Переработка синтез-газа: небольшие установки

Одна из ключевых стадий технологии - получение из синтез-газа смеси углеводородов (олефины, парафины, церезины, ароматические соединения и т.д.). В подавляющем большинстве работающих, строящихся и проектируемых заводов GTL эта стадия реализуется с использованием развиваемого с 30-х годов XX века процесса Фишера-Тропша (F-T process). Он хорошо зарекомендовал себя в крупномасштабных проектах по получению синтетических моторных топлив и других продуктов из газов газификации угля или крупнейших месторождений Ближнего Востока, но, к сожалению, не подходит для создания малых производств. Особенно тех, что планируется размещать в местах добычи для утилизации относительно небольшого дебета газового сырья с целью решения экологических, транспортных и других проблем.

Основные недостатки F-T процесса в этой производственной нише - относительно низкая удельная производительность такого варианта GTL, невозможность получения товарных продуктов из синтез-газа без дальнейшего разделения и многоступенчатого «облагораживания». Понятно, что это накладывает определенные ограничения на экономически обоснованную минимальную мощность единичной установки.

Если взглянуть на проектируемые и строящиеся F-T производства, то обнаружится, что их расчетная производительность, при которой должен достигаться приемлемый уровень удельных энергозатрат, капитальных и эксплутационных расходов, не опускается ниже 10 тыс. баррелей/сутки (1360 т/сутки) и имеет явную тенденцию к укрупнению. Соответственно, (данные Sasol) типичное потребление газа превосходит 100 млн. куб. футов/сутки (2,83 млн. м³/сутки или более 1 млрд. м³/год).

С учетом этого из сферы традиционной технологии GTL выпадает около 13 тыс. небольших газовых месторождений с общими запасами более 26 трлн. м³, они просто не могут обеспечить требуемое количество газа хотя бы на срок окупаемости традиционного GTL завода. Есть и еще один резерв пригодного для малых производств, но неиспользуемого сырья, - попутный нефтяной газ, по сжиганию которого на удаленных и малых месторождениях Россия твердо занимает 1-ое место в мире (16-18 млрд. м³/год).

Научные основы технологии

Согласно проведенным исследованиям, экспериментальным работам и расчетам рентабельную переработку малодебитного газового сырья оптимально проводить по альтернативной технологии GTL с получением из синтез-газа метанола [1], а из него - диметилового эфира, пропилена, концентрата ароматики (фракция БТК) или высокооктанового бензина (т.н. процесс Mobil) [2]:

CO + 2H₂ à CH₃OH [1]

2CH₃OH à CH₃OCH₃ à Углеводороды [2]

Указанные процессы позволяют сразу же, в одну стадию, превратить синтез-газ в высоколиквидный товарный продукт (метанол) и обеспечивают повышенный выход жидких продуктов, как в случае синтеза метанола, так и при получении высокооктанового бензина.

Сравнительные данные для процессов конверсии синтез-газа в углеводороды и метанол приведены в таблице:

На установках «Энергосинтоп» предусмотрено использование забалластированного синтез-газа, содержащего свыше 40% об. N₂. Нами впервые показано, что такой синтез-газ обеспечивает ряд технологических преимуществ при проведении синтеза метанола на современных промышленных оксидных катализаторах низкого давления (4-5 МПа, 240-280 °С, 5000-10000 ч^-1):

• уменьшенное тепловыделение с единицы объема реактора.
• метанол-сырец («технический метанол») имеет чистоту более 96% масс.

Метанол-сырец такого качества без ректификации и очистки является идеальным сырьем для получения диметилового эфира и высокооктановых бензинов. В рассматриваемой технологии GTL «метанол àбензин» применены новые промышленные цеолитные катализаторы (патент РФ 2189858), что позволило устранить ряд недостатков процесса Mobil. В частности уменьшить количество нежелательных компонентов (бензол, олефины), повысить выход углеводородов C₅₊ из метанола и, в итоге, получить бензин, соответствующий нормам EURO-3:

Преимущества технологии

Выход жидких продуктов с 1 м³ катализатора в 7-18 раз выше (получение метанола) или 3-7 раз выше (получение бензина), чем в традиционном процессе Фишера-Тропша,

• Уменьшенное тепловыделение и повышенное качество метанола-сырца при использовании забалластированного синтез-газа.
• Долгий срок службы катализаторов - до 7 лет.
• Широкий выбор товарных продуктов (метанол, бензин, БТК, пропилен, диметиловый эфир) и минимальное количество стадий их получения (1-2 стадии).

Источник: «NEWCHEMISTRY.ru» - аналитический портал химической промышленности

www.newchemistry.ru