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文摘：中国石油商务网2001.10.04  
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1 X0 y4 e1 N% D; O+ O# I天然气合成油--新世纪天然气工业的亮点  
    过去10年世界天然气探明储量增长了30％以上，截至2001年1月1日已达到149.38万亿立方米。但是，天然气储量增长大部分处于偏远地区，由于经济和技术的原因不易采用管道输送。
　 今日能源工业面临的挑战是：寻求一种生产对环境更为有利、经济合算、可运输的燃料的有效方法。将天然气转化成甲醇是天然气利用的传统方法，但世界甲醇市场有限（约2300万吨／年），加上美国汽油禁用MTBE（甲基叔丁基醚）的趋势，使其生产原料---甲醇的供应前景不明。采用LNG（液化天然气）方案，通常对远离LNG市场的地区吸引力不是很大，因为LNG项目的初期投资和运输费用都相对较高。
　 天然气合成油（GTL）技术最早是在第二次世界大战期间研究出来的，过去一直因为太昂贵而无力与其他传统的天然气加工方法竞争。但是，过去几年间，在全世界环境要求日益严格的形势下，随着近年原油和天然气价格上涨，情况改变了。GTL工艺已经得到大量的关注，通过费－托法工艺将天然气转化成合成油的柴油燃料含硫量低于1ppm，芳烃含量低于1％，远远低于欧盟柴油含硫量2008年减少到30ppm以及美国柴油含硫量2006年减少到15ppm的目标。GTL所采用的费－托法的技术进步已使天然气合成油可与18～20美元／桶原油的价格相竞争。
　 尽管GTL技术已经有70多年的历史，但是直到最近一大批新宣布的合作计划、建造世界级GTL厂以及其他GTL活动，使许多人相信GTL时代即将来到。GTL技术已从试验阶段发展到了商业应用阶段，并且正以其技术和经济上的优势受到人们的青睐，大量的GTL产品在不久的将来会涌入市场。
　 一、生产技术取得进步
6 q% X* f. D+ k/ V+ m4 e# i　 天然气制合成油工艺是将天然气先经蒸汽转化、部分氧化或自热转化生产合成气（H2＋CO），然后在铁基或钴基催化剂作用下，经费－托法合成生产出液体烃类。该合成原油再经加氢异构化或加氢裂化就可生产汽油、煤油、柴油和润滑油等产品。
　 埃克森公司开发的AGC－21工艺采用部分氧化和蒸汽转化产生合成气，然后经费－托法合成采用淤浆床反应器和钴基催化剂，可生产30％的汽油、70％的喷气燃料和柴油。该公司已与卡塔尔石油总公司签约，将利用卡塔尔北部气田2800万立方米／日天然气生产450万吨／年汽油、柴油和催化裂化原料油。
- H3 {. M" B4 u( X- ~　 壳牌公司开发了SMDS（壳牌中间馏分油合成）工艺，1993年已采用该工艺在马来西亚建成世界上第一套工业化天然气合成油装置，生产56万吨／年汽油、煤油和柴油。
　 南非萨索尔公司（Sasol）开发了Synthol流化费－托合成反应器，1999年利用莫塞尔湾浅海天然气建成世界上第二套天然气合成油装置，生产135万吨／年汽油、柴油、煤油和轻重甲醇等产品。
　 合成石油公司开发了小规模经济性GTL装置。埃克森、萨索尔和壳牌公司的装置经济规模为450万吨／年，而合成石油公司装置的经济规模可低达9万吨／年，从而使世界上适用天然气合成油的气田规模可占气田总数的95％。该公司计划在澳大利亚建设的大型天然气合成油装置将于2002年建成。
　 BP阿莫科公司开发了紧凑式蒸汽转化器生产合成气技术，可使转化器热能利用效率由60％～65％提高到90％，同时可节省投资40％～50％。该公司将在美国阿拉斯加完成验证试验，将4000立方米／日天然气转化成1.35万吨／年合成柴油。
　 二、生产能力不断扩大
7 J8 a( d% @; i: A4 F. A　 在未来15年内，预计GTL工厂的生产能力将增加到4500万～6750万吨／年。如果油价维持在较高水平，建设GTL工厂就具有更大的吸引力。
