第09章 天然氣制合成油

1、9 天然氣制合成油天然氣制合成油9.1 概述概述9.2 天然氣制合成油技術(shù)與工藝天然氣制合成油技術(shù)與工藝9.3 各種天然氣合成油技術(shù)比較各種天然氣合成油技術(shù)比較9.4 天然氣制合成油的前景分析天然氣制合成油的前景分析天然氣化工工藝學(xué)第9章9.1 概述概述 合成氣合成氣(CO(CO和和H2H2的混合氣體的混合氣體) )經(jīng)過催化劑作用轉(zhuǎn)化為經(jīng)過催化劑作用轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴的方法稱為液態(tài)烴的方法稱為天然氣制合成油天然氣制合成油(Gas to Liquid, GTL)(Gas to Liquid, GTL) 19231923年由德國科學(xué)家年由德國科學(xué)家FransFrans Fischer Fischer和和

2、Hans Hans TropschTropsch發(fā)發(fā)明的，簡稱明的，簡稱費托費托 F FT T合成合成。 19361936年首先在德國實現(xiàn)工業(yè)化，到年首先在德國實現(xiàn)工業(yè)化，到19451945年為止，共建年為止，共建了了16 16 套以煤基合成氣為原料的合成油裝置，主要使用鈷套以煤基合成氣為原料的合成油裝置，主要使用鈷釷硅藻土催化劑。釷硅藻土催化劑。天然氣化工工藝學(xué)第9章9.1.1 天然氣制合成油的發(fā)展史天然氣制合成油的發(fā)展史20世紀世紀50年代年代 煤炭資源發(fā)展煤炭資源發(fā)展F-T技術(shù)技術(shù) 三座大型煤基合成油工廠，即三座大型煤基合成油工廠，即Sasol 、。20世紀世紀70年代年代 美孚美孚(M

3、obil)公司開發(fā)出一系列具有獨特擇形作用的新型高公司開發(fā)出一系列具有獨特擇形作用的新型高硅沸石催化劑，為由合成氣出發(fā)選擇性合成窄分子量范圍的硅沸石催化劑，為由合成氣出發(fā)選擇性合成窄分子量范圍的特定類型烴類產(chǎn)品開辟了新途徑。特定類型烴類產(chǎn)品開辟了新途徑。20世紀世紀90年代年代 石油資源日趨短缺和劣質(zhì)化，而天然氣探明的可采儲量持石油資源日趨短缺和劣質(zhì)化，而天然氣探明的可采儲量持續(xù)增加使開發(fā)續(xù)增加使開發(fā)GTL新型催化劑和新工藝顯得更為迫切。如新型催化劑和新工藝顯得更為迫切。如Shell公司的公司的SMDS工業(yè)裝置，南非工業(yè)裝置，南非Sasol公司的公司的SSPD漿態(tài)床漿態(tài)床工藝等，都標志著工藝等

4、，都標志著GTL 技術(shù)進入了一個嶄新的時代。技術(shù)進入了一個嶄新的時代。天然氣化工工藝學(xué)第9章9.1.2 GTL的主要產(chǎn)品類別及特點的主要產(chǎn)品類別及特點 GTL產(chǎn)品中，產(chǎn)品中，C5C9為石腦油餾分，為石腦油餾分，C10C16為煤油餾分、為煤油餾分、C17C22為柴油餾分、為柴油餾分、C23以上為石蠟餾分。以上為石蠟餾分。 其中柴油是天然氣制合成油中最重要的產(chǎn)品，其質(zhì)量遠其中柴油是天然氣制合成油中最重要的產(chǎn)品，其質(zhì)量遠優(yōu)于石油煉廠生產(chǎn)的常規(guī)柴油，具有十六烷值高、硫含量低、優(yōu)于石油煉廠生產(chǎn)的常規(guī)柴油，具有十六烷值高、硫含量低、不含或低含芳烴等特點。不含或低含芳烴等特點。 GTL煤油不含硫、氮化合物，

