Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского Наименование проекта: “Глубокая переработка природных и попутных нефтяных газов для получения экономически важных продуктов нефтехимического синтеза” Май, 2015 Какую проблему мы решаем По запасам природного газа Казахстан занимает 15-е место в мире и 4-е место в СНГ. Добываемый попутно с нефтью газ, как правило, сжигается на месторождениях или, в лучшем случае, после предварительной подготовки используется на собственные нужды. Данный проект направлен на разработку новых конкурентоспособных высокоэффективных наноразмерных катализаторов для глубокой переработки природных и попутных нефтяных газов для получения экономически важных товарных продуктов. 3 І. ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА, ВОДОРОДА И ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ (селективное окисление, парокислородная конверсия) Синтез-газ – важнейший продукт нефтехимии который может использоваться как целевой продукт, либо как основа для получения спиртов, углеводородов, ДМЭ. Нами получен синтезгаз с соотношением Н2:СО = 2:1 с селективностью до 100% при высоких скоростях W = 0,9106 ч-1. Возможно получение Н2 до 79% из С3-С4 алканов. Образующийся Н2 представляет и самостоятельный интерес в качестве топлива будущего. Замена части топлива на Н2 повышает эффективность сжигания топлива ТЭЦ, газовых турбин. Показано, что добавка 5-15% Н2 к бензину позволяет снизить концентрацию СО, NО и углеводородов в отработанных газах автотранспорта и уменьшить расход бензина на 20-30%. К таким же результатам приводит введение 4-5% Н2 к дизтопливу. Синтез-газ используется в металлургии для закаливания металлов, в качестве восстановительной смеси. Преимущества Известно - Селективность = 100% при объемной скорости до 300.103 ч-1 - Одностадийный процесс - Низкопроцентный наноразмерный катализатор без благородных металлов, либо 0,2-1,0% Pt-Ru на металлическом блочном носителе - Четкое соотношение Н2:СО = 2, оптимальное для дальнейших промышленных синтезов методом ФишераТропша - Без зауглероживания - Стабильность работы -Стоимость катализатора ~ 18-20 тыс $/т - Имеется 3 Инновационных патентов РК (№26765, №4, 15.04.2013г., №27010, №6, 14.06.2013г., №21683, №9, 15.09.2009). - Неселективный промышленный процесс паровой конверсии при объемной скорости 20.103 ч-1 - 2-х стадийный процесс разработанн в ИК СО РАН на PtNiLa катализаторе (полученный синтез-газ используется в качестве добавки в бензиновое или дизельное топливо) - Американский Pt-Pd-Rh катализатор (фирма Энгельгард, используется для получения водорода в топливных элементах) - В промышленности при паровой конверсии соотношение Н2:СО меняется - Зауглероживание - Стоимость катализатора ~ 22-25 тыс $/т II. ПОЛУЧЕНИЕ ОЛЕФИНОВ (ЭТИЛЕН) Основные результаты. Разработаны низкопроцентные термически устойчивые составы нанесенных катализаторов на основе полиоксидных соединений Мо и W для процесса окислительной конверсии С1-С4 алканов в олефины. Преимущества Известно - Низкопроцентный полиоксидный катализатор на синтетических и природных носителях - Стоимость катализатора ~ 4-6 тыс $/т -Стабильность работы -- Имеется предпатент РК № 9131, предпатент РК № 9132, предпатент РК № 14670, предпатент РК № 14671. В промышленности получают пиролизом в смеси с сопутствующими продуктами. - Стоимость катализатора ~ 8 тыс $/т III. Получение кислородсодержащих продуктов Основные результаты. Получен формальдегид из метана в одну стадию при 650оС . В отличие от существующего метода исключаются стадии получения синтез газа и метанола. Существующий на данный момент способ: СН4 СО + Н2 СН3ОН СН2О Метан Синтез-газ Метанол Формальдегид Предлагаемый способ получения: СН4 СН2О Метан Формальдегид Преимущества - Менее энергоемкий одностадийный процесс - Стоимость катализатора ~ 4-6 тыс $/т - Стабильность работы -В Казахстане нет собственного производства формальдегида -- Имеются Патент РК № 5748 , Патент РК № 8272 , Патент РК № 9622 . Известно -Многостадийный через получение синтез-газа и метанола - Стоимость катализатора ~ 20-23 тыс $/т IV. ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ БЕСПЛАМЕННОЕ СЖИГАНИЕ ДО СО2 С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА И ПОДКОРМКИ РАСТЕНИЙ Результаты. Разработаны активные, термически устойчивых до 1473K Mn-содержащие катализаторы, модифицированные элементами II и III групп, для сжигания метана и пропанбутановой смеси в воздухе до СО2. Полученные результаты указывают на возможность практического использования MnРЗЭЩЗЭ катализаторов для утилизации бедных смесей метана и пропан-бутана с получением тепла. СО2 можно использовать для подкормки растений и создания инертной атмосферы с целью хранения овощей и фруктов. Проведены предварительные испытания в теплицах Джамбульской обл. Преимущества - Разработанный полиоксидный катализатор без благородных металлов не уступает Российскому - Беспламенное сжигание метана является перспективными, т.к. позволит решить экологические проблемы – более низкие температуры (от 700оС), что исключает образование оксидов азота. - Стоимость катализатора ~ 22-24 тыс $/т - Стабильность работы - Имеется патент РК № 18606 Известно - Россия: Pt-Pd катализатор -Стоимость катализатора ~ 28 тыс $/т -ИК СО РАН внедрил 4 года назад теплогенераторы в теплицы: урожайность повысилась на 20-30%. Стабильно работает в течение 4 лет. -Возможно использование в качестве обогревателей в производственных помещениях. Разработка и реализация катализаторов для одностадийной переработки природных, попутных и нефтяных газов в ценные продукты нефтехимии Проблема: утилизация природного, попутного газов, разработка катализаторов и способов получения промышленно важных товарных продуктов из алканов. Бизнес-модель Показатели Объем продаж в ед., тонн Цена за тонну, тыс.тенге Доход, тыс.тенге 1 год проекта 2 год проекта 3 год проекта далее 5 10 12 15 9 662 9 662 9 662 9 662 48 308 96 616 115 940 144 925 Инвестиционная оценка Сумма инвестиций, тыс. тенге – 149 000 Назначение инвестиций – опытно промышленные испытания и производство катализаторов (4 направления) Длительность инвестиционной фазы, мес. Ставка дисконтирования, % - 27 Чистая текущая стоимость (NPV), тыс. тенге – 214 691 Внутренняя норма доходности (IRR), % - 61 Срок окупаемости дисконтированный (DPBP), лет - 3 Индекс доходности (PI) – 1,44