Benzin artı sentez gazı - Syngas to gasoline plus
Sentez gazından benzine plus (STG+), doğal gazı , diğer gaz halindeki hidrokarbonları veya gazlaştırılmış biyokütleyi benzin, dizel yakıt veya jet yakıtı ve organik çözücüler gibi damlalıklı yakıtlara dönüştürmek için kullanılan termokimyasal bir işlemdir .
Proses kimyası
Bu proses, bir sentez gazının sentetik yakıtlara dönüştürüldüğü bir seride dört sabit yataklı reaktörden oluşan bir sürekli entegre döngüde dört temel adımı takip eder . Yüksek oktanlı sentetik benzin üretme adımları aşağıdaki gibidir:
-
Metanol Sentezi : Sentez gazı, katalizör yatağından geçerken sentez gazının çoğunu metanole dönüştüren dört reaktörden ilki olan Reaktör 1'e beslenir.
- CO + 2 H 2 →
-
Dimetil Eter (DME) Sentezi: Reaktör 1'den gelen metanol bakımından zengin gaz daha sonra ikinci STG+ reaktörü olan Reaktör 2'ye beslenir. Metanol bir katalizöre maruz bırakılır ve çoğu, metanolden DME oluşturmak üzere bir dehidrasyon içeren DME'ye dönüştürülür.
- 2CH 3 OH → CH 3 OCH 3 + H 2 O
- Benzin sentezi: Reaktör 2 ürünü gazı daha sonra, DME'nin parafinler ( alkanlar ), aromatikler , naftenler ( sikloalkanlar ) ve küçük miktarlarda olefinler ( alkenler ) dahil hidrokarbonlara dönüştürülmesi için katalizörü içeren üçüncü reaktör olan Reaktör 3'e beslenir. karbon sayısı 6 ile 10 arasında değişmektedir.
- Benzin Tedavi: dördüncü reaktör içerir transalkilasyon ve hidrojenasyon tedavi azaltır Reaktör 3. gelen ürünlere tedavi durene / isodurene ( tetrametilbenzenlerin ) ve trimetilbenzen yüksek donma noktaları olan benzinde minimize edilmelidir bileşenleri. Sonuç olarak, sentetik benzin ürünü, yüksek oktanlı ve arzu edilen viskozimetrik özelliklere sahiptir.
- Ayırıcı: Son olarak, Reaktör 4'ten gelen karışım yoğunlaştırılarak benzin elde edilir. Yoğunlaştırılmamış gaz ve benzin, geleneksel bir yoğunlaştırıcı/ayırıcıda ayrılır. Ürün ayırıcıdan gelen yoğuşmamış gazın çoğu geri dönüştürülmüş gaz haline gelir ve parafinler, aromatikler ve naftenlerden oluşan sentetik benzin ürününü bırakarak Reaktör 1'e besleme akışına geri gönderilir.
Katalizörler
STG+ işlemi, diğer gazdan sıvıya teknolojilerinde, özellikle metanolden benzine işlemlerinde kullanılanlara benzer standart katalizörler kullanır. Metanolden benzine işlemleri, moleküler boyut ve şekil seçici zeolit katalizörleri tercih eder ve STG+ işlemi ayrıca, ZSM-5 gibi ticari olarak temin edilebilen şekil seçici katalizörleri kullanır .
Proses verimliliği
Primus Green Energy'ye göre, STG+ işlemi, doğal gazı, milyon İngiliz ısı birimi başına yaklaşık 5 ABD galonu (megavat-saat başına 65 litre) ile 90+-oktan benzine dönüştürür. Benzinin enerji içeriği, ABD galonu başına 120.000 ila 125.000 İngiliz ısı birimidir (litre başına 9.3 ila 9.7 kilovat saat), bu işlemi %40 enerji kaybıyla yaklaşık %60 verimli hale getirir.
gazlaştırma
Diğer gazdan sıvıya süreçlerinde olduğu gibi, STG+, hammadde olarak diğer teknolojiler aracılığıyla üretilen sentez gazını kullanır. Bu sentez gazı, ticari olarak mevcut birkaç teknoloji aracılığıyla ve doğal gaz, biyokütle ve belediye katı atıkları dahil olmak üzere çok çeşitli hammaddelerden üretilebilir .
Doğal gaz ve belediye atıklarından üretilenler de dahil olmak üzere metan bakımından zengin diğer gazlar, buhar metan reforming ve oto-termal reform gibi metan reforming teknolojileri aracılığıyla sentez gazına dönüştürülür .
Biyokütle gazlaştırma teknolojileri daha az yerleşiktir, ancak geliştirilmekte olan birçok sistem sabit yataklı veya akışkan yataklı reaktörler kullanmaktadır.
Diğer GTL teknolojileriyle karşılaştırma
Sentez gazından sıvı yakıt sentezine yönelik diğer teknolojiler arasında Fischer-Tropsch prosesi ve metanolden benzine prosesler yer alır.
