танкеры для СПГ.

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.

Содержание

  • 1 Процесс Фишера-Тропша
  • 2 Процесс превращения метана в метанол
  • 3 Метанол в бензин (MTG) и метанол в олефины
  • 4 Синтез-газ в бензин плюс процесс (STG +)
  • 5 Биологический переход газа в жидкости (Bio-GTL)
  • 6 Коммерческое использование
    • 6.1 Желательные и новые предприятия
  • 7 Экономика GTL
  • 8 См. Также
  • 9 Библиография
  • 10 Ссылки

Процесс Фишера – Тропша

Процесс GTL с использованием метода Фишера-Тропша

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.

Процесс превращения метана в метанол

Метанол получают из метана (природный газ) в серии трех реакций:

Паровой риформинг
CH4+ H 2 O → CO + 3 H 2ΔrH = +206 кДж моль
Реакция водного сдвига
CO + H 2 O → CO 2 + H 2ΔrH = -41 кДж моль
Синтез
2 H 2 + CO → CH 3 OH Δ r H = -92 кДж моль

Образованный таким образом метанол можно превратить в бензин с помощью процесса Mobil и превратить метанол в олефины.

Метанол в бензин (MTG) и 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 :

2 CH 3 OH → CH 3 OCH 3 + H 2O

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.

Синтез-газ в бензин плюс процесс (STG +)

Процесс STG +

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:

  1. Синтез метанола : синтез-газ подается в реактор 1, первый из четырех реакторов, в котором преобразуется большая часть синтез-газа (CO и H. 2). в метанол (CH 27 3 OH) при прохождении через слой катализатора.
  2. Синтез диметилового эфира 59 (DME): Газ, обогащенный метанолом, из реактора 1 затем подают в реактор 2, второй реактор STG +. Метанол подвергается воздействию катализатора, и большая его часть превращается в ДМЭ, что включает дегидратацию из метанола с образованием ДМЭ (CH. 3OCH. 3).
  3. Бензин Синтез: газообразный продукт из реактора 2 затем подается в реактор 3, третий реактор, содержащий катализатор для превращения ДМЭ в углеводороды, включая парафины (алканы ), ароматические углеводороды, нафтены (циклоалканы ) и небольшие количества олефинов (алкены ), в основном от C. 6 (число атомов углерода в молекуле углеводорода) до C. 10
  4. Обработка бензина: четвертый реактор обеспечивает обработку трансалкилированием и гидрированием продуктов, поступающих из реактора 3. Обработка восстанавливает компоненты дурена (тетраметилбензола) / изодурена и триметилбензола. которые имеют высокие точки замерзания и должны быть сведены к минимуму в бензине. В результате синтетический бензин имеет высокое октановое число и желаемые вязкостные свойства.
  5. Сепаратор: наконец, смесь из реактора 4 конденсируется с получением бензина. Неконденсированный газ и бензин разделяются в обычном конденсаторе / сепараторе. Большая часть неконденсированного газа из сепаратора продукта становится рециркулируемым газом и отправляется обратно в поток сырья в реактор 1, оставляя синтетический бензин, состоящий из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов.

Биологический газ-жидкость -GTL)

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:

CH4+ O 2 + NADPH + H → CH 3 OH + H 2 O + NAD <197.>Анаэробные метанотрофы полагаются на биоконверсию метана с использованием ферментов, называемых метил-кофермент М-редуктазы. Эти организмы осуществляют обратный метаногенез. Были предприняты активные усилия по выяснению механизмов этих метан-превращающих ферментов, которые позволят воспроизвести их катализ in vitro.

Биодизель можно получить из CO. 2 с помощью микробов Moorella thermoacetica и Yarrowia lipolytica. Этот процесс известен как биологический переход газа в жидкость.

Коммерческое использование

Завод INFRA M100 GTL

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.

Перспективные и перспективные предприятия

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.

Экономика GTL

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.

См. Также

Библиография

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-21 12:45:06
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте