Крупнотоннажное производство Uzbekistan GTL

Крупнотоннажное производство Uzbekistan GTL начало переработку природного газа с выпуском синтетических моторных топлив.

Мамедов Александр Нусратович ,  главный специалист,  ООО «Нефтегазмонтаж»
г .Ташкент тел. Моб. +998946351672.,
e-mail: mamedov_46@mail.ru,texnoing@bk.ru.
Аннотация. В репортаже  тщательно освещены вопросы технологии GTL, даны сведения о производствах, работающих по технологии GTL, показаны достижения Uzbekistan GTL.
Ключевые слова: технологии GTL, Uzbekistan GTL, процесс Фишера и Тропша, синтетическая нефть и моторные топлива, компания  South African Synthetic Oil Ltd. (SASOL)Sasol, Реактор SMR.

GTL (gas-to-liquid)англ. «газ в жид-кость», (рус. Газожидкостная конверсия. ГЖК)

Перед новым 2022 годом в Кашкадарье запущен завод по производству синтетического жидкого топлива Uzbekistan GTL. Это короткое сообщение вселило в нас  гордость за наших  газовиков. На Востоке, в центре Бактрианы,  загорелась необычная новая  звездочка.  Завод по переработке природного газа с выпуском синтетических моторных топлив Uzbekistan GTL способен перерабатывать в год 3,6 миллиарда кубометров природного газа и производить 307 тысяч тонн авиакеросина, 724 тысячи тонны дизельного топлива, 437 тысяч тонн нафты, 53 тысячи тонн сжиженного газа. Площадь сооружений —135 га. До этого подобные крупные комплексы были построены всего в четырёх странах мира — Катаре, Нигерии, ЮАР и Малайзии   Завод, который может работать в пяти разных режимах и адаптивно наращивать объём производства той продукции, на который поступило больше заказов,  вошел в пятерку мировых лидеров.
Ниже я подробно остановлюсь  и ознакомлю с этим интересным технологическим процессом и его легендарной историей. Технологии GTL известны давно, однако  практический интерес к   GTL технологиям в начале 80-х годов был вызван нефтяным кризисом 1973 г., высокими ценами на нефть ,в последние годы в связи с истощением разрабатываемых ресурсов традиционной нефти компании мира все больше внимания уделяют развитию технологий производства синтетических жидких углеводородов.  Сегодня крупнейшие нефтегазовые корпорации и инновационные компании (Shell, ConocoPhillips, Sasol, ExxonMobil, ВР, Davy Process, Haldor Topsoe, Lurgi, Syntroleum, Compact GTL, Oxford Catalysts Group, JOGMEC, Rentech, Eni, Axens, GTL.F1) имеют собственные проекты GTL на разных стадиях реализации. Число патентов по различным процессам GTL технологии к настоящему   времени превысило 8000. но сам процесс остался в авторстве Фишера и Тропша. Uzbekistan GTLстоимостью 3,42 млрд долларов завод начнёт работу в полном режиме с 1 марта 2022 года. Планируется, что на UzGTL ежегодно будет производиться импортозамещающая продукция нефтепродуктов и углеводородного сырья на общую сумму более 1 млрд долларов или 12,8 трлн сумов.
 В 2018 году «Узбекнефтегаз» для реализации проекта привлёк 2,3 млрд долларов от консорциума международных финансовых институтов. Общая стоимость объекта тогда оценивалась в 3,6 млрд долларов, из которых 740 млн долларов выделял Фонд реконструкции и развития Узбекистана и 570 млн долларов — «Узбефнефтегаз». Окупаемость проекта, как ожидается, составит 7 лет
На строительстве объекта одновременно было задействовано бол более 13 тысяч инженеров и рабочих.
На заводе установлено 10 тысяч единиц оборудования, произведённых около 130 ведущими предприятиями в 24 странах, в том числе в Японии, Южной Корее, Сингапуре, США, Германии, Италии, Великобритании, России и Китае.
В тоже время синтетическая нефть и моторные топлива, производимые по существующим в мире технологиям GTL из природного газа, характеризуются экологической чистотой, так как не содержат ароматических углеводородов, серы и азота.
 Итак, сырье природный газ. Очевидно, что эксплуатация завода СЖТ с объемом производства 70 тыс. баррелей в день возможна только на газовом месторождении, обеспечивающем по крайней мере 20 лет (срок возврата инвестиций работы, то есть располагающем более чем 140 млрд м3
 (5 TCF) газа. По данным компании Syntroleum, месторождений с запасами более 5 TCF в мире всего 179.
Природный газ добыча в мире, млрд.м3/год. 
Полученная из природного газа по технологии GTL синтетическая нефть превосходит по основным характеристикам основные марки нефтей: арабскую, Brent, суматранскую легкую. Синтетическая нефть содержит на два порядка меньше серы и азота, и превосходит указанные нефти по содержанию дизельных фракций на 5–10 процентов. По своим свойствам и составу синтетическая нефть ближе всего к стабильному газовому конденсату.
Синтетическое дизельное топливо по основным показателям превосходит дизельное топливо, полученное из нефтяных фракций (отвечающее стандарту EN-590):
• цетановое число более 75 пунктов, против 55 у традиционного дизтоплива;
• содержание полиароматических углеводородов 0,1%, против 6;
• содержание серы 0 ррm, против 50;
• плотность 767 кг/м3, против 835.
 Вторым по значимости GTL-продуктом является нафта, которая является аналогом ШФЛУ (широкой фракции легких углеводородов), которая в обычной практике получается при переработке попутного нефтяного газа на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ). ШФЛУ является крайне ценным сырьем для нефтехимической промышленности. Нафта, получаемая в результате процесса GTL, является идеальным сырьем для получения этилена и пропилена. Прочие продукты GTL – смазочные масла и парафины, несмотря на высокие качественные характеристики, имеют ограниченные рынки и потому введение новых GTL-мощностей способно вызвать перенасыщение этих рынков.
 Однако, производство жидкого топлива является рискованным бизнесом, требующим больших инвестиций  и стабильно высоких цен на нефть. Ведь в ходе проектирования, внедрения Uzbekistan GTL  получено 140 международных лицензий и патентов на применение технологических решений, оборудования и процессов, большинство из них не имеет аналогов в мире.
Как расценить это событие? С одной стороны это очень смелое и прогрессивное решение строить громадное и сложнейшее производство по технологии ,находящейся в режиме постоянного совершенствования.
С другой стороны, наблюдая с самого начала за ходом проектирования, строительства, пуском ,  оценивая возможности успешного завершения, нельзя не заметить, как вокруг этого  сложного процесса ведутся работы в ведущих странах мира. С гордостью сознаешь - пуск Uzbekistan GTL  состоялся. В то же время ощущаешь, что за  пуском завода, за  его выходом на работу в полном режиме  внимательно наблюдают тысячи самых авторитетных  ученых и конструкторов мира. Участники большинства планируемых GTL заводов, их десятки, заняли выжидательную позицию, наблюдая за ходом реализации и эффективностью действующих  проектов. В их деятельности  чувствуется огромный риск в  строительстве  и налаживании производства.
 От результатов работы завода UzGTL  напрямую зависит мировой прогресс получения топлива.
Однако победа газовиков имеет все основания. В Республике Узбекистан газопереработке уделяется большое внимание, крупное  значение, имеются пять  основных газоперерабатывающих комплекса:
Мубарекский газоперерабатывающий завод, газоочистительные установки предприятия «Шуртаннефтегаз», Кандымский газоперерабатывающий завод , Шуртанский газохимический комплекс и Устюрский газохимический комплекс. Все заводы крупные, три последних завода, автоматизированные производства мирового уровня.
 Невольно задаешься вопросом, а что это за технология GTL, почему ее не применяли раньше, ведь столько газа сожжено  на факелах в процессе добычи, очистки перед транспортировкой потребителю.