Princeton Üniversitesi'nde yürütülen araştırmalar, metanolden benzine süreçlerin, hem sermaye maliyeti hem de genel maliyet açısından, küçük, orta ve büyük ölçeklerde Fischer-Tropsch sürecinden sürekli olarak daha uygun maliyetli olduğunu göstermektedir. Ön çalışmalar, STG+ prosesinin enerji açısından daha verimli olduğunu ve metanolden benzine en yüksek verim sağlayan proses olduğunu göstermektedir.
Fischer-Tropsch süreci
Fischer-Tropsch prosesi ile STG+ gibi metanolden benzine prosesler arasındaki temel fark, kullanılan katalizörler, ürün tipleri ve ekonomidir.
Genel olarak, Fischer-Tropsch prosesi seçici olmayan kobalt ve demir katalizörlerini tercih ederken, metanolden benzine teknolojiler moleküler boyut ve şekil seçici zeolitleri tercih eder. Ürün türleri açısından, Fischer-Tropsch üretimi sentetik ham petrol gibi lineer parafinlerle sınırlıyken , metanolden benzine prosesler ksilen ve toluen gibi aromatikler ve naftenler ve drop-in gibi izoparafinler üretebilir . benzin ve jet yakıtı.
Fischer-Tropsch sürecinin ana ürünü olan sentetik ham petrol, dizel yakıt veya benzin gibi yakıt ürünleri üretmek için ek arıtma gerektirir. Bu arıtma tipik olarak ek maliyetler ekleyerek bazı endüstri liderlerinin ticari ölçekli Fischer-Tropsch süreçlerinin ekonomisini zorlu olarak nitelendirmesine neden olur.
Metanol için benzin
STG+ teknolojisi, onu diğer metanolden benzine kadar farklı işlemlerden ayıran birkaç farklılaştırıcı sunar. Bu farklılıklar, ürün esnekliği, duren azaltma, çevresel ayak izi ve sermaye maliyetini içerir.
Geleneksel metanolden benzine teknolojiler dizel, benzin veya sıvılaştırılmış petrol gazı üretir . STG+ kullanılan katalizörlere bağlı olarak benzin, dizel, jet yakıtı ve aromatikler üretir. STG+ teknolojisi ayrıca duren indirgemesini temel prosesine dahil eder, yani tüm yakıt üretim prosesi sadece iki adım gerektirir: sentez gazı üretimi ve gazdan sıvıya sentezi. Diğer metanolden benzine prosesler, ana prosese duren indirgemesini dahil etmez ve ek bir arıtma adımının uygulanmasını gerektirir.
Ek reaktör sayısı nedeniyle, geleneksel metanolden benzine prosesler, duren indirgeme ünitesine beslenmeden önce metanolün yoğunlaştırılması ve buharlaştırılmasının ek maliyeti ve enerji kaybı gibi verimsizlikleri içerir. Bu verimsizlikler, STG+ gibi daha az reaktör kullanan metanolden benzine proseslerden daha büyük bir sermaye maliyetine ve çevresel ayak izine yol açabilir. STG+ işlemi, çoklu yoğuşma ve buharlaşmayı ortadan kaldırır ve işlem, ara sıvılar üretmeden sentez gazını doğrudan sıvı taşıma yakıtlarına dönüştürür. Bu, sıvılaştırılmış petrol gazı için basınçlı depolama ve sıvı metanolün depolanması dahil olmak üzere iki ürünün depolanması ihtiyacını ortadan kaldırır.
Birden fazla adımı daha az reaktörde birleştirerek gazdan sıvıya prosesini basitleştirmek, verim ve verimliliği artırarak daha kolay ölçeklendirilebilen daha ucuz tesislere olanak tanır.
ticarileştirme
STG+ teknolojisi şu anda alternatif yakıt şirketi Primus Green Energy'nin sahibi olduğu bir tesiste, Hillsborough, New Jersey'de ticari öncesi ölçekte çalışıyor. Tesis, doğrudan doğal gazdan yılda yaklaşık 100.000 galon yüksek kaliteli, damlamalı benzin üretiyor. Ayrıca şirket, E3 Consulting tarafından hazırlanan ve STG+ sisteminin ve katalizör performansının tesis işletimi sırasında beklentileri aştığını tespit eden bağımsız bir mühendis raporunun bulgularını açıkladı. Ön ticari tanıtım tesisi de 720 saat kesintisiz çalışma sağladı.
Primus Green Energy, 2014 yılının ikinci yarısında ilk ticari STG+ santralinin temellerini atmayı planladığını duyurdu ve şirket, bu santralin yılda yaklaşık 27,8 milyon galon yakıt üretmesinin beklendiğini duyurdu.
2014'ün başlarında, ABD Patent ve Ticari Marka Ofisi (USPTO), Primus Green Energy'nin tek döngülü STG+ teknolojisini kapsayan patentine izin verdi.