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天然气制合成油技术
钱伯章
【期刊名称】《石油知识》
【年(卷),期】1999()6
【摘要】世界确认天然气储量已从1971年50万亿m^3增长到1997年145万亿m^3,年均增长率4%。
尽管天然气的需求量快速增加,但可供应的天然气的增加量远远超过市场需求,1997年世界天然气生产量约2.3万亿m^3。
从天然气经合成气制取合成油,亦即天然气转化为液体(GTL)技术已成为当今石油、天然气工业界的热门话题。
GTL技术由合成气生产、费—托法合成和产品精制三部分组成。
【总页数】2页(P32-33)
【关键词】天然气;合成油;合成气;液化天然气;GTL
【作者】钱伯章
【作者单位】上海高桥石化公司炼油厂
【正文语种】中文
【中图分类】TE646
【相关文献】
1.天然气转化合成气制油技术获突破 [J], 河南日报
2.天然气合成油技术的现状及发展趋势--预计2006年开始,全球将涌现数量更多、规模更大的商业性天然气合成油项目 [J], 史宇峰
3.天然气制合成油(GTL)技术的工业化进展及发展趋势 [J], 高振;侯建国;王秀林;宋
鹏飞;张瑜
4.天然气制合成油技术进展 [J], 纪汉亮
5.GTL工业史上一次重大的技术突破 BP天然气制合成油技术在示范装置获得成功[J], 庞晓华
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天然气化工利用现状天然气化工利用现状中国石油大学重油实验室中国石油大学重油实验室近年来随着世界各国对天然气的广泛重视得到较快发展，天然气化工逐渐成为化学工业的一大支柱。
目前，全球天然气化工年消耗量约占世界消费量的5%，天然气化工一次加工品总产量在11.6亿吨以上，其中包括合成氨、甲醇、乙炔、甲烷氯化物、甲醛和醋酸乙烯等，用途几乎涉及国民经济各个领域。
目前，我国天然气消费量占一次能源消费总量的3%左右，主要用于化工、工业燃料、城市燃气和发电四大行业，分别占34%、29% 、23%和14%，其中以天然气为原料的合成氨和甲醇生产能力分别占其总能力的20%和25%。
全球主要天然气化工产品的生产能力统计数据表明，合成氨产能最大，其次是甲醇。
据统计，目前世界上约有84%的合成氨、90.8%的甲醇、39%的乙烯（含丙烯）及其衍生产品是用天然气和天然气凝析液为原料。
据统计，目前世界上约有84%的合成氨、90.8%的甲醇、39%的乙烯（含丙烯）及其衍生产品是用天然气和天然气凝析液为原料。
的乙烯（含丙烯）及其衍生产品是用天然气和天然气凝析液为原料。
世界范围内的天然气田规模小的占90%以上，而且天然气田大多在人迹稀少的边远地区，因此甲醇由于原料路线不合理而且生产规模小，因此甲醇由于原料路线不合理而且生产规模小，故缺乏竞争力，故缺乏竞争力，故缺乏竞争力，难以进一步扩大甲醇下难以进一步扩大甲醇下游产品的生产游产品的生产。
建设大型甲醇工厂也有制约因素：一是天然气价格，直接影响甲醇竞争力，二是甲醇消费市场和气源产地的矛盾二是甲醇消费市场和气源产地的矛盾。
所以天然气的利用必须开发新的途径，天然气化工利用新过程开发，首先应该明确新技术开发的切入点首先应该明确新技术开发的切入点。
天然气转化制备合成油技术是近期国外各大石油公司研究开发的热点各大石油公司研究开发的热点。
天然气化工由于天然气主要成分是甲烷，分子结构非常稳定，可开发的下游化工产品少。
天然气转化成柴油的原理天然气转化为柴油是通过一系列化学反应实现的。
该过程一般可以分为三个步骤：天然气重整、合成气制备和合成柴油催化加氢。
天然气重整是将天然气中的甲烷（CH4）转化为合成气的过程。
这个过程中，甲烷首先与水蒸气发生水煤气反应，得到一氧化碳（CO）和氢气（H2）。
化学反应方程式为：CH4 + H2O →CO + 3H2。
然后，在催化剂的作用下，气相中的一氧化碳和氢气还原为二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）。
而这个反应的方程式是：CO + H2O →CO2 + H2。
在天然气重整的过程中，产生的合成气（氢气和一氧化碳的混合物）进一步用来制备合成气。
合成气制备是指通过一系列反应将合成气转化为可用于生产柴油的化合物。
该过程中，合成气通过催化剂，如氧化铬（CrO3）或氧化铜（CuO）等，进行气相氧化反应，生成一系列有机氧化物，如甲醇（CH3OH）、甲醛（CH2O）和醋酸（CH3COOH）。
这些有机氧化物是进一步制备柴油的重要中间体。
最后一个步骤是合成柴油催化加氢，将有机氧化物转化为柴油。
此步骤中，催化剂通常采用脱水铝酸（Al2O3）、镍（Ni）或钼（Mo）等金属催化剂。
通过加氢反应，有机氧化物发生去氧、去水的反应，生成一系列烃类化合物，如烷烃、烯烃和芳香烃。
这些产物就是合成柴油的组成部分。
总的来说，天然气转化为柴油的原理是通过一系列反应将甲烷转化为合成气，然后将合成气制备为有机氧化物。
最后，通过催化加氢反应，将有机氧化物转化为柴油。