5、燃燒性能非常好。煤油不含硫、氮化合物，燃燒性能非常好。 GTL石蠟產(chǎn)品質(zhì)量甚佳石蠟產(chǎn)品質(zhì)量甚佳 天然氣合成潤滑油基礎(chǔ)油是天然氣合成潤滑油基礎(chǔ)油是GTL合成油的另一個比較重合成油的另一個比較重要的產(chǎn)品，它是要的產(chǎn)品，它是GTL石蠟餾分經(jīng)過加氫異構(gòu)石蠟餾分經(jīng)過加氫異構(gòu)-脫蠟后得到的，脫蠟后得到的，不含硫，粘度指數(shù)高，可高度生物降解，非常適用于調(diào)制新不含硫，粘度指數(shù)高，可高度生物降解，非常適用于調(diào)制新一代發(fā)動機油。一代發(fā)動機油。天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2 天然氣制合成油技術(shù)與工藝天然氣制合成油技術(shù)與工藝 按照是否采用合成按照是否采用合成氣工藝這個步驟分為兩氣工藝這個步驟分為兩大類，即直接由天然氣大

6、類，即直接由天然氣合成液體燃料的合成液體燃料的直接轉(zhuǎn)直接轉(zhuǎn)化化和由天然氣先制合成和由天然氣先制合成氣氣(CO和和H2的混合氣體的混合氣體)再由合成氣合成液體燃再由合成氣合成液體燃料的料的間接轉(zhuǎn)化間接轉(zhuǎn)化。 目前比較可行且工業(yè)目前比較可行且工業(yè)化的化的GTL技術(shù)都是間接技術(shù)都是間接轉(zhuǎn)化法，如右圖所示。轉(zhuǎn)化法，如右圖所示。天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.1 費費-托合成熱力學(xué)分析托合成熱力學(xué)分析 F-T合成是在催化劑作用下將天然氣合成氣合成是在催化劑作用下將天然氣合成氣(CO+H2)中的中的氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化成液體運輸燃料和相關(guān)石化產(chǎn)品的工藝。一般在氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化成液體運輸燃料和相關(guān)石化產(chǎn)品的工藝。一般在23M

7、Pa ，溫度，溫度200300下采用鐵或鈷為催化劑進行反應(yīng)。下采用鐵或鈷為催化劑進行反應(yīng)。F-T合成是一個極為復(fù)雜的反應(yīng)體系，一些主要的反應(yīng)如下：合成是一個極為復(fù)雜的反應(yīng)體系，一些主要的反應(yīng)如下： F-T法只能得到混合烴產(chǎn)物，法只能得到混合烴產(chǎn)物，F(xiàn)-T合成的單程轉(zhuǎn)化率一般合成的單程轉(zhuǎn)化率一般較低，需要循環(huán)氣體以提高產(chǎn)品總收率。所產(chǎn)烴類的鏈長取較低，需要循環(huán)氣體以提高產(chǎn)品總收率。所產(chǎn)烴類的鏈長取決于反應(yīng)溫度、催化劑和反應(yīng)器類型等。決于反應(yīng)溫度、催化劑和反應(yīng)器類型等。 OHHCH12CO2222nnnnn OHHCH2CO222nnnnn OH1OHCH2CO2222 nnnnn222HCOOH

8、CO 天然氣化工工藝學(xué)第9章（1）在正常）在正常F-T合成條件下，合成條件下，CO與與H2的反應(yīng)，在熱力學(xué)的反應(yīng)，在熱力學(xué)上大多數(shù)為強放熱反應(yīng)，溫度過高不利于反應(yīng)的進行。上大多數(shù)為強放熱反應(yīng)，溫度過高不利于反應(yīng)的進行。 （2）從熱力學(xué)上來說，在溫度為）從熱力學(xué)上來說，在溫度為50350的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，F(xiàn)-T合成反應(yīng)產(chǎn)物形成的概率按順序合成反應(yīng)產(chǎn)物形成的概率按順序CH4飽和烴烯烴含氧飽和烴烯烴含氧化合物而降低，即反應(yīng)更容易生成甲烷和飽和烴?；衔锒档停捶磻?yīng)更容易生成甲烷和飽和烴。 （3）在正常）在正常F-T合成條件下，合成條件下，CO與與H2的反應(yīng)，在熱力的反應(yīng)，在熱力學(xué)上大多數(shù)為強放熱

