ATR - Creon
advertisement
Технологии производства синтез-газа компании Хальдор Топсе для процессов переработки газа в синтетическое жидкое топливо (СЖТ) Мария Яновская Московское представительство Хальдор Топсе А/О План презентации • Опыт первоначальной эксплуатации первой промышленной установки СЖТ в Катаре (ORYX): 2 х 17000 баррелей/сутки • Автотермический риформинг Топсе оптимальная технология подготовки синтезгаза для СЖТ. Блок-схема любого процесса производства синтетических жидких продуктов из природного газа Воздух Разделение воздуха Кислород Природный газ Производство синтез-газа (Рецикл) Сырец Синтез Рафинирование продукта Товарный продукт Интеграция технологических процессов для установк ORYX: Природн. газ ATR: Natural Gas Пар/Углерод Reforming 0.6 Рецикл отх.газ Комбинация и интеграция трёх промышленных технологий Ин те гр ац ия Синтезгаз Уникальная технология Ф -Т компании Сасол Парафины Сырец Product ИЗОКРЕКИНГ Work-up Жидкое топливо Oryx: Основные характеристики • • • Сырьё Природный газ Производительность 2 x 17,000 баррелей/сутки Используемые технологии – Производство синтез-газа Уст.разд.возд. Air Products ATR – Синтез Фишера-Тропша Sasol – Изокрекинг Chevron Структура собственности Haldor Topsøe 51% Qatar Petroleum 49% Sasol Synfuels Int. Ген.Подрядчик (EPC) (Проектирование, Комплектация, Строительство) Technip, Italy Title Title Image title Place image here Подготовительный период • “Во всех случаях успех определяется подготовкой, без подготовки любое дело ожидает провал” – Конфуций • Компания Сасол имеет более чем 50-летний опыт в области переработки угля и газа в жидкие продукты. За это время компанией разработано 5 различных технологий, основанных на реакции Фишера-Тропша с использованием как двухфазных, так и трёхфазных реакторов ORYX впервые использует ряд самых современных технологических процессов. Неизбежные связанные с этим риски были заранее оценены Использован неоценимый опыт, полученный при эксплуатации демонстрационной установки На демонстрационной установке осуществлена интеграция ATR риформинга с установкой синтеза по Фишеру-Тропшу На демонстрационной установке также осуществлена интеграция с установкой дальнейшей переработки углеводородов и конденсата • • • • Этапы отработки технологии • • • • • • Теоретическая разработка конструкции реакторов Лабораторные работы: исследование активности и селективности катализаторов, моделирование отдельных стадий технологического процесса на лабораторных установках, позволяющее количественно описать процессы смешения в аппаратах различного типа 4 масштаба моделирования - лабораторные установки (г) - пилотные установки (кг) - демонстрационные (тонны) - промышленные (сотни тонн) Проверка стабильности катализаторов в продолжительных промышленных испытаниях Тестирование потребительских свойств продукта Постоянное совершенствование катализатора в отношении его активности и селективности Осуществление проекта • Предварительный этап проектирования и разработки проекта План-график • • ТЭО 6 месяцев Предпроектная проработка (FEED) 12 месяцев Объём • • • Полная оценка безопасности всех частей установки (HAZOP) • Анализ реалистичности, ремонтопригодности, надёжности (RAM) • ± 15% Оценка стоимости Модель установки с завершённостью 10% Полная динамическая модель всех отдельных частей установки и их интеграции Осуществление проекта • План-график: ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 15 ПРОЕКТИРОВАНИЕ 22 КОМПЛЕКТАЦИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ 6 СТРОИТЕЛЬСТВО 26 32 ПРЕДПУСКОВЫЕ РАБОТЫ И ПУСК STARTUP • • 39 В реальности были определённые задержки (в основном на стадии проектирования) Результат: Первый продукт поступит на рынок в первом квартале 2007 г. Хорошие новости - Установка работает ! • • • • После пуска во время первоначального периода эксплуатации никаких поблем, связанных с технологией, обнаружено не было Работа отделения производства синтез-газа полностью соответствует предсказанным параметрам • Огнеупорная футеровка • Сероочистка • Состав синтез-газа Рабочие параметры реактора ФТ находятся в пределах проектных значений • Изотермические условия соблюдаются • Система теплоотвода работает хорошо • Активность катализатора ФТ соответствует ожидаемой • Свойства взвешенного слоя равномерны (в соответствии с предсказанием) • Каталитическая система работает хорошо Интеграция рецикла и в ATR работает хорошо Предстоит сделать: • • • • • Более продолжительные испытания с полной нагрузкой Наладить в полном объёме переработку продукта синтеза Фишера -Тропша Обеспечить более устойчивую работу всех вспомогательных систем (для обеспечения бесперебойной работы