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 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 СТАРЫЕ ВЫЗОВЫ ИСТОЧНИК: МИНЭНЕРГО РОССИИ, ИНЭИ РАН

Глубокая переработка углеводородного сырья в продукты с высокой добавленной стоимостью

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 bpd Инвестиции >24 млрд долл. (>$ за bpd) Escravos GTL (Nigeria) Мощность bpd Инвестиции >8.4 млрд долл. (>$ за bpd) Из-за необходимости огромных инвестиций в ближайшее время не ожидается существенного прироста производства GTL

Удельные капзатраты при традиционных технологиях получения GTL или метанола резко возрастают с уменьшением объема производства Капитальные затраты традиционных GTL-процессов Доля различных процессов в себестоимости метанола Компремированиме Паровой риформинг Синтез CH 3 OH Очистка Обессериваниме

Основные направления развиваемых новых газохимических технологий 1. Увеличение эффективности конверсии углеводородов в синтез- газ 2. Созданиме 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.

Преимущества: Не требуется внешних источников тепла или энергии; Сырье - углеводороды практически любого состава, включая низкокалорийные газы с высоким (до 60%) содержанимем СО 2 ; Большой диапазон допустимой производительности; Компактность (удельная термическая мощность 30 Вт/см 2, объемная производительность по синтез-газу – 3000 м 3 /ч); Матричная конверсия природных и попутных газов в синтез-газ Экспериментальный стенд с риформером ИПХФ РАН

Синтез-газs II. Каталитическая стадия попутный газ Co, Fe Природный или I. Окислительная стадия попутный газ Природный или Метанол, этилен, СО Pd, Rh, Ir, Ru ТРАДИЦИОННЫЕ GTL ТЕХНОЛОГИИ АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Получени е синтез- газа Синтез Фишера- Тропша Гидро- крекинг Окислитель -ная конверсия Карбонилиров аниме III. Стадия гидрокрекинга Синтети- ческая нефть Нафта Керосин Дизель Смазочные масла Воски Продукты I. Окислительная стадияII. Каталитическая стадия Альтернативные GTL-технологии переработки газового сырья без стадии получения синтез-газа.

Реактор-генератор парциального окисления природного газа с дробной подачей воздуха и генерацией пара CH 4 Воздух Реакционная секция Отходящий газ Пар Вода Паро генератор Процесс парциального окисления природного газа в метанол. Смеситель Oxidant (Air) Natural Gas Raw methanol Воздух Паро генератор Реакционная секция Смеситель Пар Вода Воздух Метанол Газ Реактор парциального окисления природного газа с дробной подачей воздуха и газовым охлаждением Преимущество: Увеличение конверсии при низкой концентрации O 2 и низкой температуре за счет распределенной подачи O 2.

Метанол + CO Уксусная кислота Метилацетат Этилидендиацетат Производство реагентов для повышения нефтеотдачи пластов Этилен + CO Диэтилкетон Метилпропионат Олигокетоны Производство мономеров «Зеленые» растворители Винилацетат Пропаналь Карбонилированиме метанола, этилена и CO с получением гаммы продуктов с высокой добавленной стоимостью

Переработка жирных и попутных нефтяных газов с получением газа с высоким метановым индексом Исходный углеводородный газ, м 3/ч Получаемые продукты Углеводородный газ с повышенным метановым индексом, м 3/ч Жидкие продукты, кг/ч Всего: 1000Всего: 1060 Всего: 185 Состав (% об.): метан 82 этан 6 пропан 8 бутан 4 Метановое число ~ 54 ________________________ Техн. кислород, м 3/ч 250 Состав (% об.): метан 78,9 этан 3,5 пропан 0,7 СО 11,9 Н2 2,0 Примеси 3,0 Метановое число ~ Метилпропионат (98%) Метанол 15

Гептан Экспериментальная установка переработки ПНГ с получением газомоторного топлива с высоким метановым индексом Пилотная установка производительностью 20 м 3 /ч. Основные продукты: C 2 H 4, CO, CH 4, H 2

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК: внедрение инновационных технологий в отраслях ТЭК