Объемы сжигаемого или выбрасываемого в атмосферу попутного газа
(данные World Bank)
Регионы Млрд. куб м/год
Северная Америка 12-17
Центральная и Южная Америка 10
Африка 37
Ближний и Средний Восток 16
Азия 7-20
Бывший СССР 17-32
Европа 3
Всего 102-135
 В  мире существуют и развиваются производства жидких углеводородов так называемые XTL технологии. Они объединяют  класс технологий, используемых для преобразования различного углеродосодержащего сырья (газ,
уголь, биомасса) в жидкие углеводороды. К технологии XTL относят GTL (gas-to-liquid, «газ в жид-кость»), CTL (coal-to-liquid, «уголь в жидкость»),BTL (biomass-to-liquid, «биомасса в жидкость»)технологии.
В настоящее время наибольшее развитие получали технологии GTL. В общем виде GTL процесс включает следующие этапы:
1) подготовку воздуха и углеводородного газа (осушку, очистку от серы);
2) производство синтез-газа из подготовленного газа путем взаимодействия его с кислородом Производство синтез-газа (H2+CO) из природного газа путём паровой конверсии, автотермического риформинга или парциального окисления;.
3) Превращение синтез-газа в смесь жидких углеводородов  На данном этапе используется процесс каталитического синтеза монооксида углерода и водорода в жидкие углеводороды,синтез Фишера – Тропша FT;
4) Гидрокрекинг и гидрооблагораживание полученных углеводородов с получением синтетических моторных топлив, базовых масел и других продуктов. облагораживание продукции (дизельного топлива, нафты, парафина, керосина, авиакеросина, смазочных масел).
Другим вариантом технологии GTL является использование не метода Фишера — Тропша, а получение метанола из синтез-газа MTG/TIGAS. Затем возможно его превращение в углеводороды бензиновой фракцией на цеолитных катализаторах.
Процесс каталитического синтеза монооксида углерода и водорода в жидкие углеводороды был изобретен Францем Фишером и Гансом Тропшeм в 20-е годы XX века в Германии для изготовления жидкого топлива из угля. Технология, разработанная немецкими химиками, была совершенно прикладной. Она оказалась весьма полезна в бедной нефтью, но богатой углем Германии: в начале 1940-х годов процесс Фишера-Тропша активно использовался уже на двух десятках заводов.
В настоящее время в мире функционируют всего четыре крупнотоннажных GTL завода:
 Mossel Bay (ЮАР);
 Bintulu (Малайзия);
 Oryx (Катар);
 Pearl (Катар).
Дальше всех в своих наработках продвинулась в ЮАР компанией South African Synthetic Oil Ltd.
 (SASOL)Sasol. Процесс превращения газа в жидкие нефтепродукты используется в течение более 50-ти лет и на сегодня этот проект является экономически выгодным. Sasol использует трехэтапный процесс преобразования газа в углеводороды.
Кратко процесс можно описать так. Газ на первой стадии преобразуется в синтетический газовый поток, насыщенный водородом и моноокисью углерода. Затем эта смесь подвергается реактивной каталитической обработке, после чего газовый поток превращается в парафиновую нефть.
 И эту нефть уже перерабатывают в нефтепродукты - дизельное топливо и прямогонный бензин. Однако исходный газ вырабатывается в данном случае путем газификации угля.
Во всех производствах, работающих по технологии GTL, первой и наиболее капиталоемкой стадией является переработка природного газа в синтез-газ (смесь водорода и окиси углеродов в определенном соотношении). Это самая энергоемкая стадия технологии GTL, на долю которой приходится 60–70% из общих капитальных затрат.
На второй стадии (по первому варианту производства синтетических моторных топлив) синтез-газ в присутствии катализаторов превращают в многокомпонентную газожидкостную смесь углеводородов (преимущественно парафиновых). Капитальные затраты на этой стадии составляют 20–25% от стоимости всего производства. На третьей стадии осуществляется облагораживание газожидкостной смеси углеводородов (процессы гидрирования, гидрокрекинга, гидроизомеризации и ректификации). Капитальные затраты на эту стадию составляют 5–15 процентов.

