Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка комбинированного энергохимического процесса прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол, синтетический бензин и электроэнергию.

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
природный газ, попутный газ, факельное сжигание, монетизация газовых ресурсов, конверсия газа, прямое окисление, метанол, бензин, ингибитор гидратообразования, газохимия, энергохимическая технология, газотурбинная энергоустановка

Цель проекта:
Проект направлен на достижение одной из важнейших целей современного топливно-энергетического комплекса – создание экономически эффективных технологий превращения газообразных углеводородных ресурсов, в том числе из малодебитных и нетрадиционных источников, в более востребованные и более легко транспортируемые на мировые рынки жидкие химические продукты и моторные топлива. Целью проекта является создание новой комбинированной энергохимической технологии прямой окислительной конверсии природных и попутных газов с получением таких востребованных продуктов, как метанол и бензин, а также электроэнергии. Создание данной технологии откроет принципиальную возможность решения важнейших проблем повышения энергоэффективности нефтегазового комплекса и более рационального использования природных энергетических ресурсов. Компактная одностадийная малотоннажная технология прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол не требует сложной и дорогостоящей промежуточной стадии их превращения в синтез-газ. Она позволит экономически обосновано прекратить факельное сжигание попутных нефтяных газов (ПНГ), удовлетворять собственные потребности газодобывающих предприятий в электроэнергии и метаноле-ингибиторе гидратообразования, экономически эффективно превращать природный газ малодебитных и низконапорных месторождений в легко транспортируемые жидкие химические продукты и топлива. В частности, будет разработана технология последующей конверсии метанола в такой востребованный, в том числе в местах добычи ПНГ, продукт, как бензин.