+ Y" A- y+ y$ c2 Z# J  B5 q　 美国《油气杂志》几十年来一直按照炼制、石油化工、天然气加工、硫和管道五个类别报导新的和进行之中的下游建设项目。而最近增加了第六个类别--天然气合成油，以便反映现在对该行业具有工业可行性的烃类转化技术的发展变化。
1 Q8 H( v$ j, M) ^0 z　 另外，还有一些GTL生产厂也在酝酿和计划之中：
6 {7 V' [$ b: G# D) b  X* M　 1、在美国阿拉斯加，研究发现，利用一个50000桶/日的GTL厂能够延长普鲁德霍湾的开采期，并且能赢利。
　 2、在埃及，壳牌石油公司、埃及石油公司与埃及石油部已签约，将利用壳牌SMDS工艺建设一个75000桶/日（338万吨／年）的GTL工厂，计划将于2005年投产。
　 3、伊朗国家石油化工公司和伊朗国家石油公司正考虑建设一个70000桶/日（315万吨／年）的GTL生产厂，以便利用南Pars气田的天然气，拟于2005年投产。
4 ~- {& R! w* P$ r% A" |0 [* g/ A/ e　 4、美国怀俄明州的Rentech公司将从怀俄明州商会获得80万美圆，用以评估两个可能实施的GTL项目。第一个项目涉及对一个现有甲醇厂翻新改造，使之每日生产天然气合成油2500桶。第二个项目涉及位于同一个地方的一个10000桶/日的GTL厂。
: Y4 ^0 O( h' T/ _3 @　 5、印度尼西亚国家石油公司正在就计划建设的GTL生产厂事宜与Rentech和壳牌国际天然气有限公司谈判。拟将1698万立方米／日天然气转化成315万吨／年合成石油燃料。
　 6、委内瑞拉石油公司将建设68万吨／年GTL工厂，计划2004年投产，同时还进行了中长期打算，拟建设其他的GTL装置，以生产更多的特种产品，如石蜡、润滑油等。
# M; U( G+ k% E" ^　 7、Rentech公司为南非建设45万吨／年GTL装置进行了可行性研究。
4 P$ y9 N% o; l& `" s1 G　 8、壳牌考虑在马来西亚的Sabah建设第三个GTL工厂。除了去年夏天宣布对伊朗和印度尼西亚进行研究以外，去年10月该公司又宣布了对特立尼达和多巴哥和印度尼西亚GTL机遇的研究计划。壳牌去年宣布其计划时说，根据每个厂花费15亿美圆的估算结果，不计上游成本，其SMDS扩张计划将需要投资大60亿美圆。
9 K9 w. t8 x! A9 ~　 9、壳牌提议将阿根廷作为建设一个应用其壳牌中间馏分合成（SMDS）工艺的新厂的目标。鉴于对计划在阿根廷建的工厂提议的厂址偏远，该厂的花费可能高于每个工厂花15亿美圆的标准；花20亿美圆的可能性更大。
; c* T* M+ ^, p) m6 i1 R　 10、壳牌石油公司为特立尼达和多巴哥建设338万吨／年GTL工厂进行了可行性研究，拟于2005～2006年投产，从而可使该国中间馏分油出口增加一倍。
　 11、Sasol－雪佛龙这个1999年成立的合资公司3月底时说它正考虑花10亿美圆在澳大利亚建设一个合成燃料厂，其产品的目标是柴油市场。该公司在澳大利亚的投资是今后10年计划用于扩充其在全世界的GTL生产能力的50亿美圆投资的一部分。计划在澳大利亚建的这个厂日产量将为3万桶左右，其中22700桶是GTL柴油，其余的是GTL石脑油和液化石油气（LPG）。该厂的生产能力最终将提高到20万桶/日以上，使它比任何经营中的或计划建的GTL厂都大得多。该厂在20年间将需要大约5943亿立方米天然气。鉴于澳大利亚西部海上Carnarvon和Browse盆地，以及Timor海Bonaparte盆地的天然气储量估算值大约为3.4万亿立方米，找到供应该厂天然气不成问题。
　 三、技术成本逐步降低
　 福斯特?惠勒能源公司采用0.50美元/百万英热单位的天然气价格来确定GTL装置的经济性。GTL费用分析表明，原料费用为4.50美元/桶，操作费用大体等于原料费用，为4.40美元/桶，投资费用为原料费用的二倍，为9美元/桶，则总的生产费用为18美元/桶。
　 在GTL投资费用中，合成气生产占30%，费-托合成占15%，产品精制占10%，其他过程单元占10%，公用工程占15%，辅助设施占20%。