установки) Оптимизировать работу установки Обеспечить преемственность накопленного опыта в следующем проекте СЖТ большей мощности. Накопленный опыт будет использован в установках СЖТ нового поколения Отделение производства синтез-газа • Технология Автотермический риформинг (ATR) Соотношение пар/углерод (S/C) 0.6 • Предшествующие проекты Установка переработки газа в Европе (производ. эквивалентна ~3000 баррелей/сутки СЖТ) Сасолбург, Южная Африка (производ. эквивалентна ~2 x 8500 баррелей/сутки СЖТ) Автотермический риформинг в промышленной эксплуатации Примеры внедрения Компания Технология Продукт Производительн. Пуск Эр Ликид ATR Синтез-газ Конфиденциально 2002 Сасолбург ATR Синтез-газ 2 x 215 000 нм3/ч 2004 Орикс ATR СЖТ 2 x 17 000 Бар/сутки 2006 Эскравос ATR СЖТ 2 x 17 000 Бар/сутки 2008 Статойл Двухстад. Метанол 2 500 т/сутки 1997 Ар Рази Двухстад. Метанол 5 000 т/сутки 2008 Технологии риформинга Топсе • • • Предриформинг • • • • Двухступенчатый риформинг Трубчатая печь с огневым обогревом Вторичный риформинг с кислородом или воздухом Автотермический риформинг (ATR) Конвекционный риформинг (HTCR) Теплообменный риформинг (HTER) Установки синтез-газа для больших производств Сероочистка Природн.газ ПредОгневой риформинг подогреватель Технологический пар Автотермический Производство пара риформинг Экспорт пара Отходящий газ Ф-Т (СО2-содерж.) Кислород Пит. котловая вода Синтезгаз Предриформинг • Адиабатический реактор, загруженный высокоактивным никелевым катализатором • • Расщепление всех высших углеводородов • Снижает расход кислорода в автотермическом риформинге Позволяет повысить температуру на входе автотермического риформинга Печь автотермического риформинга Кислород Природный газ + пар Зона горения CH4 + 1½O2 Горелка CTS CO + 2H2O Термическая и каталитическая зоны CH4 + H2O CO + 3H2 CO + H2O CO2 + H2 Синтез-газ Моделирование автотермического риформинга Моделирование гетерогенного реактора 100 Конверсия CH4 (%) Моделирование динамики потока Конверсия CH4 80 60 40 20 0 0,00 Температура 0,20 0,40 0,60 0,80 Относительное положение на катализаторной полке 1,00 Отделение производства синтез-газа Основные этапы/Опыт эксплуатации • Первая подача природного газа/пара/кислорода на установку Линия I Август 2006 Линия II Октябрь 2006 • Нагрузка между 50% и 75% • Время от “холодного” состояния до начала экспорта синтез-газа 24 часа Отделение производства синтез-газа Основные этапы/Опыт эксплуатации • Первые впечатления от эксплуатации установки – Установка легко пускается, останавливается и снова выводится на режим – Гибкость эксплуатации/надёжность – Синтез-газ отвечает заданным требованиям – Интеграция установки разделения воздуха//ATR и Установки синтеза Фишера-Тропша/ATR успешна – Установка адекватно реагирует на изменение нагрузки Отделение производства синтез-газа Основные этапы/Опыт эксплуатации Предварительные итоги • Технология ATR с низким соотношением пар/газ и рециклом отходящего газа Ф-Т является отличным выбором для отделения газоподготовки для СЖТ применений • • Продемонстрирована гибкость и надёжность эксплуатации Создана хорошая основа для дальнейшего совершенствования технологического процесса Демонстрационная установка ATR Задача: исключить сажеобразование 4.0 Соотношение H2/CO CO2 =0 NG 3.0 CO2 = 0.2 NG 2.0 CO2 = 1.0 NG 1.0 0.0 0.0 1.0 2.0 Соотношение H2O/C T вых. = 950°C T вых. = 1050°C Данные с установки Экономика процесса для больших производств Производство синтез-газа методом автотермического риформинга Продукт Синтез-газ для низкотемпературного синтеза по Фишеру-Тропшу Метанол H2O/C 0.6 0.4 0.6 0.4 Инвестиционный индекс 100 96 100 93 Теплообменный риформинг Пар Природный газ Кислород/воздух ATR Товарный газ Теплообменный риформинг Топсе HTER-p Интеграция теплообменного риформинга в агрегат аммиака HTER-p Втор ичн. Котёлутилизатор Втор ичн. Котёлутилизатор Пучок двойных труб Теплообменный риформинг HTER-p • • • • • Компактность Снижение расхода кислорода Повышение эффективности Повышение производительности установок Промышленная эксплуатация в ЮАР Теплообменный риформинг в ЮАР Газ богатый CH4 До реконструкции Пар Газ богатый CH4 После реконструкции Пар HTER-p Кислород Кислород ATR ATR Пар Пар Продукт Пар Котёл По газу CH4 : 100 По продукту: 100 Соотношение O2/C: 0.54 Производство пара: 100 Продукт Котёл По газу CH4 : 133 По продукту : 134 (сух.) Соотношение O2/C: 0.43 Производство пара : 54 Выводы • С пуском установки Oryx промышленная технология СЖТ стала реальностью • Компания Хальдор Топсе продемонстрировала высокую степень готовности комплекса технологий риформинга углеводородного сырья для производства синтез-газа для превращения газа в жидкие продукты.