这个过程中的化学反应涉及到催化剂、高温和高压等条件的控制，以及反应物和产物的多相状态转换。
天然气转化为柴油的工艺在能源利用和环境保护方面具有一定的优势，但也需要注意对催化剂的选择、反应条件的控制等技术问题。
天然气重整催化剂空速-概述说明以及解释1.引言1.1 概述天然气重整催化剂是用于将天然气转化为合成气的关键催化剂。
合成气是一种重要的工业原料，可用于制备合成油、化学品和燃料等。
天然气重整催化剂能够在高温和高压条件下，将天然气中的甲烷和水蒸气进行反应，生成一氧化碳和氢气。
这个反应过程被称为重整反应，是合成气的主要生产方式之一。
天然气重整催化剂的关键成分是镍，它具有良好的催化性能和热稳定性。
该催化剂能够在相对较低的温度下实现高效的重整反应，从而提高合成气的产率和纯度。
同时，天然气重整催化剂还能抑制副反应的发生，提高整个反应过程的选择性，减少能源的浪费和环境污染。
在天然气重整催化剂的选择和设计中，催化剂的空速是一个重要的考虑因素。
空速是指单位时间内通过催化剂床层的气体流量，通常以体积或质量的形式表示。
适当的催化剂空速可以保证反应过程的高效进行，同时避免过高的空速可能引起的催化剂烧结和损耗。
在实际应用中，天然气重整催化剂的空速选择需要综合考虑反应速率、催化剂的性能和设备的限制等多个因素。
过低的空速可能导致催化剂床层内的反应不能充分进行，降低合成气的产率和纯度；而过高的空速则可能引起催化剂颗粒的磨损和催化剂床层的烧结，从而影响催化剂的稳定性和使用寿命。
因此，在天然气重整催化剂的应用和设计中，合理选择和控制催化剂的空速是非常重要的。
通过合适的实验和计算方法，可以确定最佳的催化剂空速范围，以确保反应的高效进行，并实现催化剂的长期稳定运行。
1.2 文章结构文章结构是指将文章的内容按照一定的逻辑顺序进行组织和安排，以确保文章的逻辑性和易读性。
在本文中，我们将按照以下结构组织文章：2.正文2.1 第一个要点在这一部分，我们将介绍天然气重整催化剂的概念、特性和应用。
首先，我们将详细解释天然气重整催化剂的定义和原理，包括其在天然气加工中的重要性和作用。
其次，我们将介绍天然气重整催化剂的组成和结构，包括其常见的载体材料和活性组分。
炼油技术炼油工业是我国石油工业中非常重要的一环，是我国国民经济和安全保障的重要支柱产业。
在世界范围内，原油的加工能力在不断的提升，但是炼厂的数量却在不断的减少，这说明炼厂的规模在趋于大型化。
而原油中的重油和低硫原油的产量也在增加，炼油厂装置构成趋向于加工重质含硫原油，深度加工以提高轻质油收率，采用清洁生产工艺生产清洁燃料，实现炼油化工一体化。
近年来，国内外炼油技术围绕环境保护和提高经济效益，主要在清洁燃料升级换代、润滑油基础油升级换代、深度加工多产轻质油品等方面进行研究与发展，以下是目前主要炼油技术概论：1、加氢裂化技术加氢裂化是当今最受青睐的一项先进炼油技术。
它以减压重瓦斯油、催化循环油、焦化重瓦斯油为原料，生产芳烃料(石脑油)、喷气燃料、超低硫柴油、裂解生产乙烯的原料和Ⅲ类润滑油基础油的原料(尾油)。
加氢裂化优点是能将劣质石油馏分转化为高附加值产品，可以生产催化裂化所不能生产的优质催化重整石脑油和优质航空煤油，从而弥补催化裂化的不足。
近年来加氢裂化技术的进展，主要是开发加氢裂化新工艺（如UOP公司的HCycle工艺和 APCU工艺），适应不同炼厂的需要，同时进一步提高催化剂的活性、选择性和稳定性，降低操作压力，减少氢消耗，进一步提高经济效益。
2、渣油／重油加工技术减少重燃料油生产是当今世界炼油工业的发展趋势。
尽管目前催化裂化单炼和掺炼渣油的能力已占到催化裂化总能力的25％以上，但并不是所有的渣油都能通过催化裂化加工。
如果渣油的残炭质量分数>10％、金属的质量分数>(1．0—1．5)×10-4，渣油加氢处理／催化裂化组合装置也难以承受越来越高的催化剂费用和越来越长的停工时间。
加上轻质油品需求增长、轻质原油和重质高硫原油价差扩大、重质含彤高硫原油供应的比例扩大等因素，特别是延迟焦化能够加工廉价的重质高硫高金属渣油和焦化汽油经过加氢后还能用作裂解生产乙烯的原料，因而延迟焦化就成了渣油加工最受欢迎的技术，成为许多炼油厂优选的渣油加工方案。
GTL燃料：天然气制油技术
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200～300℃和缓和压力1.0～4.0MPa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0.90～0.94，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C10～C13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140～145，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2009年天然气产量已达700多亿方，但主要作为民用燃料和发电，少部分作为化工原料，不具备进行气制油的条件。
在提倡节能减排、绿色低碳生活的今天，GTL燃料需要了解并加以关注。
