ATR - Creon

реклама
Технологии производства
синтез-газа компании Хальдор
Топсе для процессов
переработки газа в
синтетическое жидкое топливо
(СЖТ)
Мария Яновская
Московское представительство
Хальдор Топсе А/О
План презентации
•
Опыт первоначальной эксплуатации первой
промышленной установки СЖТ в Катаре
(ORYX): 2 х 17000 баррелей/сутки
•
Автотермический риформинг Топсе оптимальная технология подготовки синтезгаза для СЖТ.
Блок-схема любого процесса
производства синтетических жидких
продуктов из природного газа
Воздух
Разделение
воздуха
Кислород
Природный
газ
Производство
синтез-газа
(Рецикл)
Сырец
Синтез
Рафинирование продукта
Товарный
продукт
Интеграция технологических процессов
для установк ORYX:
Природн.
газ
ATR:
Natural Gas
Пар/Углерод
Reforming
0.6
Рецикл отх.газ
Комбинация и
интеграция трёх
промышленных
технологий
Ин
те
гр
ац
ия
Синтезгаз
Уникальная
технология Ф -Т
компании Сасол
Парафины
Сырец
Product
ИЗОКРЕКИНГ
Work-up
Жидкое
топливо
Oryx: Основные характеристики
•
•
•
Сырьё
Природный газ
Производительность
2 x 17,000 баррелей/сутки
Используемые технологии
– Производство синтез-газа
Уст.разд.возд. Air Products
ATR
– Синтез Фишера-Тропша
Sasol
– Изокрекинг
Chevron
Структура собственности
Haldor Topsøe
51% Qatar Petroleum
49% Sasol Synfuels Int.
Ген.Подрядчик (EPC)
(Проектирование, Комплектация,
Строительство)
Technip, Italy
Title
Title
Image title
Place image here
Подготовительный период
•
“Во всех случаях успех определяется подготовкой, без
подготовки любое дело ожидает провал” – Конфуций
•
Компания Сасол имеет более чем 50-летний опыт в области
переработки угля и газа в жидкие продукты. За это время
компанией разработано 5 различных технологий, основанных
на реакции Фишера-Тропша с использованием как двухфазных,
так и трёхфазных реакторов
ORYX впервые использует ряд самых современных
технологических процессов. Неизбежные связанные с этим
риски были заранее оценены
Использован неоценимый опыт, полученный при эксплуатации
демонстрационной установки
На демонстрационной установке осуществлена интеграция
ATR риформинга с установкой синтеза по Фишеру-Тропшу
На демонстрационной установке также осуществлена
интеграция с установкой дальнейшей переработки
углеводородов и конденсата
•
•
•
•
Этапы отработки технологии
•
•
•
•
•
•
Теоретическая разработка конструкции реакторов
Лабораторные работы: исследование активности и
селективности катализаторов, моделирование отдельных
стадий технологического процесса на лабораторных
установках, позволяющее количественно описать процессы
смешения в аппаратах различного типа
4 масштаба моделирования
- лабораторные установки (г)
- пилотные установки (кг)
- демонстрационные (тонны)
- промышленные (сотни тонн)
Проверка стабильности катализаторов в продолжительных
промышленных испытаниях
Тестирование потребительских свойств продукта
Постоянное совершенствование катализатора в отношении его
активности и селективности
Осуществление проекта
•
Предварительный этап проектирования и
разработки проекта
План-график
•
•
ТЭО
6 месяцев
Предпроектная проработка (FEED)
12 месяцев
Объём
•
•
•
Полная оценка безопасности всех частей установки (HAZOP)
•
Анализ реалистичности, ремонтопригодности, надёжности
(RAM)
•
± 15% Оценка стоимости
Модель установки с завершённостью 10%
Полная динамическая модель всех отдельных частей
установки и их интеграции
Осуществление проекта
•
План-график:
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
15
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
22
КОМПЛЕКТАЦИЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ
6
СТРОИТЕЛЬСТВО
26
32
ПРЕДПУСКОВЫЕ
РАБОТЫ И ПУСК
STARTUP
•
•
39
В реальности были определённые задержки (в
основном на стадии проектирования)
Результат: Первый продукт поступит на рынок в первом
квартале 2007 г.
Хорошие новости - Установка работает !
•
•
•
•
После пуска во время первоначального периода эксплуатации
никаких поблем, связанных с технологией, обнаружено не было
Работа отделения производства синтез-газа полностью
соответствует предсказанным параметрам
• Огнеупорная футеровка
• Сероочистка
• Состав синтез-газа
Рабочие параметры реактора ФТ находятся в пределах
проектных значений
• Изотермические условия соблюдаются
• Система теплоотвода работает хорошо
• Активность катализатора ФТ соответствует ожидаемой
• Свойства взвешенного слоя равномерны (в соответствии с
предсказанием)
• Каталитическая система работает хорошо
Интеграция рецикла и в ATR работает хорошо
Предстоит сделать:
•
•
•
•
•
Более продолжительные испытания с полной
нагрузкой
Наладить в полном объёме переработку продукта
синтеза Фишера -Тропша
Обеспечить более устойчивую работу всех
вспомогательных систем (для обеспечения
бесперебойной работы установки)
Оптимизировать работу установки
Обеспечить преемственность накопленного опыта в
следующем проекте СЖТ большей мощности.
