Инновационная технология получения высокооктановых бензинов из дегазируемого шахтного метана

Шахтный газ – источник энергии Высокий уровень содержания метана, в угольных пластах Кузнецкого угольного бассейна, вынуждает предприятия, ведущие подземный способ добычи, проводить комплекс мероприятий направленных на снижение метанообильности пластов (дегазация). Эффективный (масштабный) переход метана в свободное состояние происходит при разрушении угольного массива, либо при его разгрузки. Шахтный метан в настоящее время необходимо оценивать как попутное полезное ископаемое, извлечение которого осуществляется средствами шахтной дегазации для обеспечения газобезопасности. В результате ведения горных работ высвободившийся метан смешивается с воздухом и полученная метановоздушная смесь откачивается из шахты посредством вакуума и далее выбрасывается в атмосферу. Решение проблем связанных с эффективной утилизацией метановоздушной смеси позволяет не только сократить выбросы парниковых газов в атмосферу, но и компенсировать часть затрат понесённых шахтой при ведении дегазационных работ.

Технология синтеза моторного топлива Одним из таких способов утилизации метана, полученного с помощью дегазационных установок, является энерготехнологическая переработка газа в электродуговой плазме с последующим синтезом бензина на бифункциональных катализаторах. Технология получения бензина имеет три стадии: I стадия. Подготовка и обогащение метановоздушной смеси, включающая в себя: очистку, осушку и удаление инертного азота для поддержания концентрации метана в смеси на технологическом уровне достаточном для конверсии в синтез-газ. Разработчик ООО «МетанЭнергоРесурс» и ЗАО «Грасис». II стадия. Получение синтез-газа на установке плазменно-кислородной конверсии метана. Разработчик ИТПМ СО РАН. III стадия. Получение высокооктанового бензина из синтез-газа, соответствующего требованиям ГОСТа. Разработчик ЗАО СТК «Цеосит».

Технологическая схема синтеза бензина

Состав установки синтеза моторного топлива 1.Вакуум-насосная станция на базе водокольцевых насосов типа ВВН для откачки метановоздушной смеси из шахты. 2.Криогенная станция разделения воздуха с получением кислорода, азота и аргона для реакции конверсии метана, работы плазматрона и инертизации выработанного пространства. 3.Установка повышения концентрации метана в исходящей метановоздушной смеси для подготовки газа (очистка от примесей, осушка, компремирование). 4.Установка плазменно-кислородной конверсии метана для получения синтез-газа. 5.Установка синтеза моторных топлив на бифункциональных катализаторах. 6.Энергоцентр оборудованный современными ГТЭС, работающими на смеси углеводородных газов в режиме когенерации (тепло и электроэнергия) для обеспечения всей технологической линии электроэнергией и тепловой энергией калориферной установки, а также здания и сооружения предприятия.

Отличительные особенности технологии синтеза бензина применение мембранных технологий для повышения концентрации метана в исходном газе на 15-20% ; применение плазмотронов для конверсии СН 4 и О 2 в синтез-газ; применение бифункциональных катализаторов, позволяющих осуществить производство бензина из синтез-газа в одну стадию (технология «Цеосин»); применение современных ГТЭС, позволяющих обеспечить весь технологический процесс электрической и тепловой энергией за счёт смешения низкокалорийного газа, содержащего метан и топливные (сдувочные) газы при синтезе бензина; использование побочных продуктов синтеза: воды - для хозяйственно-бытовых нужд предприятия, аргона - для работы плазматрона и продажи излишков; закачивания инертного Азота в выработанное пространство выемочных участков с целью проведения профилактики эндогенных пожаров, снижению уровню взрывоопасности рудничной атмосферы; снижение эмиссии парниковых газов в атмосферу, уменьшение платы за выбросы.