 Реактор SMR состоит из двух секций – конвекции и с радиации.
Не смотря на почти уже столетний опыт использования SMR, внутренняя конструкция
реакторов и в особенности секции радиации является элементом ;ноу-хау;, что и не удивительно, так как тепловая эффективность процесса SMR может приближаться к  95% или снижаться до 85%.Side Fired обеспечивает не только наиболее оптимальную тепловую эффективность процесса, но и имеет очень низкие выбросы NOx в дымовых газах
 
 Кроме Sasol, данную технологию уже 10 лет использует в промышленном производстве и Shell на своем заводе в Малайзии. Весь процесс синтеза жидких углеводородов из газа в варианте Shell выглядит следующим образом.
 Природный газ поступает с офшорного месторождения «Северное поле», запасы которого оцениваются в 25 трлн кубометров (это примерно 15% мировых запасов). На входе от главной составляющей газа, метана, отделяют основные примеси — серу, газовый конденсат (жидкие фракции) и этан. После этого из смеси природного газа и кислорода, который получают здесь же, на заводе Pearl GTL, при температуре около 1500 °C изготавливают синтез-газ — смесь моноксида углерода и водорода. В процессе изготовления синтез-газа выделяется много тепла и образуется много пара, который в дальнейшем используется для вращения турбин генераторов и получения электроэнергии.
На втором этапе синтез-газ подается в реактор синтеза, где в присутствии катализатора молекулы объединяются в длинные углеводородные цепочки. На выходе этого этапа в качестве основного продукта синтеза получаются длинные предельные углеводороды — парафины. Почему именно парафины? Дело в том, что эффективность конверсии метана вот в такие длинные углеводородные цепи выше. К тому же это удобно с точки зрения конечных продуктов — длинные молекулы несложно разрезать на участки контролируемой длины. Во время синтеза выделяется много тепла, а в качестве побочного продукта образуются водяной пар (его направляют крутить турбины) и вода.
 На третьем этапе парафины подвергаются гидрокрекингу (присоединению водорода и расщеплению), в процессе которого длинные молекулы расщепляются на более короткие, а также изомеризации. В зависимости от условий реакции (температура, давление) можно получать самые разные фракции углеводородов — на заводе Pearl GTL это нафта, нормальные парафины, авиационный керосин, газойль (дизтопливо) и изопарафины.
 