9、反應(yīng)，溫度過高不利于反應(yīng)的進行。學(xué)上大多數(shù)為強放熱反應(yīng)，溫度過高不利于反應(yīng)的進行。 （4） 在正構(gòu)烷烴范圍內(nèi)，鏈越長形成的概率越小；而在正構(gòu)烷烴范圍內(nèi)，鏈越長形成的概率越?。欢龢?gòu)烯烴的情況正好相反。正構(gòu)烯烴的情況正好相反。（5）合成氣中）合成氣中H2/CO摩爾比高有利于飽和烴的生成，反之摩爾比高有利于飽和烴的生成，反之如果不考慮析炭反應(yīng)，則有利于烯烴和富氧化合物的生成。如果不考慮析炭反應(yīng)，則有利于烯烴和富氧化合物的生成。F-TF-T合成熱力學(xué)分析結(jié)論合成熱力學(xué)分析結(jié)論天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.2 費費-托合成動力學(xué)分析托合成動力學(xué)分析 F-T合成反應(yīng)產(chǎn)物種類與數(shù)量繁多，所用催化劑合成反應(yīng)

10、產(chǎn)物種類與數(shù)量繁多，所用催化劑多種多樣，是一個非常復(fù)雜的反應(yīng)體系，因此對其動多種多樣，是一個非常復(fù)雜的反應(yīng)體系，因此對其動力學(xué)研究的難度非常大。力學(xué)研究的難度非常大。 主要有兩大類模型：一是研究合成氣消耗速率的主要有兩大類模型：一是研究合成氣消耗速率的動力學(xué)，稱之為動力學(xué)，稱之為集總動力學(xué)集總動力學(xué)；另一類是基于；另一類是基于ASF聚合聚合機理或非聚合機理的機理或非聚合機理的詳細動力學(xué)詳細動力學(xué)。 常見的常見的F-T合成反應(yīng)集總動力學(xué)模型有如下合成反應(yīng)集總動力學(xué)模型有如下幾種形式：幾種形式： COOHHCOHpbpapr/1222 22COCOCOHTFapppkpr 天然氣化工工藝學(xué)第9章

11、OHHCOCOHTFappppkpr2222 222COOHCOCOHTFapapppkpr OHCOCOHCOHbpappkpr2225 . 05 . 01 集總動力學(xué)的優(yōu)點是簡單明了，可以清晰反映出反應(yīng)集總動力學(xué)的優(yōu)點是簡單明了，可以清晰反映出反應(yīng)產(chǎn)物或目的產(chǎn)物的分壓對產(chǎn)物或目的產(chǎn)物的分壓對CO轉(zhuǎn)化率的影響程度，缺點是不轉(zhuǎn)化率的影響程度，缺點是不能提供不同碳數(shù)或不同餾分產(chǎn)物的信息。能提供不同碳數(shù)或不同餾分產(chǎn)物的信息。 1993年，年，Lox等獲得了由詳細動力學(xué)實驗回歸所得的最等獲得了由詳細動力學(xué)實驗回歸所得的最佳佳F-T合成反應(yīng)的動力學(xué)模型。但這一模型參數(shù)太多、計算合成反應(yīng)的動力學(xué)模型。但

