پروژه تهیه روغن های پایه از گاز طبیعی توسط فرآیند تبدیل گاز به مایع

تحقیق تهیه روغن های پایه از گاز طبیعی توسط فرآیند تبدیل گاز به مایع

تهیه روغن های پایه از گاز طبیعی توسط فرآیند تبدیل گاز به مایع
فن آوری GTL)   Gas To Liquids) :
گاز طبیعی، فرارترین بخش نفت خام است که معمولاً در چاه های نفتی بعنوان یک محصول غالباً ناخواسته وجود دارد.
درصد گاز طبیعی موجود در یک مخزن نفت، به دمای تشکیل نفت خام بستگی دارد زیرا درجه حرارت بالاتر به تشکیل گاز با غلظت بالاتر منجر می گردد. در بعضی از مخازن حاوی گاز طبیعی، تقریباً گاز خالص متان نیز وجود دارد. گاز متان یک منبع موثر انرژی و مخصوصاً با مزایای زیست محیطی در کاهش تولید گازهای گلخانه ای است که تمییزترین سوخت هیدروکربنی نیز محسوب می گردد. با اینحال، حمل و نقل و ذخیره سازی این گاز می تواند مشکل و پرخرج باشد. بویژه آنکه اگر مخازن ذخیره گاز در مکان هایی دورتر و مجزا باشد. روش حمل و نقل موثر انتقال از طریق خط لوله می باشد اما برای مخازن مسافت های دورتر، هزینه سرمایه گذاری خطوط لوله گاز بمراتب گرانتر از هزینه حمل و نقل می باشد.
گاز را می توان بصورت گاز مایع طبیعی (LNG) جابجا نمود اما در این زمینه ابتدا باید زیر ساخت های مهم هزینه های مرتبط با تانکرهای مخصوص حمل و نقل، انرژی مورد نیاز برای مایع سازی، نگهداری LNG در مخازن خنک کننده حمل و نقل و امکانات تبدیل مجدد گاز در مقصد را مورد مطالعه و بررسی قرار داد. امکان تبدیل LNG به هیدروکربن های مایع با وزن مولکولی بالا در منابع گاز، با توجه به وجود زیر ساخت های توزیع مانند تانکرها، خطوط لوله و تاسیسات ذخیره سازی میسر میگردد.
سالیان متمادی است که تکنولوژی GTL در حال توسعه می باشد اما بجز چند نمونه ویژه در آفریقای جنوبی و آلمان، شروع توسعه های تجاری آن از سال ۱۹۹۰ می باشد. نیروی محرکه بیشتر تحولات اخیر از جمله به رسمیت شناختن نیاز به بهره برداری از ذخایر گاز از راه دور و نیاز به تکنولوژی GTL ، تکنولوژی تبدیل و کاهش هزینه ها می باشد. در GTL تمرکز اولیه بر تولید سوخت بوده است ولی بیشتر تحولات برنامه ریزی شده بعدی بر روی تولید روغن پایه می باشد و کشور مالزی اولین تولید کننده تجاری این روغن پایه می باشد.