Реакторы синтеза, которых на заводе Pearl GTL 24 штуки, содержат десятки тысяч трубчатых каналов. Каждый канал заполнен гранулами пористого наполнителя, в котором находятся частицы катализатора (суммарная площадь поверхности катализатора огромна — она в 18 раз превышает площадь государства Катар). На опытном производстве используются точно такие же трубчатые каналы, но в гораздо меньшем количестве — достаточно одной трубы, чтобы смоделировать реакцию. Такая конструкция дает возможность легко масштабировать происходящие процессы путем увеличения количества труб. промышленных
заводов СФТ. В новых проектах эти  компании в значительной степени идут по пути  масштабирования существующих технологий SSPD и SMDS. Масштабирование — основная
тенденция коммерческого развития имеющихся технологий СФТ компаний Sasol и Shell.   
предприятия промышленно.
Успешная коммерциализация процессов получения синтетических жидких топлив на основе синтеза Фишера_Тропша (СЖТ-СФТ) возможна, что подтверждается строительством новых производств компаниями Shell и Sasol, уже эксплуатирующими такие. Они приносят с собой;   
Улучшение экологической ситуации;
избежание штрафов за сжигание нефтяного газа;
готовая инфраструктура доставки;
дополнительные доходы от продажи продуктов GTL и квот на выбросы парниковых газов
Монетизация невостребованного газа;
дополнительные доходы от продажи продуктов GTL и квот на выбросы парниковых газов.
Низкие затраты и упрощенный  транспорт по сравнению с СПГ и трубопроводным газом;
увеличение доходности за счет роста дифференциала между ценами на нефть и газ.
На Uzbekistan GTL автономное энергоснабжение, 650 миллионов киловатт-часов электроэнергии производится за счёт излишек пара, вырабатываемого во время производственного процесса. Благодаря этому завод обеспечивает электричеством сам себя, а также может снабжать электроэнергией Шуртанский газохимический комплекс и ещё одно новое предприятие. Вокруг завода  будут развивать производства-сателлиты, строиться  жильё, объекты спорта и культуры для работников завода. Ожидается, что сэкономленное электричество будет направлено на снабжение домов и субъектов предпринимательства.
В Узбекистане создаются 5 химико-технологических кластеров в Ташкентской, Навоийской, Ферганской, Бухарской областях и в Устюрте.


Р.S.
Завод GTL поможет Узбекистану стать авиахабом - эксперт
По словам экспертов завода, предприятие закроет потребность в дизтопливе и керосине и позволит Узбекистану стать авиационным заправочным хабом для всего региона.
ТАШКЕНТ, 27 июн – Sputnik. В Узбекистане на заводе GTL начали производство синтетической нефти. Это пока единственное предприятие в Центральной Азии, способное производить такой продукт, сообщили в Министерстве энергетики республики.
Полученная синтетическая нефть является основным сырьем для производства синтетического дизельного топлива, авиакеросина, нафты и сжиженного газа на заводе GTL.
Как сказал в интервью телеканалу "Россия-24" первый заместитель генерального директора завода Одилжон Каримов, в мире заводов такого уровня – единицы. Здесь установлено 11 тысяч единиц современнейшего оборудования.
"Этот завод позволит удовлетворить потребность в синтетическом дизеле и приведет к развитию таких как сельское хозяйство, строительство и другие. В будущем на заводе планируем производить 1,5 млн тонн продукции, это 700 тонн синтетического дизеля, 300 тонн авиакеросина, около 430 тонн синтетической нефти и около 50 тонн сжиженного углеводорода", - отметил он.
Такой объем производимого топлива, а также удобное расположение позволят Узбекистану стать своего рода авиационным хабом для всего региона, считают специалисты завода.
"Планируется создать в Узбекистане центральный хаб. По геолокации Узбекистан находится в центре Центральной Азии. Это дает возможность заправлять у нас все транзитные рейсы", - сказал в интервью начальник отдела по пусконаладке завода Носиржон Закиржанов