12、這一模型參數(shù)太多、計算繁瑣。繁瑣。 馬文平等建立了包括烯烴再吸附的馬文平等建立了包括烯烴再吸附的F-T合成反應(yīng)詳細動合成反應(yīng)詳細動力學(xué)模型。力學(xué)模型。集總動力學(xué)模型集總動力學(xué)模型天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.3 費費-托合成反應(yīng)機理托合成反應(yīng)機理 有關(guān)有關(guān)F-T合成的反應(yīng)機理非常多，如碳化物機理、含氧中合成的反應(yīng)機理非常多，如碳化物機理、含氧中間體機理、間體機理、CO插入機理、烯烴重吸附理論等。插入機理、烯烴重吸附理論等。（1）碳化物機理）碳化物機理COMCH2CMHH聚合CH2CH2CH2（2）含氧中間體機理）含氧中間體機理CH2MMMCO+ H2聚合MMMCOHH脫水MMMCHH天然氣化工

13、工藝學(xué)第9章(3) CO插入機理插入機理COCMCH3CH4MOCMOMCH3HCH2H-H2O2HMCMCH3HCH3(4) 烯烴重吸附機理烯烴重吸附機理 大量實驗已表明，烯烴做為大量實驗已表明，烯烴做為F-T合成中間產(chǎn)物會合成中間產(chǎn)物會重新在催化劑表面吸附，并再次參與重新在催化劑表面吸附，并再次參與F-T合成反應(yīng)，合成反應(yīng)，可能的二次反應(yīng)包括：加氫生成烷烴、異構(gòu)化、裂解可能的二次反應(yīng)包括：加氫生成烷烴、異構(gòu)化、裂解反應(yīng)、插入反應(yīng)等。反應(yīng)、插入反應(yīng)等。COCO插入機理和烯烴重吸附機理插入機理和烯烴重吸附機理天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.4 費費-托合成產(chǎn)物分布托合成產(chǎn)物分布 如前所述，如前所

14、述，F(xiàn)-T合成反應(yīng)可以看成是合成反應(yīng)可以看成是CO加氫產(chǎn)生的加氫產(chǎn)生的CHX單體的表面催化聚合過程，得到碳數(shù)分布很寬的產(chǎn)物。單體的表面催化聚合過程，得到碳數(shù)分布很寬的產(chǎn)物。F-T合成烴的合成烴的ASF分布分布ASF方程描述方程描述 11 nnaamtpprrra mn- 具有具有n個碳原子的個碳原子的 烴類產(chǎn)物的摩爾分數(shù)烴類產(chǎn)物的摩爾分數(shù) a- 碳鏈增長概率碳鏈增長概率rp- 鏈增長速率鏈增長速率rr- 鏈終止增長速率鏈終止增長速率天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.5 費費-托合成催化劑托合成催化劑 GTL 最為關(guān)鍵的技術(shù)就是最為關(guān)鍵的技術(shù)就是F-T催化劑的開發(fā)和利用。從催化劑的開發(fā)和利用。從已開

15、發(fā)并使用的催化劑來看，大多為鐵基或鈷基催化劑，并已開發(fā)并使用的催化劑來看，大多為鐵基或鈷基催化劑，并且鈷基催化劑更具發(fā)展規(guī)律前途且鈷基催化劑更具發(fā)展規(guī)律前途 。 (1) 鐵基催化劑鐵基催化劑 一般高溫一般高溫F-T工藝使用鐵基催化劑，工藝使用鐵基催化劑，合成產(chǎn)品經(jīng)加工可得到環(huán)境友好汽油、柴油、熔劑油和烯合成產(chǎn)品經(jīng)加工可得到環(huán)境友好汽油、柴油、熔劑油和烯烴等。用于烴等。用于F-T合成的鐵催化劑目前研究最多的是沉淀鐵和合成的鐵催化劑目前研究最多的是沉淀鐵和熔鐵。優(yōu)點：價格便宜；缺點：使用壽命短且活性低熔鐵。優(yōu)點：價格便宜；缺點：使用壽命短且活性低 (2) 鈷基催化劑鈷基催化劑 低溫低溫F-T工藝使

