Công nghệ chuyển hoá khí thiên nhiênthành sản phẩm lỏng (GTL technology)

Giảng viên: TS. Nguyễn Vĩnh KhanhBộ môn Chế biến dầu khíKhoa Kỹ thuật Hoá học, Trường ĐHBK Tp. HCM

Mục tiêu bài giảng

• Nhu cầu và điều kiện của Công nghệ GTL

• Chuyển hoá hoá học của khí thiên nhiên thành nhiên liệu lỏng và các hoá chất

• Khả năng sử dụng các nguyên liệu khác

NỘI DUNG BÀI GIẢNG

§1. GIỚI THIỆU CHUNG

§2. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ GTL

§3. TÍNH KINH TẾ VÀ ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG

§4. CÁC NHÀ MÁY GTL TRÊN THẾ GIỚI

§5. CÁC HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI

§1. GIỚI THIỆU CHUNG

Khí thiên nhiên : trữ lượng lớn

• Trữ lượng khí thiên nhiên (2004) = 6300TCF (180TCM);

• Khoảng 40% trữ lượng (2500TCF) hiện tại không khai thác được vì các lý do kỹ thuật và kinh tế (Nga, Qatar, Úc, ...)

• R/P ratio: ~70 năm (của dầu thô là 35 năm)

• Khí đồng hành : đốt bỏ hoặc bơm lại giếng dầu

• Vận chuyển khó khăn

• Giới hạn trong khả năng ứng dụng và thị trường

Trữ lượng khí thiên nhiên theo khu vực

Khí đồng hành bị đốt bỏ

Các khả năng chuyển hoá khí thiên nhiên

FT Upgrading

Diesel

Naphtha

Syn-crude

Methanol and DMEOlefins, Gasoline

HydrogenAmmonia and others

GTL PROCESS

GTC or GTFC TECHNOLOGIES

Reforming

MethaneCH4

GTL: Gas to Liquids (FT- Fischer Tropsch)

GTC: Gas to Chemicals

GTFC: Gas to Fuels and Chemicals

Synthesis Gas

CO + H2

PREMIUM PRODUCTS

O2

H2O

Chuyển hoá hoá học cơ bản trong công nghệ GTL

Dimethyl-ether(DME)

Methanol

Hydrogen Carbon Oxygen

“Diesel”

Khả năng nguyên liệu

Conversion Technologies

FT Upgrading

Diesel

Naphtha

Syn-crude

Methanol and DME

Olefins, Gasoline

Hydrogen

Ammonia and others

GTL PROCESS

GTC or GTFC TECHNOLOGIES

ReformingMethane

CoalPetcokeBiomass

Synthesis Gas

CO + H2

Gasification/UCG“Clean Coal Technologies”

Thị trường sản phẩm của các quá trình chuyển hoá khí thiên nhiên

1100

140Methanol to Olefins

Very largePower (methanol, hydrogen)

130Ammonia

215Methanol to DME (LPG)

900Methanol as/to gasoline

34Methanol, chemical

3800Syncrude

150 (actual size) Comparison: LNG

Product market sizeMMTPA

Target Products

GTL-FT Diesel

Natural Gas

CO and H2“Syngas”

HYDROGEN METHANOL

MTBE

Formal-dehyde

Aceticacid

Ammonia/FertilizerRefineries

Chuyển hoá khí thiên nhiên : hiện tại ~20 bcfd (7%)

Ammonia: 12 bcfd Refineries: 6 bcfd Methanol: 3 bcfd

Natural Gas

HYDROGENWax/Syncrude METHANOL

Clean Diesel Jet

Fuel

Naphtha

Lubricants

MTBEFuel blend(M15, M85) PowerGasoline

Olefins

Formal-dehyde

Aceticacid

AmmoniaRefineries

DME

Chuyển hoá khí thiên nhiên : tương lai > 40bcfd (2020)

CO and H2“Syngas”

GTL Fischer Tropsch

Shift from chemicals to designer fuels

Sản phẩm của Công nghệ GTL Sản phẩm của Công nghệ GTL

Diesel : 70%

Naphtha, KO, lube oil : 30%

DO thông thường 99.5%

§2. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ GTL

Syngas generation block

Fischer-Tropsch synthesis block -

Terminal

SyncrudeGasoline AKI 92-95

Diesel (CI 75) Lubricants

Storagetank

Tank car

CH4 +steam

Syngas generation

Syngascompression

FT-synthesis Upgrading

Rectification block

Feedstock purification

block

Sales

Sơ đồ sản xuất – thương phẩm của công nghệ GTL

Markets- Automotive fuels- Lubricants

Ưu điểm của công nghệ GTL

Tăng giá trị của sản phẩm

Nguyên liệu : $0 to 1.50/MMBTU

Sản phẩm : $10/MMBTU; sạch

(1MMBTU = 1060 x 106 J)

Vận chuyển và thị trường

Dễ vận chuyển

Thị trường không giới hạn : nhiên liệu, hoá dầu, ...

Syngas production block

-- Tạo thành hỗn hợp CO và H2 với tỷ lệ đặc trưng cho quá trình tổng hợp tiếp theo

-- Chiếm 70% năng lượng sử dụng và 50% vốn đầu tư nhà máy GTL

-- T > 800 oC ; P ~ 30 bar

-- Phản ứng toả nhiệt !

-- Một số quy trình công nghệ tiêu biểu:

Thành phần sản phẩm