Накопленный опыт будет использован
в установках СЖТ нового поколения
Отделение производства синтез-газа
•
Технология
Автотермический риформинг (ATR)
Соотношение пар/углерод (S/C) 0.6
•
Предшествующие проекты
Установка переработки газа в Европе
(производ. эквивалентна
~3000 баррелей/сутки СЖТ)
Сасолбург, Южная Африка
(производ. эквивалентна ~2 x 8500
баррелей/сутки СЖТ)
Автотермический риформинг в
промышленной эксплуатации
Примеры внедрения
Компания
Технология
Продукт
Производительн.
Пуск
Эр Ликид
ATR
Синтез-газ
Конфиденциально
2002
Сасолбург
ATR
Синтез-газ
2 x 215 000 нм3/ч
2004
Орикс
ATR
СЖТ
2 x 17 000 Бар/сутки
2006
Эскравос
ATR
СЖТ
2 x 17 000 Бар/сутки
2008
Статойл
Двухстад.
Метанол
2 500 т/сутки
1997
Ар Рази
Двухстад.
Метанол
5 000 т/сутки
2008
Технологии риформинга Топсе
•
•
•
Предриформинг
•
•
•
•
Двухступенчатый риформинг
Трубчатая печь с огневым обогревом
Вторичный риформинг с кислородом или
воздухом
Автотермический риформинг (ATR)
Конвекционный риформинг (HTCR)
Теплообменный риформинг (HTER)
Установки синтез-газа для больших
производств
Сероочистка
Природн.газ
ПредОгневой
риформинг подогреватель
Технологический пар
Автотермический Производство
пара
риформинг
Экспорт пара
Отходящий газ Ф-Т (СО2-содерж.)
Кислород
Пит. котловая вода
Синтезгаз
Предриформинг
•
Адиабатический реактор, загруженный
высокоактивным никелевым катализатором
•
•
Расщепление всех высших углеводородов
•
Снижает расход кислорода в
автотермическом риформинге
Позволяет повысить температуру на входе
автотермического риформинга
Печь автотермического риформинга
Кислород
Природный газ
+ пар
Зона горения
CH4 + 1½O2
Горелка CTS
CO + 2H2O
Термическая и
каталитическая зоны
CH4 + H2O
CO + 3H2
CO + H2O
CO2 + H2
Синтез-газ
Моделирование автотермического
риформинга
Моделирование гетерогенного реактора
100
Конверсия CH4 (%)
Моделирование динамики потока
Конверсия CH4
80
60
40
20
0
0,00
Температура
0,20
0,40
0,60
0,80
Относительное положение на
катализаторной полке
1,00
Отделение производства синтез-газа
Основные этапы/Опыт эксплуатации
• Первая подача природного газа/пара/кислорода на
установку
Линия I
Август 2006
Линия II
Октябрь 2006
•
Нагрузка
между 50% и 75%
•
Время от “холодного” состояния
до начала экспорта синтез-газа
24 часа
Отделение производства синтез-газа
Основные этапы/Опыт эксплуатации
•
Первые впечатления от эксплуатации установки
– Установка легко пускается, останавливается и снова
выводится на режим
– Гибкость эксплуатации/надёжность
– Синтез-газ отвечает заданным требованиям
– Интеграция установки разделения воздуха//ATR и Установки
синтеза Фишера-Тропша/ATR успешна
– Установка адекватно реагирует на изменение нагрузки
Отделение производства синтез-газа
Основные этапы/Опыт эксплуатации
Предварительные итоги
•
Технология ATR с низким соотношением пар/газ и рециклом
отходящего газа Ф-Т является отличным выбором для отделения
газоподготовки для СЖТ применений
•
•
Продемонстрирована гибкость и надёжность эксплуатации
Создана хорошая основа для дальнейшего совершенствования
технологического процесса
Демонстрационная установка ATR
Задача: исключить сажеобразование
4.0
Соотношение H2/CO
CO2
=0
NG
3.0
CO2
= 0.2
NG
2.0
CO2
= 1.0
NG
1.0
0.0
0.0
1.0
2.0
Соотношение H2O/C
T вых. = 950°C
T вых. = 1050°C
Данные с
установки
Экономика процесса для больших
производств
Производство синтез-газа методом
автотермического риформинга
Продукт
Синтез-газ для низкотемпературного синтеза
по Фишеру-Тропшу
Метанол
H2O/C
0.6
0.4
0.6
0.4
Инвестиционный
индекс
100
96
100
93
Теплообменный риформинг
Пар
Природный газ
Кислород/воздух
ATR
Товарный газ
Теплообменный
риформинг Топсе
HTER-p
Интеграция теплообменного риформинга
в агрегат аммиака
HTER-p
Втор
ичн.
Котёлутилизатор
Втор
ичн.
Котёлутилизатор
Пучок двойных труб
Теплообменный риформинг HTER-p
•
•
•
•
•
Компактность
Снижение расхода
кислорода
Повышение
эффективности
Повышение
производительности
установок
Промышленная
эксплуатация в ЮАР
Теплообменный риформинг в ЮАР
Газ богатый CH4
До
реконструкции
Пар
Газ богатый CH4
После
реконструкции
Пар
HTER-p
Кислород
Кислород
ATR
ATR
Пар
Пар
Продукт
Пар
Котёл
По газу CH4 : 100
По продукту: 100
Соотношение O2/C: 0.54
Производство пара: 100
Продукт
Котёл
По газу CH4 : 133
По продукту : 134 (сух.)
Соотношение O2/C: 0.43
Производство пара : 54
Выводы
•
С пуском установки Oryx промышленная
технология СЖТ стала реальностью
•
Компания Хальдор Топсе продемонстрировала
высокую степень готовности комплекса
технологий риформинга углеводородного сырья
для производства синтез-газа для превращения
газа в жидкие продукты.
Скачать