История технологий получения СЖТ.

Переработка природного газа в синтетические жидкие топлива (СЖТ), или, по принятой в мировой практике терминологии, технология переработки газа в жидкие продукты (Gas to liquids — GTL), вот уже на протяжении длительного времени привлекает внимание крупнейших нефтегазовых компаний мира. История технологий получения СЖТ начинается с разработки немецкими химиками Францем Фишером и Хансом Тропшем в 1923 г. процесса каталитического превращении синтез-Газа (смеси оксида углерода и водорода) в жидкие углеводороды (процесс ФТ). К этому времени в разных странах уже имелись технологии получения синтез-Газа главным образом, из угля.

На базе технологии получения синтез-Газа и процессов ФТ в Германии в 30-е гг. были построены заводы по производству СЖТ из угля, которые в годы второй мировой войны, после уничтожения союзной авиацией нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих заводов в Плоешти, стали единственными источниками моторных топлив для фашистской Германии.

После окончания Второй мировой войны оборудование отдельных немецких заводов по производству СЖТ по репарациям было передано в СССР, где проработало несколько лет. Однако после открытия крупных нефтяных месторождений эксплуатация производств моторных топлив из угля была прекращена, и лишь в г. Новочеркасске продолжало работать немецкое оборудование, но уже на базе природного газа с целью получения высокочистых парафинов.

В этот период Южно-Африканская Республика из-за проводимой ею политики апартеида была подвергнута международным санкциям и полностью лишена обеспечения нефтью и нефтепродуктами. Страна решила базироваться на собственных ресурсах угля и начала строительство заводов по производству СЖТ, опираясь на немецкую технологию (процесс ФТ) и американские реакторы «кипящего слоя». Первые две установки общей мощностью 125 тыс. т/год были построены в г. Сасолбург (Сасол-1). Затем были построены два завода в г. Секунда (Сасол-2 в 1980 г. и Сасол-3 в г.), каждая мощностью 325 тыс. т/год.

Компанией Sasol разработана усовершенствованная технология получения СЖТ, которая была испытана на демонстрационной установке в г. Сасолбург (мощность 5,0 тыс. т/год, пущена в г.). Затем был введен в эксплуатацию первый промышленный блок, работающий по усовершенствованной технологии (г. Сасолбург, мощность 175 тыс. т/год, пуск в 1989 г.). По этой же технологии в 1992 г. был запущен еще один блок мощностью 385 тыс. т/год. В 1990 г. была запущена опытная установка мощностью 5 тыс. т/год, на базе результатов эксплуатации которой в г. Секунде в 1993 г. заработала опытная установка мощностью 12 тыс. т/год, а затем в 1996 г. крупный блок мощностью 550 тыс. т/год. В 1998 г. был введен крупный агрегат мощностью 1,0 млн. т/год и ведется проектирование и строительство установки, реализующей новые технические достижения компании.

Все перечисленные выше установки используют в качестве сырья
уголь. За прошедший период (1955—2000 гг.) на заводах компании Sasol
было организовано, кроме выпуска искусственного топлива, также
производство высокочистых парафинов и многочисленных химикатов из
побочных продуктов процесса ФТ. За счет реализации этих продуктов, а
также постоянного совершенствования технологии компании Sasol удалось
добиться того, что цены на СЖТ стали вполне конкурентоспособными, по
сравнению с мировыми ценами на моторные топлива из нефти. По словам
генерального директора компании Sasol, в настоящее время производство
СЖТ на заводах компании достигло рентабельности, эквивалентной
получению нефтяных моторных топлив при цене нефти 16 долл/барр. [163,
167].

Технологическая последовательность процессов получения СЖТ на заводах Sasol была следующей: 1955 г. -высокотемпературный процесс Agre и процесс Synthol; 1984 г. — технологический процесс Advanced Synthol; 1990 г. — демонстрационная установка с использованием Slarri-реактора; 1993 г. — демонстрационная установка по Slarri Phase Distillate процессу (SPD) 1998 г. — промышленная установка по технологии SPD [173].

Параллельно велись исследования по использованию природного газа, месторождения которого были открыты на шельфе вблизи берегов ЮАР. В 1985 г. было разработано ТЭО создания завода по получению СЖТ из природном" газа в г. Моссель-Бей. В 1987 г. проект получил одобрение правительства ЮАР, а в 1991 г. были введены в эксплуатацию три реактора Synthol каждый мощностью 375 тыс. т/год. Современная мощность предприятия — 1,5 млн. т/год СЖТ [161, 169]. На этом заводе также осуществляется стабилизация газового конденсата мощностью 1,9 млн. т/год [169].

С 70-х гг. начались исследования по получению СЖТ из природного газа в исследовательском центре крупнейшей нефтяной компании Royal Dutch/Shell в Амстердаме. И 1993 г. по технологии, разработанной специалистами компании, начал работать завод в г. Бинтулу (Малайзия) мощностью 625 тыс. т/год. Завод базировался на местном месторождении газа и использовал 1 млрд. куб. м природного газа в год. Конечной продукцией завода были среднедистиллятные фракции и высокомолекулярные парафины. И 1997 г. на заводе произошел взрыв на установке разделения воздуха, и с тех пор он 28 месяцев не работал. За зимний период была проведена реконструкция завода, и его деятельность с мая 2001 г. была возобновлена с использованием разработанных в исследовательской лаборатории компании катализаторов второго поколения. Применение нового катализатора дало возможность увеличить производительность до 750 тыс. т/год и снизить издержки производства [176].

В 1985 г. компания Mobil Corp. ввела в эксплуатацию завод по производству СЖТ по собственной технологии в Новой Зеландии. Мощность установки 580 тыс. т/год, расход газа 1,6 млрд. куб. м/год. Сущность технологии компании Mobil заключается в первоначальном синтезе метанола из природного газа и последующем превращении метанола в СЖТ (технология MTG — метанол в бензин). В середине 90-х гг., когда на мировом рынке метанола резко возросли цены на этот продукт, фирм. Methanex, перекупившая у Mobil этот завод, стала эксплуатировать только первую стадию процесса и выпускать метанол в качестве товарной продукции. С тех пор производство СЖТ по технологии Mobil практически не функционирует, однако проводится переоборудование заключительной стадии на производство среднедистиллятных продуктов [152].

Пилотную установку мощностью 10 тыс.т/год имеет крупнейшая нефтегазовая компания Exxon Corp. в г. Батон-Руж, шт. Луизиана (США). На этой установке специалистами компании разработан процесс AGCT-21 (Advanced Gas Conversion Technology 21 — технология XXI века).

Компаниями Texaco Nat. Gas (Хьюстон, США) — ведущим лицензиаром в технологии газификации остатков — в альянсе с Criterion Catalist Co. LP и Syntroleum Corp. было подписано в 1996 г. два соглашения относительно модифицированного процесса Syntroleum для получения моторных топлив из природного газа [153]. По этому процессу работав' пилотная установка в Черри-Поинт (шт. Вашингтон, США) [175].