I стадия Технологическая схема установки повышения концентрации метана в шахтном газе

II стадия Технологическая схема плазменно-кислородной конверсии метана 10 МВт1 МВт Электродуговые плазмотроны

III стадия (Цеосин) Технологическая схема синтеза моторного топлива

моторные топлива (бензин о.ч , дизтопливо) I (Процесс Фишера-Тропша) Смесь углеводородов (о.ч ) Смесь углеводородов (о.ч ) III (Бифункциональный катализ) (процесс СТК «Цеосит») Синтез-газ CH 3 OH ДМЭ II (Процесс Mobil) Сравнительный анализ схем известных маршрутов превращения синтез-газа в моторные топлива Преимуществом технологии «Цеосин» является: более упрощенная технологическая схема установки; уменьшение, по сравнению с аналогами, объема капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

Сравнительная характеристика процессов Фишера-Тропса (Sasol), процесса фирмы Mobil, TIGAS и Цеосин Сравнительная характеристика процессов переработки природного газа через синтез-газ в моторные топлива (по данным пилотных и промышленных испытаний) ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЯ SASOLМОБИЛTIGASЦЕОСИН 1. Количество основных стадий переработки природного газа в целевые продукты Октановое число получаемого автобензина ММ после облагораживания до 96 ИМдо 91 ИМдо 93 ИМ 3. Объемная доля углеводородов в бензине (ГОСТ Р ), % об.: бензол (не более 1)1-52-4>1менее 0,8 олефины (до 18-24)соответствует менее 7 аромат. УВ (менее 42)соответствует превышение по дуролусоответствует 4. Селективность по бензиновой фракции, % масс. не более 50до 80 до Производительность по целевым продуктам, отн. ед Уд. капит. затраты, долл./т мот. топл. в год Синтетические высокооктановые бензины процесса «Цеосин» характеризуются низким содержанием ароматических углеводородов (10-45% масс.) и бензола (менее 0,6%), олефинов 3- 7%, а также отсутствием соединений серы и азота.

% % - 215< 215Конец кипения, 0 С < 11550% 3935 > 35Начало кипения, 0 С Фракционный состав: Октановое число (ИМ) Бензин 5Бензин 4Бензин 3Бензин 2 ГОСТ Р ПОКАЗАТЕЛИ Основные характеристики бензинов, полученных ЗАО «Цеосит» из синтез-газа в пилотных пробегах на бифункциональных катализаторах Лаборатория ФГУП 25 ГосНИИ МО РФ Лаборатория нефтебазы г. Новокузнецка АО «Сибтранснефтепродукт» Организация, выполнившая анализ 0,40,3 < 1,0* ) Сод. бензола, %об.

Технико-экономические показатели Расход газам³/ч6000 Затраты электроэнергииМВт7,0 Капитальные затратымлн. руб.960 Генерирование электроэнергииМВт9,2 Генерирование теплаГкал/ч15,2 Производство бензина Аи-93млн. литр/год12,0 Выручка тов. продукциимлн. руб.337,8 Срок окупаемостигод менее 3

Ключевые отличия технологии Процесс конверсии шахтного метана в синтез-газ с дальнейшим получением бензина позволяет превратить процесс дегазации угольного массива в решения направленные на: улучшение промышленной безопасности угольных шахт (подача азота в выработанное пространство); утилизацию парниковых газов; полное энергообеспечение всего технологического процесса синтеза; попутную утилизацию тепловой энергии для тепло- водоснабжения; привлечение иностранных инвестиций для проектов совместного осуществления в рамках Киотского протокола; короткий срок окупаемости проекта; независимость производителя синтетического бензина от цен на нефтепродукты.

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН , г.Новосибирск, ул. Институтская, 4/1, тел. (383) , факс (383) , ЗАО «Сибирская технологическая компания «Цеосит» , г.Новосибирск, пр. Лаврентьева, 6, тел./факс (383) , ООО «МетанЭнергоРесурс» , Россия, г. Кемерово, ул. Дзержинского, д.14, оф.310 Тел./факс: +7 (3842) Сот. +7 (903) Мы надеемся, что наш опыт и передовые технологии помогут в решении Ваших энергетических задач! Контактная информация