16、用鈷基催化劑，合成工藝使用鈷基催化劑，合成的產(chǎn)品石蠟可加工特種蠟或經(jīng)加氫裂化的產(chǎn)品石蠟可加工特種蠟或經(jīng)加氫裂化/異構(gòu)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴異構(gòu)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油、潤滑油基礎(chǔ)油、石腦油餾分，產(chǎn)品無硫和芳烴。油、潤滑油基礎(chǔ)油、石腦油餾分，產(chǎn)品無硫和芳烴。優(yōu)點：加快優(yōu)點：加快F-T合成的反應(yīng)速率，提高液態(tài)烴的選擇性；合成的反應(yīng)速率，提高液態(tài)烴的選擇性；缺點：反應(yīng)溫度低，時空產(chǎn)率低等缺點：反應(yīng)溫度低，時空產(chǎn)率低等天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.6 費費-托合成工藝托合成工藝 F-T合成工藝可分為合成工藝可分為高溫高溫F-T合成合成(HTFT)和和低溫低溫F-T合成合成(LTFT)兩種。前者一般使用鐵基催化劑，合成產(chǎn)品

17、經(jīng)加工可兩種。前者一般使用鐵基催化劑，合成產(chǎn)品經(jīng)加工可以得到環(huán)境友好的汽油、柴油、溶劑油和烯烴等。后者使用以得到環(huán)境友好的汽油、柴油、溶劑油和烯烴等。后者使用鈷基催化劑，合成的主產(chǎn)品石蠟原料可以加工成特種蠟或經(jīng)鈷基催化劑，合成的主產(chǎn)品石蠟原料可以加工成特種蠟或經(jīng)加氫裂化加氫裂化/異構(gòu)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油、潤滑油基礎(chǔ)油、石腦油餾分異構(gòu)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油、潤滑油基礎(chǔ)油、石腦油餾分(理想的裂解原料理想的裂解原料) 產(chǎn)品無硫和芳烴。產(chǎn)品無硫和芳烴。 當今世界上擁有當今世界上擁有F-T合成技術(shù)的公司主要有合成技術(shù)的公司主要有Shell公司、公司、Sasol公司、公司、Exxonmobile公司、公司、Syntro

18、leum公司、公司、ConocoPhillips公司、公司、Rentech公司等。這些工藝都采用低溫公司等。這些工藝都采用低溫F-T合成技術(shù)，這種技術(shù)的主要優(yōu)點是能更好地控制反應(yīng)溫合成技術(shù)，這種技術(shù)的主要優(yōu)點是能更好地控制反應(yīng)溫度、使用較高活性的催化劑、提高裝置的生產(chǎn)能力、降低裝度、使用較高活性的催化劑、提高裝置的生產(chǎn)能力、降低裝置的投資成本，這在一定程度上代表了置的投資成本，這在一定程度上代表了F-T合成技術(shù)的發(fā)展合成技術(shù)的發(fā)展方向。方向。天然氣化工工藝學(xué)第9章Shell公司公司SMDS工藝合成部分的流程工藝合成部分的流程 1 F-T反應(yīng)器；反應(yīng)器；2石蠟分離塔；石蠟分離塔；3換熱器；換熱器

19、；4循環(huán)壓縮機；循環(huán)壓縮機；5循環(huán)循環(huán)H2壓縮機；壓縮機；6加熱爐；加熱爐；7加氫裂化分離器；加氫裂化分離器；8氫氣分離塔氫氣分離塔9.2.6.1 Shell公司的工藝公司的工藝天然氣化工工藝學(xué)第9章 Sasol掌握的掌握的F-T合成工藝有合成工藝有Arge管式固定床管式固定床(TFB)、Synthol疏相流化床疏相流化床(CFB)、SAS密相流化床密相流化床(FFB)、以及、以及SSPD漿態(tài)床四種工藝。漿態(tài)床四種工藝。 沉淀鐵催化劑，反應(yīng)壓力沉淀鐵催化劑，反應(yīng)壓力2.6 MPa，溫度，溫度220250；產(chǎn)品中約有一半為液體蠟，其余為柴油及汽油等。產(chǎn)品中約有一半為液體蠟，其余為柴油及汽油等。(