　 近年GTL技术热效率已由1997年45%～50%提高到2000年60%～66%，改造费用已由1997年的25000～30000美元/桶?日减少到2000年的17000～22000美元/桶?日，项目建设期已由1997年的36～42个月减少到2000年的30～33个月。
' e9 }! w& D' Y6 i& X5 ]- e　 四、作为基础油的市场前景广阔
　 专家认为了解GTL产品未来的竞争点是评估其市场潜力的关键。一种观点认为GTL产品将成为一种高价值的特殊产品，而另一种观点认为将有大量的GTL产品成为传统的烃类产品的替代物。按照第一种观点，GTL产品只会对目前的高性能产品如聚α烯烃（PAO）和美国API标准的III和 II+类基础油构成竞争。一旦商业化，GTL产品将获得很高的利润并很快被市场所接受。而如果在I和 II类基础油市场出售GTL基础料难以体现其价值。考虑到PAO市场价格在4~6美元/加仑，而中性油的价格在1.39美元/加仑，很容易理解GTL基础料与目前的I和 II类基础油相比有明显的竞争优势。此外生产GTL基础料的成本比PAO低得多，PAO的市场价格不会降得更低。因此GTL将以比PAO更低的价格抢占其在润滑油领域的市场份额。
7 V# [  a, f$ ]4 H; ]  B　 另一方面认为GTL将可能与所有现有的润滑油基础油构成竞争，甚至包括液压油和循环油。因为世界级GTL厂的投产将使大量的优质产品涌向基础油市场。在目前的天然气储量基础上，到2015年足以供应10~20个GTL厂。这些GTL厂的能力从小规模的5万桶/日到世界级的20万桶/日。假定其中只有一半的GTL到2015年投产，润滑油基础油的产率在20%到30%，15年内GTL基础料的理论最大值是20~30万桶/日。

清风明月

天然气制合成油4种生产工艺研究进展
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* d  l, \1 C2 ^+ E/ F, N    （1） 南非Sasol公司的浆相分馏技术(SSPD)
    Sasol公司所开发的浆相分馏技术，可以将天然气转化为高质量的柴油、煤油和石脑油。在该公司的Sasolburg联合企业里，有一家使用此法的合成油厂于1993年5月投产。SSPD技术的基础是费-托法，同时使用铁基催化剂，由德国人原先所使用的铁催化剂改造而成。SSPD法分3步：第一步是天然气重整，也就是将天然气转化成合成气；第二步是按照费-托法将合成气转化为含蜡烃，转化过程在Sasol公司所研制的浆相反应器中进行；第三步是将含蜡烃升级为中间馏分油。据Sasol公司介绍，每步都有工业生产价值。
- W5 b1 ~+ d& z5 a3 |从1955年起，Sasol公司一直在Sasolburg使用Arge合成法，也就是在管式固定层反应器中由合成气制蜡。在这一基础上，该公司开展了SSPD技术的研究，于1990完成了实验室工艺流程研究，使水动力学、热传递和产品分离的研究得以实施。浆相反应器的开发提高了单个反应器的流通量，使今后兴建的满负荷合成厂可以由一个或多个生产单元组成。Sasol公司的浆相分馏反应器从底部输入经过预热的合成器，这些气体分散到由液态蜡和催化剂颗粒构成的浆液中。当气体冒泡通过浆液时，就会发生扩散并转化为较多的蜡。然后，通过一种有专利权的方法将所产生的蜡分离出来。Sasol公司还研究出了Sasol高级合成法(SAS)，它能将合成气转化为汽油和烯烃。
（2）荷兰Shell公司中间馏分油(SMDS)工艺
自20世纪40年代以来，荷兰皇家Shell公司一直开展GTL的研究与开发。1990年开发成功了SMDS(Shell Middle Disdlate Synthesis)工艺。Shell公司的中馏分合成技术(SMDS)是Bintu1u合成厂投资8．5亿美元的主要生产方法，除了生产中间馏分油外，同时也产出提余液和蜡。该厂是在1993年5月投产的。就原料而言，Bintulu合成厂每日由沙捞越的海上气田提供35．34亿m3天然气，同时由现场的一个制氧厂(世界上最大的单套制氧设设备)每日提供2．5吨氧气。