Презентация к докладу И.В.Седова
реклама
Перспективы развития технологий глубокой переработки природных и попутных нефтяных газов С.М. Алдошин, В.С. Арутюнов, В.И. Савченко, И.В. Седов, П.К. Берзигияров Стратегические вызовы для нефтегазовой отрасли России СТАРЫЕ ВЫЗОВЫ • НИЗКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И НИЗКАЯ ДОЛЯ УГЛУБЛЯЮЩИХ ПРОЦЕССОВ (72%) • ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИМПОРТА ТЕХНОЛОГИЙ И КАТАЛИЗАТОРОВ • НИЗКАЯ ГЛУБИНА ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗА, НИЗКАЯ ВОВЛЕЧЕННОСТЬ В ПЕРЕРАБОТКУ ПРИРОДНОГО И ПОПУТНОГО ГАЗА • НИЗКАЯ ДОЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОЙ ПРОДУКЦИИ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДОВ, ИМПОРТОЗАВИСИМОСТЬ ОТ УКАЗАННЫХ ПРОДУКТОВ ИСТОЧНИК: МИНЭНЕРГО РОССИИ, ИНЭИ РАН Глубокая переработка углеводородного сырья в продукты с высокой добавленной стоимостью Углеводородное cырье Нефть Природный газ Попутный нефтяной газ Продукты первичной нефтегазопереработки Метан Этан Пропан Бутаны Фракции переработки нефти + 200 – 400 долл./т Базовые продукты нефтегазохимии Этилен Пропилен Ароматические соединения Синтез-газ Метанол + 500 – 1000 долл./т Нефтехимикаты Кислоты Альдегиды Кетоны Гликоли Сложные эфиры Мономеры Прочие + 1000 – 1500 долл./т Прирост добавленной стоимости Товарные продукты Пластмассы Синтетические волокна Синтетический каучук Синтетические смазочные материалы Синтетические смолы Синтетические моющие средства Лакокрасочные материалы и др. + 1500 – 2500 долл./т ХХ век был веком нефти и нефтехимии Благодаря огромным ресурсам газа и новым технологиям их добычи XXI век неизбежно будет веком газа и газохимии Современные промышленные технологии переработки природного газа в подавляющем большинстве основаны на его предварительной конверсии в синтез-газ Известные на настоящий момент процессы газохимии Удельные капвложения в традиционные GTL-процессы на порядок выше, чем в нефтехимии Pearl GTL (Qatar) Мощность 140 000 bpd Инвестиции >24 млрд долл. (>$170 000 за bpd) Escravos GTL (Nigeria) Мощность 34 000 bpd Инвестиции >8.4 млрд долл. (>$250 000 за bpd) Из-за необходимости огромных инвестиций в ближайшее время не ожидается существенного прироста производства GTL Капитальные затраты традиционных GTL-процессов Очистка Удельные капзатраты, долл./т. продукции в год 7000 Синтез CH3OH 6000 Удельные капзатраты при традиционных технологиях получения GTL или метанола 5000 резко возрастают с уменьшением объема производства Обессеривание Компремирование 4000 Паровой риформинг 3000 2000 Доля различных процессов в себестоимости метанола 1000 0 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 Производите льность, тыс. т./год 3 500 4 000 Основные направления развиваемых новых газохимических технологий 1. Увеличение эффективности конверсии углеводородов в синтезгаз 2. Создание технологий GTL, не требующих предварительной конверсии углеводородов в синтез-газ Конверсия природных и попутных газов в синтез-газ на основе объемных матричных горелок Зависимость температуры поверхности матрицы от коэффициента избытка воздуха для плоской матрицы (1) и объемной матрицы (2). Точки – эксперимент, кривые - расчет. Матричная конверсия природных и попутных газов в синтез-газ Преимущества: • Не требуется внешних источников тепла или энергии; • Сырье - углеводороды практически любого состава, включая низкокалорийные газы с высоким (до 60%) содержанием СО2; • Большой диапазон допустимой производительности; • Компактность (удельная термическая мощность 30 Вт/см2, объемная производительность по синтез-газу – 3000 м3/ч); Экспериментальный стенд с риформером ИПХФ РАН Альтернативные GTL-технологии переработки газового сырья без стадии получения синтез-газа. ТРАДИЦИОННЫЕ GTL ТЕХНОЛОГИИ I. Окислительная стадия Природный или попутный газ Получени е синтезгаза II. Каталитическая стадия Синтез-газs Co, Fe Синтез ФишераТропша Синтетическая нефть III. Стадия гидрокрекинга Гидрокрекинг АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ I. Окислительная стадия Природный или попутный газ II. Каталитическая стадия Метанол, Окислитель этилен, СО -ная конверсия Pd, Rh, Ir, Ru Карбонилиров ание Продукты Нафта Керосин Дизель Смазочные масла Воски Процесс парциального окисления природного газа в метанол. Raw methanol Oxidant Воздух (Air) Метанол Преимущество: Увеличение конверсии при низкой концентрации O2 и низкой температуре за счет распределенной подачи O2. Natural Газ Gas Реактор парциального окисления природного газа с дробной подачей воздуха и газовым охлаждением Воздух Реакционная секция Воздух Пар Воздух Реакционная Пар секция CH4 Реактор-генератор парциального окисления природного газа с дробной подачей воздуха и генерацией пара Смеситель Вода Паро Смеситель генератор Вода ПароСмеситель генератор Отходящий газ Карбонилирование метанола, этилена и CO с получением гаммы продуктов с высокой добавленной стоимостью Уксусная кислота Метилацетат Метанол + CO Производство реагентов для повышения нефтеотдачи пластов Производство мономеров Пропаналь Диэтилкетон Олигокетоны 220 – 330 100 – 200 Давление, атм 20 – 30 10 – 60 Катализаторы Co, Fe PGM Удельная активность катализаторов, кг/кг∙ч Метилпропионат Этилен + CO Карбонилирование в присутствии катализаторов PGM Температура, 0С Этилидендиацетат Винилацетат Синтез ФишераТропша Параметр «Зеленые» растворители Необходимость дополнительной стадии (гидрокрекинг) Гибкость по ассортименту продукции Капиталовложения (US$) 1– 0.3 (традиционные) 2 (микроканальные) требуется 250 – 400 (Rh, гидроформилирование) не требуется отсутствует высокая ˃ 150 000 US$/bpd ~ 50 000 US$/bpd Переработка жирных и попутных нефтяных газов с получением газа с высоким метановым индексом Исходный углеводородный газ, м3/ч Всего: Получаемые продукты 1000 Состав (% об.): метан 82 этан 6 пропан 8 бутан 4 Метановое число ~ 54 ________________________ Техн. кислород, м3/ч 250 Углеводородный газ с повышенным метановым индексом, м3/ч Жидкие продукты, кг/ч Всего: 1060 Всего: 185 Состав (% об.): метан этан пропан СО Н2 Примеси Метановое число 78,9 3,5 0,7 11,9 2,0 3,0 ~ 84 1.Метилпропионат (98%) 170 2.Метанол 15 Экспериментальная установка переработки ПНГ с получением газомоторного топлива с высоким метановым индексом Пилотная установка производительностью 20 м3/ч. Конверсия С5-С7 углеводородов от Т 1,0 Конверсия 0,8 Гептан 0,6 Гексан 0,4 Пентаны Основные продукты: C2H4, CO, CH4, H2 0,2 0,0 500 550 600 650 700 750 800 о Т, С 850 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК: внедрение инновационных технологий в отраслях ТЭК