تهیه روغن های پایه از گاز طبیعی توسط فرآیند تبدیل گاز به مایع

تکنولوژی تبدیل گاز به مایع
تولید روغن های پایه از گاز طبیعی نیازمند سه مرحله می باشد :
_ تشکیل syngas که ترکیبی است از منواکسید کربن و هیدروژن
_ تولید هیدروکربن واکس از syngas توسط سنتز Fischer- Tropsch
_ تولید محصول نهایی
با توجه به درجه خلوص مواد اولیه گاز، ممکن است لازم باشد که قبل از آماده سازی گاز طبیعی، ناخالصی هایی مانند ترکیبات گوگرد حذف گردند زیرا در مراحل بعدی باعث سمی شدن کاتالیست ها می گردند. سه تکنولوژی عمومی در تبدیل گاز طبیعی به syngas وجود دارد :
جریان اصلاحی گاز متان (SMR)، اکسیداسیون جزئی (POX) و اصلاح اتوماتیک حرارتی (ATR)
تولید syngas – جریان اصلاحی گاز متان (SMR) : بخار آب و گاز طبیعی در دمای بالا ۸۰۰ – ۱۰۰۰ درجه سلیسیوس و در فشار متوسط ۲۰ – ۳۰ بار و کاتالیست نیکل پوشانده شده بر روی آلومینیوم، به ترتیب زیر وارد واکنش می گردند :
CH4+H2O=3H2+CO
CO+H2O=H2+CO2
CH4+CO2=2H2+2CO
واکنش دوم کمی گرمازاست و همیشه در SMR رخ می هد و واکنش های دیگر گرماگیر می باشند. عیب روش SMR در اینست که تولید syngas تمایل خیلی زیادی به مصرف هیدروژن به منواکسیدکربن در سنتزهای بعدی Fischer- Tropsch از خود نشان می دهد. با حذف هیدروژن اضافی و یا با استفاده از گاز طبیعی دارای دی اکسیدکربن بیشتر، این مشکل قابل حل می باشد.
مزیت کلیدی روش SMR در مقایسه با روش های دیگر اینست که فقط بخار آب نیاز می باشد و نه اکسیژن یا اکسیژن غنی از هوا.
اکسیداسیون جزئی (POX) : متان تا حدودی در دمای بالای ۱۲۰۰ – ۱۵۰۰ درجه سلیسیوس و در فشار ۱۴۰ بار و در غیاب کاتالیست واکنش می دهد : O2=4H2 +2CO+ CH42 2 CH4
نسبت هیدروژن/ منواکسیدکربن تقریباً برای مرحله Fischer- Tropsch ایده آل می باشد. با این حال اکسیژن اضافی مورد نیاز است و درجه حرارت بالای واکنش منجر به تولید محصولاتی ناخواسته مانند دوده و آمونیاک می گردد.
اصلاح اتوماتیک حرارت (ATR) : این فرآیند ترکیبی از روش های SMR و POX می باشد که با استفاده از یک کاتالیست و در حضور گاز طبیعی و بخار داغ و اکسیژن و مطابق فرمول زیر منجر به تولید syngas می گردد :
CH4 + H2O + 1/2O2 = 5H 2 + 2CO 2
در پروسه POX درجه حرارت زیاد نبوده و حدود ۱۰۰۰ درجه سلیسیوس میباشد که با استفاده از بخار آب، منجر به توقف تولیدات ناخواسته ای همچون دوده و آمونیاک می گردد. نسبت هیدروژن/ منواکسیژن برای مرحله Fischer- Tropsch تا حدودی بالا می باشد اما می توان با تغییر نسبت جریان بخار/ گاز با یک اصلاح توسط فن آوری ATR و با استفاده از هوا بجای اکسیژن این مشکل را بر طرف نمود. فن آوری توسعه ATR ، شامل استفاده از غشاهای سرامیکی، جهت جداسازی اکسیژن از هوا می باشد که روشی بسیار مقرون بصرفه می باشد.
سنتز Fischer- Tropsch : syngas تبدیل کردن به هیدروکربن های خطی در سنتز Fischer- Tropsch است.
کاتالیست های آهن و کبالت می توانند به همراه کاتالیست های دیگر همچون آلومینیوم، سیلیس و تیتان و همچنین بدون آنها نیز بکار گرفته شوند. واکنش واقعی سنتز بمراتب پیچیده تر از واکنش زیر می باشد :
nCO + (2n + 1)H2 = CnH2n+2 + nH2O
دو فرآیند عمومی برای Fischer- Tropsch وجود دارد : یکی کارکرد در دمای بالای ۳۰۰ – ۳۵۰ درجه سلیسیوس HTFT ، و دیگری در دمای پایین ۲۰۰ – ۲۵۰ درجه سلیسیوس LTFT .
پروسه HTFT استفاده از آمیختن کاتالیست های پایه آهن می باشد و روند تولید به سمت تولید گونه های مختلفی با اوزان مولکولی نسبتاً پایین می باشد که شامل اولفین ها و مقادیر قابل توجهی از آمیختگی با اکسیژن می باشد.
پروسه LTFT استفاده از کاتالیست های پایه آهن یا کبالت و تولید پارافین های واکس دار می باشد. علت انتخاب کاتالیست های پایه ی کبالت پایداری، طول عمر بالا و فعال بودن آنها می باشد هر چند که هزینه تولید آنها گرانتر نیز می باشد. با اینحال، بعلت بالا بودن فعالیت و همچنین گرمازا بودن واکنش، نوع طراحی رآکتور، جهت حصول اطمینان از حذف گرمای موثر را بسیار با اهمیت می سازد.

تعداد صفحات : ۶۹

فرمت : word

خواص محصول

تکنولوژی تبدیل گاز طبیعی به فراورده های مایع(GTL)

هزینه های عملیاتی و سرمایه ی GTL

تامین منابع مالی برای پروژه هایGTL در ایران