SMDS法包括下述4个具体步骤：第一步是利用Shell专利气化技术，由天然气和氧气生产合成气，也就是一种一氧化碳和氢气的混合物；第二步是合成重石蜡族烃。采用了费-托合成的最新方法和Shell专利的茂金属催化剂。Shell是唯一使用茂金属催化剂的GTL公司，这种催化剂能使产品实现较高的产率；第三步是蜡质产物的氢化裂解，以产出中间溜分烃类。这时要使用一种有专利的氢化裂解催化剂；第四步是在常规的蒸馏车间分馏出中间馏分油。为了改变不同产品的产率，这个阶段可以进行调节。SMDS工艺反应温度为200-250℃，反应压力为3.0-5.0MPa，主要产品是柴油、航空煤油、石脑油和蜡，产品分布可以柴油为主，也可以煤油为主。该工艺生产的柴油和煤油具有优异的燃烧性能，且不含硫、氮、氧与芳烃，大大减少了排气污染；生产的石蜡质量极好，可用于食品包装、润滑油、清洁剂原料、纺织品及蜡烛等生产中。
（3）美国Exxon公司AGC-21工艺
( T# o) `0 x6 G. f从20世纪80年代初期，Exxon公司就开始致力于将天然气转化为合成油的研究，并于1990年开发出AGC-21(Advanced Gas Conversion Technology 21st Century)工艺，目前在路易斯安那州的BatonRouge成功地运行了一套31.80m3／d的中试装置。AGC-21工艺由三个基本步骤组成：造气、F-T合成和石蜡加氢异构改质。首先，天然气、氧气和水蒸气在一个新型的催化部分氧化反应器中反应，生成H2/CO比接近2：1的合成气。然后，在钴基催化剂体系作用下，在新型淤浆床反应器内经F-T反应，生成分子量范围很宽的烷烃混合物。由于部分组分的沸点极高(可达550℃)，在此步反应中所得产品为固态白蜡(室温下)。最后，将中间产品蜡经固定床加氢异构改质为液态烃产品。这种烃混合物可进行管输或船输，是一种优质的炼厂原料，并且在此过程中，改变操作条件还可以调整产品收率。
    AGC-21工艺中烃的合成采用新的反应器技术和催化剂体系。与传统的固定床列管式反应器和硫化床合成反应器不同，该工艺采用三相淤浆床反应器。合成气生产与烃合成反应器系统的良好匹配，提高了目的产品的收率和选择性。虽然采用了与常规加氢处理相同的固定床反应器，但AGC-21工艺蜡改质所用的催化剂是该公司的新型专利催化剂。在这里，含蜡极高的中间产品改质为倾点小于2℃，室温下呈水白色的轻质油品。由于倾点的降低，产品可以用管道或油轮运输。并且，调整工艺操作条件还可以有目的地调节产品分布。AGC-21工艺目前尚无工业化装置建成，但其产量为31.8m3/d的中试装置已通过长周期运转。目前Exxon公司正与卡塔尔石油总公司协商，利用该国的北部气田建造一套7949.35-15898.7m3/d的天然气合成油装置。该公司还虑在阿拉斯加州北坡油田、委内瑞拉和西北等地建设GTL装置，该公司在西北安可拉深海区发现大油田，考虑在海上平台安装小型GTL装置将伴生气转化成合成油。
: a7 G- Q2 q  V6 j5 v3 E' F5 l! [5 i（4）美国Williams公司GasCat新工艺
最近，美国Williams公司声称开发出了气转液GasCat新工艺，合成油反应器采用先进的浆态床鼓泡塔反应器(SBCR)，催化剂为Co/A1203催化剂。该催化剂具有反应活性高和寿命长的特点，时空产率(每公斤催化剂)可高达12kg/h，液体收率高，催化剂不用再生，产品一半为中间馏分油，另一半为石脑油及瓦斯油。目前该公司正在与BVPI合作设计中试装置，为该技术大规模化工业化进行最后的考察。

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清风明月

天然气制合成油（GTL）的市场分析与技术开发
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5 E- c) e4 X; [1 ?: n& o, k# S+ Y       近年，天然气制合成油（GTL）项目正在升温，主要驱动力是燃料规范、环境保护，更重要的是投资可行。新发现的许多天然气田远离用户市场，用管道输送不甚经济，按照新的环保法规，开采石油时同时抽出的天然气既不能烧去污染环境，也不宜回注到油藏。GTL为世界上利用不甚方便的约60%的天然气气田提供了新的机遇。
