天然气合成油技术

GTL 燃料：天然气制油技燃料：天然气制油技术术 以天然气为原料合成油品和化学产品的尝试早已在西方进行，尤以壳 牌公司为代表的开发生产的天然气制油(GTL)一种燃性佳、污染小，洁净、 无色的合成燃料而著称。就目前来说，GTL 还是一种特殊的燃油，它不是从 传统的石油提炼出来的，而是把天然气转化成清洁且便于运输的燃料，它像 矿泉水一般清澈，有股淡淡的石蜡的味道，要是不小心滴到衣服上，它不会 损坏衣物的质地，也不会留下什么痕迹。它没有毒，甚至可以食用，为此它 得到了食品药物监督管理部门的资质认可。当今拟建的天然气炼油厂的合 成燃料生产能力为 4500 万吨/a 以上，积极倡导天然气炼油技术的英荷壳牌 公司，为此已在阿根廷、澳大利亚、埃及、伊朗、印尼等地投资了超过 60 亿 美元；同时，埃克森美孚、萨索尔、雪佛龙及 Syntroleum 等大公司也积极着 手该技术的开发工作。预计今明两年，雪佛龙在尼日利亚投资的炼油厂和萨 索尔在卡塔尔的炼油厂将相继投产。壳牌公司的天然气炼油厂已在马来西 亚生产运行了，优良的合成油产品的生产能力为 56 万吨/a，其中高附加值 的特殊油和中间馏份油产品各占一半。 壳牌天然气制油技术(GTL)是根据上个世纪 20 年代形成的煤液化技术 进行开发的：将天然气部分氧化，得到氢气和一氧化碳混合物的合成气，再 将合成气合成为液体碳氢化合物。液体碳氢化合物经过进一步处理，就可以 生成作为交通燃料和化工原料的各种合成油。它的一大优势在于，现有的柴 油发动机无需作任何改造就可以使用这种燃料。GTL 燃料也可以根据适当 的比例与标准柴油混合使用。由于不含硫，使用 GTL 燃料可以很大程度上 降低尾气排放。上个世纪 70 年代出现的石油危机，是促使壳牌进行天然气 制油技术(GTL)研究与开发的一个重要契机，从那时起，GTL 燃料就成为壳 牌未来交通燃料的一个重要组成部分。 理论上天然气炼油工艺技术原理包括合成气生产和费托合成两个过程。 前者分气相部份氧化法(POX)和甲烷蒸汽转化法(SMR)两种，以及将 POX 和 SMR 合成为一个工艺过程进行的已工业应用的自热转化法(ATR)，其优 点是反应温度低、耗氧量少，H2:CO 分子比为 2:1，正适合于费托合成。 Syntroleum 工艺是采用专有的 ATR 自热转化反应器，以空气来取代纯氧， 使天然气转化为合成气，无需空气分离装置，该过程是在热平衡下进行的， 无需传热系统，所生成的合成气 H2:CO 为 2:1，而且可用蒸汽加入量来进行 调节，不会产生烟炱。费托合成工艺是在缓和温度 200300和缓和压力 1.04.0MPa 下，用铁剂或钴剂催化剂进行的(萨索尔的淤浆法镏分油工艺 是在低温低压下进行的)，其单程转化率较低，需气体循环以提高产品的总 收率。产品烃类的链长决定于反应温度、催化剂和反应器类型。Syntroleum 公司的高活性钴剂生产的合成油，主要是均匀的直链烃，甲烷收率小于 10%， 其产品尚要经过缓和加氢精制和加氢裂化才能生产合成油，这种高活性钴 催化剂指在提高产品的阿尔法值，亦即提高石蜡烃的选择性。实际上可达到 的阿尔法值为 0.900.94，较高的阿尔法值可使中间镏分油收率达到 80%。 Sytroleum 工艺生产的 S-2 合成燃料基本不含硫(1ppm)，不含芳烃， 饱和烃含量大于 99%，十六烷值可达 73.6，十六烷指数为 74.1，相对密度也 低(0.7715)，浊点-23。美国西南研究所对萨索尔淤浆法合成的柴油所进行 的发动机排放比较试验结果表明，天然气费托合成柴油比普通柴油可减少 CO、NOX 等污染物的排放量，如减少 59%的未燃烃类，33%的 CO，28%的 NOX 和 21%的颗粒物质。费托合成工艺除生产合成燃料外，还可生产合成 润滑油和一系列专用的化学产品。其中的 C10C13 石蜡烃可生产直链烷 基苯，可用作合成洗涤剂原料。所生产的水白色润滑油可用做高特性能润滑 油的基础油或特殊化学品，其粘度指数高达 140145，挥发性也低，预计此 产品将很快进入市场。 我国目前由于天然气还属紧缺的能源物资，虽然 200