20、1) Arge 管式固定床管式固定床(TFB)工藝工藝(2) Synthol疏相流化床疏相流化床(CFB)工藝工藝 熔鐵催化劑，反應(yīng)壓為熔鐵催化劑，反應(yīng)壓為2.5MPa，反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度300350，主要產(chǎn)品為油主要產(chǎn)品為油、烯烴烯烴及及柴油。柴油。9.2.6.2 Sasol公司的工藝公司的工藝天然氣化工工藝學(xué)第9章 除投資費用降低，能量效除投資費用降低，能量效率提高外，密相流化床反應(yīng)器率提高外，密相流化床反應(yīng)器還有以下優(yōu)點：還有以下優(yōu)點：1) 由于反應(yīng)器內(nèi)催化劑密度增由于反應(yīng)器內(nèi)催化劑密度增 大，轉(zhuǎn)化率及處理量均可提大，轉(zhuǎn)化率及處理量均可提高；高；2) 反應(yīng)器直徑可以增大，處理反應(yīng)器直徑可

21、以增大，處理能力上升；能力上升；3) 催化劑消耗降低催化劑消耗降低40；4) 氣體壓縮費用降低，裝置維氣體壓縮費用降低，裝置維修費用節(jié)約修費用節(jié)約15。Sasol 密相流化床反應(yīng)器圖密相流化床反應(yīng)器圖 (3)SAS密相流化床密相流化床(FFB)工藝工藝天然氣化工工藝學(xué)第9章 SSPD合成工藝也是基于傳統(tǒng)的合成工藝也是基于傳統(tǒng)的F-T 技術(shù)，技術(shù)，SSPD 工藝的特點在于采用了先進的淤漿床反應(yīng)器，可將反工藝的特點在于采用了先進的淤漿床反應(yīng)器，可將反應(yīng)溫度降低到應(yīng)溫度降低到265。Sasol公司公司SSPD工藝漿態(tài)床反應(yīng)器工藝漿態(tài)床反應(yīng)器(4)SSPD漿態(tài)床工藝漿態(tài)床工藝天然氣化工工藝學(xué)第9章Ex

22、xon 公司公司AGC-21工藝流程圖工藝流程圖1 FBSG(流化床合成氣流化床合成氣)反應(yīng)器；反應(yīng)器；2脫硫塔；脫硫塔；3預(yù)熱爐；預(yù)熱爐；4F-T反應(yīng)器；反應(yīng)器；5加氫裂化塔；加氫裂化塔；6分餾塔分餾塔9.2.6.3 Exxon公司的公司的AGC-21工藝工藝天然氣化工工藝學(xué)第9章Syntroleum GTL工藝流程工藝流程 Syntroleum 的的GTL使用漿態(tài)鼓泡塔反應(yīng)器，催化劑為鈷使用漿態(tài)鼓泡塔反應(yīng)器，催化劑為鈷基催化劑，反應(yīng)條件為溫度基催化劑，反應(yīng)條件為溫度190230、壓力、壓力2.03.5MPa。1空氣壓縮機；空氣壓縮機；2天然氣壓縮機；天然氣壓縮機；3自熱轉(zhuǎn)化器；自熱轉(zhuǎn)化器；

23、4加熱器；加熱器；5F-T 反應(yīng)器；反應(yīng)器；6熱分離器；熱分離器；7冷分離器；冷分離器；8加氫裂化器；加氫裂化器；9分餾塔分餾塔9.2.6.4 Syntroleum公司的工藝公司的工藝天然氣化工工藝學(xué)第9章9.2.7 天然氣合成油加工精制工藝天然氣合成油加工精制工藝 合成油加工主要是對合成原油進行加氫處理，再進行合成油加工主要是對合成原油進行加氫處理，再進行產(chǎn)品分鎦，最終獲得市場需要的產(chǎn)品。產(chǎn)品分鎦，最終獲得市場需要的產(chǎn)品。 合成油加工和普通油品加工工藝基本相同，是一個非合成油加工和普通油品加工工藝基本相同，是一個非常成熟工藝，其投資和操作費用都比較低，占合成油總投常成熟工藝，其投資和操作費用

