Синтез-газ в бензин плюс (STG +) - это термохимический процесс преобразования природного газа, других газообразных углеводородов или газифицированной биомассы в горючие материалы, такие как бензин, дизельное топливо или реактивное топливо, а также в органические растворители.
Этот процесс включает четыре основных этапа в одном непрерывном интегрированном цикле, состоящем из четырех последовательных реакторов с неподвижным слоем, в которых синтез-газ превращается в синтетическое топливо. Этапы производства высокооктанового синтетического бензина следующие:
В процессе STG + используются стандартные катализаторы, аналогичные тем, которые используются в других технологиях преобразования газа в жидкость, особенно в процессах преобразования метанола в бензин. Процессы превращения метанола в бензин отдают предпочтение цеолитным катализаторам, избирательным по размеру и форме молекул, а в процессе STG + также используются коммерчески доступные катализаторы избирательной формы, такие как ZSM-5.
По данным Primus Green Energy, в процессе STG + природный газ превращается в 90 + -октановый бензин из расчета примерно 5 галлонов США на миллион британских тепловых единиц (65 литров на мегаватт-час). Энергосодержание бензина составляет от 120 000 до 125 000 британских тепловых единиц на галлон США (от 9,3 до 9,7 киловатт-часов на литр), что обеспечивает эффективность этого процесса примерно на 60% с потерей энергии на 40%.
Как и в случае с другими процессами преобразования газа в жидкость, STG + использует в качестве сырья синтез-газ, полученный с помощью других технологий. Этот синтез-газ можно производить с помощью нескольких коммерчески доступных технологий и из широкого разнообразия исходного сырья, включая природный газ, биомассу и твердые бытовые отходы.
Природный газ и другие газы с высоким содержанием метана, в том числе получаемые из городских отходов, преобразуются в синтез-газ с помощью технологий реформинга метана, таких как паровой риформинг метана и автотермический риформинг.
Технологии газификации биомассы менее развиты, хотя в некоторых разрабатываемых системах используются реакторы с неподвижным или псевдоожиженным слоем.
Другие технологии синтеза синтез-газа в жидкое топливо включают процесс Фишера-Тропша и процессы превращения метанола в бензин.
Исследования, проведенные в Принстонском университете, показывают, что процессы превращения метанола в бензин неизменно более рентабельны как по капитальным, так и по общим затратам, чем процесс Фишера-Тропша в малых, средних и крупных масштабах. Предварительные исследования показывают, что процесс STG + более энергетически эффективен и обеспечивает самый высокий выход метанола из бензина.
Основное различие между процессом Фишера – Тропша и такими процессами, как STG +, от метанола к бензину заключается в используемых катализаторах, типах продуктов и экономичности.
Как правило, процесс Фишера-Тропша отдает предпочтение неселективным кобальтовым и железным катализаторам, в то время как метанол-бензиновые технологии отдают предпочтение цеолитам с селективным размером и формой молекул. Что касается типов продуктов, производство по Фишеру-Тропшу ограничивалось линейными парафинами, такими как синтетическая сырая нефть, тогда как процессы превращения метанола в бензин могут производить ароматические углеводороды, такие как ксилол и толуол, а также нафтены и изопарафины, такие как капельные. бензин и авиакеросин.
Основной продукт процесса Фишера-Тропша, синтетическая сырая нефть, требует дополнительной переработки для производства топливных продуктов, таких как дизельное топливо или бензин. Такая очистка обычно приводит к дополнительным затратам, из-за чего некоторые лидеры отрасли считают экономику промышленных процессов Фишера – Тропша сложной.
Технология STG + предлагает несколько отличительных черт, которые отличают ее от других процессов, связанных с метанолом и бензином. Эти различия включают гибкость продукта, снижение содержания дюрана, воздействие на окружающую среду и капитальные затраты.
Традиционные технологии преобразования метанола в бензин производят дизельное топливо, бензин или сжиженный нефтяной газ. STG + производит бензин, дизельное топливо, реактивное топливо и ароматические углеводороды, в зависимости от используемых катализаторов. Технология STG + также включает восстановление дюрина в основной процесс, а это означает, что весь процесс производства топлива требует всего двух этапов: производство синтез-газа и синтез газа в жидкость. Другие процессы превращения метанола в бензин не включают восстановление дурола в основной процесс, и они требуют реализации дополнительной стадии очистки.
Из-за дополнительного количества реакторов традиционные процессы превращения метанола в бензин включают в себя неэффективность, такую как дополнительные затраты и потери энергии при конденсации и испарении метанола перед подачей его в блок восстановления дурена. Эта неэффективность может привести к более высоким капитальным затратам и негативному воздействию на окружающую среду, чем метанол для бензиновых процессов, в которых используется меньше реакторов, таких как STG +. Процесс STG + исключает многократную конденсацию и испарение, а процесс превращает синтез-газ в жидкое транспортное топливо напрямую, без получения промежуточных жидкостей. Это устраняет необходимость в хранении двух продуктов, включая хранение под давлением сжиженного нефтяного газа и хранение жидкого метанола.
Упрощение процесса преобразования газа в жидкость за счет объединения нескольких этапов в меньшее количество реакторов приводит к увеличению выхода и эффективности, позволяя использовать менее дорогие установки, которые легче масштабировать.
Технология STG + в настоящее время работает в докоммерческих масштабах в Хиллсборо, штат Нью-Джерси, на заводе, принадлежащем компании Primus Green Energy, производящей альтернативные виды топлива. Завод производит около 100 000 галлонов высококачественного бензина в год непосредственно из природного газа. Кроме того, компания объявила о результатах отчета независимого инженера, подготовленного E3 Consulting, который показал, что характеристики системы STG + и катализатора во время эксплуатации завода превзошли ожидания. Предкоммерческая демонстрационная установка также достигла 720 часов непрерывной работы.
Primus Green Energy объявила о планах начать строительство своего первого коммерческого завода STG + во второй половине 2014 года, и компания объявила, что этот завод, как ожидается, будет производить около 27,8 миллионов галлонов топлива в год.
В начале 2014 года Управление по патентам и товарным знакам США (USPTO) разрешило Primus Green Energy патент на ее одноконтурную технологию STG +.