7 Q9 \" b( F: d一、市场分析
/ h6 U  D8 H4 `　据FACTS公司分析，天然气制合成油(GTL)前景看好，今后5年内将有1350-1800万t/aGTL柴油推向市场。2009-2010年欧盟和美国将开始使用无硫柴油，亚洲虽会步其后尘，但时间会晚些。从总体上看，2010年前天然气合成油主要市场在欧美而不在亚洲。日本炼厂2003年4月将开始生产含硫50ppm柴油，以满足2004年1月的规范变化。10ppm的柴油规范可能于2010年前推出。去年年初，日本昭和壳牌石油公司首次从马来西亚采用壳牌SMDS技术的GTL装置进口GTL煤油。亚太地区炼油能力已从1995年8.75亿t/a提高到2001年10.65亿t/a，除石脑油和LPG外，其他油品净进口减少。柴油进口已由1995年2750万t/a减少到1999年850万t/a、2001年450万t/a，预计2003年和2005年将分别回升到650万t/a和1050万t/a。
& T9 M% M1 ^3 @  u" H# K- _二、商业化条件
   天然气制合成油（GTL）过程涉及4个步骤：（1）天然气净化：去除会毒害下游催化剂的杂质；（2）合成气生产:用氧和蒸气使天然气转化成CO和H2,可采用部分氧化、蒸气转化或两者组合工艺，推荐采用自热转化；（3）费-托合成:将合成气转化成长链石蜡烃、轻烯烃、高分子量蜡和水；（4）液体烃类改质:加工成所需产品，如低硫柴油、石脑油、蜡和润滑油基础油。最终产品无硫、无芳烃，柴油有高的十六烷值，可满足未来清洁柴油规范要求。在GTL过程中,制氧和天然气净化占投资35%，合成气生产占25%，费-托合成占30%，产品改质占10%。
现普遍认为，GTL的商业化条件为:油价14~15美元/桶，天然气价格0.50美元/百万英热单位，工业化规模大于315万t/a。因为大多数GTL项目的目的产品为超低硫柴油，因此在经济上必须考虑GTL柴油比炼厂柴油所具有的潜在优势。对于典型炼厂，采用加氢处理技术使柴油含硫量从50ppm减小到10~15ppm的费用约为0.50~0.75美元/桶。GTL柴油用作调合原料在近期内经济性不是太好，但从零含硫标准的发展趋势看，GTL柴油很具有吸引力。
　因为GTL过程较复杂而且设备密集，需要有能长期供应的廉价天然气。中东、俄罗斯、非洲、南美和加勒比海地区拥有可资利用的天然气气田。原油价格对建设GTL项目的经济可行性影响很大，高的油价将使GTL重新升温，利用不便的天然气也是投资GTL的重要因素。
三、技术开发
* C( o3 z. e% g  s1 O% L$ R) ^# `3 J7 C　费-托法工艺生产GTL技术至今虽然变化不大，但新催化剂降低了生产成本，拓展了生产合成燃料的灵活性。参与GTL技术开发的公司有BP、科诺科、埃克森美孚、Mossgas、Rentech、萨索尔/雪佛龙、壳牌和合成油公司。在南非，Mossgas公司投产一套天然气GTL装置，萨索尔公司拥有几套以煤为原料的制合成油装置。壳牌公司在马来西亚民都鲁投产有54万t/aGTL装置，到2005年将扩建至315万t/a。该公司现正在开发经济规模的第二代设计，新建装置规模目标为225万t/a，估算投资为125794~157242美元/m3。反应器和催化剂的技术进步将提高GTL装置的投资效益。BP和克瓦纳公司在阿拉斯加投资8600万美元建设的GTL试验装置于2002年初开工，将使8.4万m3/d天然气转化成1.35万t/a合成原油。壳牌公司正在建设4套GTL项目，规划中的GTL项目有阿根廷、澳大利亚、埃及、印度尼西亚、伊朗和特立尼达。埃克森美孚公司正在卡塔尔建设360万t/aGTL装置。合成油公司在澳大利亚斯威特沃特的GTL项目也在进行之中。2001年底，IFP和埃尼公司在埃尼公司萨纳桑罗炼油厂的小型GTL中试装置也已开工。

清风明月

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非常感谢楼上的各位。