24、都比較低，占合成油總投資的資的1015。天然氣化工工藝學(xué)第9章9.3 各種天然氣合成油技術(shù)總比較各種天然氣合成油技術(shù)總比較 目前比較可行的且有極大發(fā)展前途的四大目前比較可行的且有極大發(fā)展前途的四大GTL技術(shù)由技術(shù)由Syntroleum、Sasol、Exxon Mobil、Shell 公司擁有。公司擁有。 9.3.1 工藝技術(shù)比較工藝技術(shù)比較工藝步驟工藝步驟Sasol公司公司SSPD技術(shù)技術(shù)Exxon Mobile公司公司AGC21技術(shù)技術(shù)Shell公司公司SMS技術(shù)技術(shù)Syntroleum 公司技術(shù)公司技術(shù)天然氣制合成氣天然氣制合成氣天然氣經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化天然氣經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化自熱轉(zhuǎn)化成合成氣自熱轉(zhuǎn)化成合

25、成氣部分氧化和蒸汽轉(zhuǎn)化部分氧化和蒸汽轉(zhuǎn)化在流化床反應(yīng)器中產(chǎn)生合在流化床反應(yīng)器中產(chǎn)生合成氣成氣部分氧化氣化工藝生部分氧化氣化工藝生產(chǎn)合成氣產(chǎn)合成氣采用空氣進行自熱式轉(zhuǎn)化采用空氣進行自熱式轉(zhuǎn)化(ATR)，生成被氮氣稀釋的，生成被氮氣稀釋的合成氣合成氣H2CO比接近比接近FT反應(yīng)反應(yīng)FT合成合成經(jīng)高溫經(jīng)高溫FT工藝工藝(即即Synthol工藝工藝)利用鐵基利用鐵基催化劑生產(chǎn)合成油催化劑生產(chǎn)合成油漿態(tài)床反應(yīng)器和鈷基漿態(tài)床反應(yīng)器和鈷基催化劑催化劑采用采用Shell公司茂催化公司茂催化劑，由改進型費托工藝合劑，由改進型費托工藝合成重質(zhì)烷烴成重質(zhì)烷烴漿態(tài)床反應(yīng)器或固定床反應(yīng)漿態(tài)床反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器，鈷基催

26、化劑器，鈷基催化劑產(chǎn)品精制產(chǎn)品精制煉制過程由分餾、煉制過程由分餾、異構(gòu)化、烷基化、齊異構(gòu)化、烷基化、齊聚、加氫處理和鉑重聚、加氫處理和鉑重整組成產(chǎn)品為汽油、整組成產(chǎn)品為汽油、車用柴油、煤油、輕、車用柴油、煤油、輕、重 工 業(yè) 甲 醇 和 燃 料重 工 業(yè) 甲 醇 和 燃 料油油采用加氫異構(gòu)法改質(zhì)，采用加氫異構(gòu)法改質(zhì)，在較低苛刻度下操作可最在較低苛刻度下操作可最大限度生產(chǎn)催化裂化原料大限度生產(chǎn)催化裂化原料和潤滑油基礎(chǔ)油；在較高和潤滑油基礎(chǔ)油；在較高苛刻度下操作，則僅生產(chǎn)苛刻度下操作，則僅生產(chǎn)發(fā)動機燃料發(fā)動機燃料將石蠟產(chǎn)物加氫裂化將石蠟產(chǎn)物加氫裂化生成中間餾分油，后用蒸生成中間餾分油，后用蒸餾方法

