Химическая переработка углеводородных газов

Номер документа 6320170023

РУБРИКА:
18. Технологии

РУБРИКА ГРНТИ:
52.47.31. Использование нефтяного газа

АТРИБУТЫ:
Отрасли: Нефтегазовая
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива: газообразное
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Описание
Номер:
Автор (принявший орган): ООО "Новые технологии", 443031, Самарская область, город Самара, Солнечная улица, 79/1, тел. (846) 225-35-71
Дата: 24.08.2017
Регион: Самарская область
Источник информации: http://www.sintheticfuel.com/trg

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

Сотрудниками  компании «Новые Технологии» при участии специалистов ряда научно-исследовательских институтов разработана технология получения жидких синтетических углеводородов из нефтяного газа (природного, попутного (ПНГ), низконапорного (ННГ)) с объёмами переработки  от  5 млн.нм3/год и выше со сроками окупаемости 3-5 лет (в зависимости от производительности по сырью) с начала эксплуатации.

Нами изготовлена опытно-экспериментальная установка термокаталитической конверсии углеводородного газа (природного, нефтяного попутного, низконапорного) с последующим жидкофазным каталитическим синтезом жидких углеводородов состава С530.

В настоящее время зарубежными компаниями эксплуатируются и строятся десятки предприятий по технологии GTL, использующие в качестве сырья уголь или углеводородный газ. Практически все они имеют общий недостаток - жесткие параметры ведения процесса (давление, температура) и, как следствие, высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Основное отличие нашей технологии от применяемой зарубежными компаниями состоит в значительном снижении ее стоимости, достигнутой за счет применения оригинальных технологических решений, среди которых стоит выделить:

- использование оригинальной технологии конверсии метана;
- применение многофункционального катализатора Фишера-Тропша с оригинальным носителем;
- снижение рабочего давления по всему технологическому процессу комплекса до 6 бар;
- использование аппаратного оборудования серийно выпускаемого отечественными предприятиями;
- адаптирование процесса к рабочим условиям существующих систем сепарации нефти и газа;
- отсутствие в технологической схеме станции разделения воздуха.

Аппаратурное оформление процесса максимально адаптировано к использованию на удаленных месторождениях нефти, а также в условиях эксплуатации Крайнего Севера.

Целью настоящего проекта является внедрение технологии GTL для переработки ПНГ и низконапорного нефтяного газа (ННГ)  в жидкие стабильные углеводороды состава С530  на отдаленных месторождениях.


Теоретические основы процесса GTL
Назначение процесса. Основное назначение синтеза Фишера-Тропша (СФТ) - получение смеси стабильных жидких углеводородов с заданным составом и свойствами.

Сырьё процесса. Сырьем СФТ являются углеводородные газы различного происхождения, такие как:

  • природный газ;
  • низконапорный природный газ (ННГ);
  • попутный нефтяной газ (ПНГ);
  • шахтный метан;
  • попутные газы нефтепереработки, например, от подогрева нефти, мазута и других нефтепродуктов
  • коксовый и подобные ему процессные газы;
  • газы газификации твердых органических топлив (угля, торфа, сланцев и т.п.).

Наиболее предпочтительным сырьем, с точки зрения максимального выхода товарной продукции (до 700 г/нм3 исходного газа), являются ННГ и ПНГ, вследствие содержания в их составе углеводородов состава С3+.

Продукция процесса. В зависимости от состава сырья, режима работы, на установках GTL можно получать широкий набор продуктов. На сегодняшний день наиболее оптимальным является получение так называемой "синтетической нефти".  По фракционному составу "синтетическая нефть" представляет собой смесь бензино- керосино- газойлевых дистиллятов с пределами выкипания 62-350°C. Характерным отличием "синтез-нефти" от природной является отсутствие нежелательных примесей таких как:

  • сероводород, меркаптаны, гетероциклические соединения;
  • ароматические соединения, в т.ч. полициклы.

Химический состав "синтез-нефти" в основном представлен углеводородами парафинового ряда нормального и изо-строения с длинной цепочки от 5 до 30 атомов углерода, олефиновыми углеводородами, кислородсодержащими соединениями (спирты, альдегиды, карбоновые кислоты).  При необходимости "синтетическая нефть" может быть переработана в моторные топлива (бензин, дизельное топливо) путем ректификации. Моторные топлива, полученные данным образом, полностью соответствуют стандарту Евро-4.

Химические основы процесса. Процесс получения СЖУ из углеводородных газов можно рассматривать как трехстадийный.

Первая стадия - подготовка сырья (при необходимости). При использовании в качестве сырья ПНГ  в  составе могут содержаться нежелательные компоненты - сероводород, меркаптаны.

Вторая стадия - получение синтез-газа. При использовании в качестве сырья "жирных" газов, таких как ПНГ или ННГ процесс проводится в 2 ступени в одном реакторе:

  • 1- я ступень. Предварительный каталитический гидрокрекинг гомологов метана в присутствии водяного пара.

  СnH+ nH2O ↔ nCO + ((2n+m)/2)H2 - Q;
  СnH2n+2 + (n-1)H↔ nCH+ Q;

  • 2-я ступень. Каталитическая конверсия метана в синтез-газ - смесь водорода Н2 и оксида углерода (II) - СО с определенным процентным соотношением.
          СH4 + H2O ↔ CO + 3H2 - Q;
          СH4 + (0,5)О↔ CH + 2Н2+Q;
    Оба процесса протекают в автотермическом режиме.

Третья стадия - синтез жидких углеводородов из смеси СО и Н2.  Гидрирование осксида углерода (II) протекает преимущественно по схемам:
    nCO+2nH2 ↔ CnH2n+H2
  2nCO+nH2 ↔ CnH2n+nCO2 
      СnH2n+ H2 ↔ CnH2n+2 

Реакции синтеза ФТ являются экзотермическими, т.е. идут с выделением тепловой энергии. Для съема избыточного тепла применено водяное охлаждение реактора  с выработкой водяного пара. Равновесное количество водяного пара подается в реактор конверсии сырьевого газа.