27、分離出產(chǎn)品典型餾方法分離出產(chǎn)品典型的餾出油燃料有石腦油、的餾出油燃料有石腦油、煤油、瓦斯油等煤油、瓦斯油等在產(chǎn)品精致部分可以不設(shè)置在產(chǎn)品精致部分可以不設(shè)置類似類似Shell-SMDS工藝專用的加工藝專用的加氫裂化加氫異構(gòu)裝置，通過氫裂化加氫異構(gòu)裝置，通過常規(guī)假氫裂化分餾裝置即可常規(guī)假氫裂化分餾裝置即可得柴油、煤油和石腦油等產(chǎn)品，得柴油、煤油和石腦油等產(chǎn)品，并可調(diào)節(jié)到大量生產(chǎn)柴油和煤并可調(diào)節(jié)到大量生產(chǎn)柴油和煤油的運轉(zhuǎn)模式、油的運轉(zhuǎn)模式、四大公司合成油技術(shù)特點分析四大公司合成油技術(shù)特點分析天然氣化工工藝學(xué)第9章 經(jīng)濟上的競爭能力是經(jīng)濟上的競爭能力是GTL能否商業(yè)化的關(guān)鍵。以下能否商業(yè)化的關(guān)鍵。以下

28、是美國加洲是美國加洲SRI工程咨詢公司對幾種工程咨詢公司對幾種GTL裝置的估算。裝置的估算。項目項目Sasol SSPD(邊遠地區(qū)邊遠地區(qū))Sasol SSPD(墨西哥灣墨西哥灣)Shell SMDS(墨西哥灣墨西哥灣)Syntroleum(邊遠地區(qū)邊遠地區(qū))工藝特點工藝特點ATR(氧氧)造氣造氣漿態(tài)床反應(yīng)器漿態(tài)床反應(yīng)器鈷基催化劑鈷基催化劑ATR(氧氧)造氣造氣漿態(tài)床反應(yīng)器漿態(tài)床反應(yīng)器鈷基催化劑鈷基催化劑POX造氣造氣固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器鈷基催化劑鈷基催化劑ATR(空氣空氣)造氣造氣漿態(tài)床反應(yīng)器漿態(tài)床反應(yīng)器一次通過工藝一次通過工藝鈷基催化劑鈷基催化劑界區(qū)內(nèi)投資界區(qū)內(nèi)投資(106美元美元)1

29、162.1893.9954.9869.5界區(qū)外投資界區(qū)外投資(106美元美元)333.1256.2332.4285.5其他投資其他投資(106美元美元)373.1287.5321.8288.8單位投資單位投資美元桶美元桶.天天3.792.883.222.89SRI對四種工藝的投資估算對四種工藝的投資估算(規(guī)模為規(guī)模為5104桶桶/天天)(1) 投資估算投資估算9.3.2 經(jīng)濟性比較經(jīng)濟性比較天然氣化工工藝學(xué)第9章(2) 原料氣消耗量原料氣消耗量項目項目Sasol SSPDShell SMDSSyntroleumAGC-21規(guī)模規(guī)模104桶天桶天5555104t/a225.3233.7223.2

30、221.2消耗量消耗量m3桶桶242279292269m3/t1960.22176.22382.72216.5能量轉(zhuǎn)化效率能量轉(zhuǎn)化效率62%55.9%50.8%54.9%原料天然氣消耗量原料天然氣消耗量(3) 化學(xué)品和公用工程消耗化學(xué)品和公用工程消耗項目項目Sasol SSPD(邊遠地區(qū)邊遠地區(qū))Sasol SSPD(墨西哥灣墨西哥灣)Shell SMDS(墨西哥灣墨西哥灣)Syntroleum(邊遠地區(qū)邊遠地區(qū))化學(xué)品化學(xué)品美元桶美元桶1.471.471.541.47美元美元t11.911.912.012.0公用工程公用工程美元桶美元桶0.83.42.433.06美元美元t6.4827.5418.9524.96化學(xué)品和公用工程消費成本化學(xué)品和公用工程消費成本經(jīng)濟