Основные планируемые результаты проекта:
Будут созданы научные и технологические основы принципиально новой комбинированной энергохимической технологии прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол, бензин и электроэнергию, позволяющей значительно снизить капитальные и операционные затраты по сравнению с традиционными процессами получения метанола и бензина на основе синтез-газа. Будет спроектирована, изготовлена и введена в эксплуатацию демонстрационная установка прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол производительностью по газу не менее 300 м3/ч, на которой будет отработан проточный вариант процесса, выбраны его оптимальные режимы, исследована его устойчивость и стабильность рабочих параметров. Будет спроектирован и изготовлен демонстрационный модуль получения бензина из продуктов прямой окислительной конверсии природного газа, на котором будут проведены испытания и наработаны опытные образцы бензина, исследованы его состав и свойства. Будут разработаны исходные данные на проектирование модуля получения бензина для опытно-промышленной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол. Будет разработано технико-коммерческое предложение, включая ТЭО, для создания опытно-промышленной комбинированной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол с возможностью последующей конверсии метанола в бензин производительностью по природному газу не менее 2 тыс. м3/час.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате завершения проекта будут созданы научные и технологические основы принципиально новой комбинированной энергохимической технологии прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол, бензин и электроэнергию, позволяющей значительно снизить капитальные и операционные затраты по сравнению с традиционными процессами получения метанола и бензина на основе синтез-газа. Будет спроектирована, изготовлена и введена в эксплуатацию демонстрационная установка прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол производительностью по газу не менее 300 м3/ч, на которой будет отработан проточный вариант процесса, выбраны его оптимальные режимы, исследована его устойчивость и стабильность рабочих параметров. Будет спроектирован и изготовлен демонстрационный модуль получения бензина из продуктов прямой окислительной конверсии природного газа, на котором будут проведены испытания и наработаны опытные образцы бензина, исследованы его состав и свойства. Будут разработаны исходные данные на проектирование модуля получения бензина для опытно-промышленной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол. Будет разработано технико-коммерческое предложение, включая ТЭО, для создания опытно-промышленной комбинированной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол с возможностью последующей конверсии метанола в бензин производительностью по природному газу не менее 2 тыс. м3/час.
Разрабатываемая технология является принципиально новой, не имеющей действующих мировых аналогов, и полностью базируется на фундаментальных отечественных исследованиях и разработках, которые значительно опережают мировой уровень в данной области, что подтверждается полученными патентами и публикациями, включая зарубежные издания и монографии.
Заявленные результаты будут достигнуты путем теоретического анализа процессов прямого парциального окисления природного газа в метанол, путем моделирования процесса на лабораторной и демонстрационной установках, путем исследования процесса получения бензина из продуктов прямой окислительной конверсии природного газа на лабораторной установке и демонстрационном модуле, испытания и наработки опытных образцов бензина, исследования его состава и свойств. А также путем разработки исходных данных на проектирование модуля получения бензина для опытно-промышленной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол и разработки технико-коммерческого предложения, включая ТЭО, для создания опытно-промышленной комбинированной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов в метанол с возможностью последующей конверсии метанола в бензин производительностью по природному газу не менее 2 тыс. м3/час.
С целью снижения экономических рисков при реализации процесса, он разрабатывается на основе модульного принципа, и состоит из модулей получения метанола, бензина и электроэнергии. Это позволит гибко и оперативно регулировать состав и объем получаемой продукции в зависимости от конкретных потребностей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основной областью применения результатов проекта является нефтегазовая отрасль и другие предприятия ТЭКа. Планируемые результаты реализации проекта откроют возможность создания принципиально новой малотоннажной технологии прямой конверсии углеводородных газов в метанол, бензин и другие химические продукты с высокой добавленной стоимостью, что позволит монетизировать труднодоступные и удаленные углеводородные ресурсы. Появится возможность вовлечь в промышленную разработку малодебитные и нетрадиционные источники углеводородных газов, обеспечить удаленные газодобывающие регионы химическими продуктами и моторными топливами, производимыми из местных ресурсов.
Проблема рентабельной конверсии углеводородных газов в жидкие химические продукты остается одной из наиболее сложных технологических проблем современной энергетики. Несмотря на колоссальные усилия и огромные средства, вложенные в разработку таких технологий крупнейшими зарубежными нефтегазовыми компаниями, даже крупные газохимические комплексы, построенные в последние годы в максимально благоприятных условиях Ближнего Востока и Африки и использующие наиболее дешевое в мире сырье, балансируют на грани рентабельности. Из-за сложности этих процессов уровень капитальных затрат в разы превысил первоначальные оценки. Для российских газодобывающих регионов экономически рентабельное применение этих зарубежных технологий практически полностью исключено. Наиболее реальным направлением создания рентабельных малотоннажных процессов конверсии газа в жидкие продукты, столь необходимые российской газовой отрасли и энергетике, остается разработка прямых методов химического превращения углеводородных газов, не требующих их промежуточной конверсии в синтез-газ, что позволяет в 2-3 раза снизить капитальные затраты на их реализацию.
Появление новых малотоннажных технологий превращения природного газа в химические продукты и жидкие моторные топлива с объемом производства на уровне нескольких тысяч м3/ч будет способствовать развитию местного производства в газодобывающих регионах, созданию там новых рабочих мест и повышению уровня их энергобезопасности. Это позволит сократить объем северного завоза топлива и факельное сжигание попутного газа.
Отечественные исследования в области прямой окислительной конверсии углеводородных газов в ценные химические продукты, представленные работами авторов, входящих в коллектив данного проекта, значительно опережают мировой уровень исследований в данной области. Создание практически действующей оригинальной отечественной технологии, несомненно, вызовет интерес к научным исследованиям в данной области, а также вызовет интерес зарубежных компаний, и будет способствовать международному сотрудничеству в данной области. Создаваемые в рамках проекта демонстрационные модули прямой конверсии природного газа в метанол и получения бензина из продуктов прямой конверсии метана позволят активно пропагандировать и популяризировать новую отечественную технологию, а также развивать ее далее, используя исследовательскую инфраструктуру, созданную в рамках проекта.

Текущие результаты проекта:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической литературы по проблеме прямой окислительной конверсии углеводородных газов в метанол и другие оксигенаты.
Проведен анализ потенциальных сфер потребления малотоннажных установок получения метанола и прогнозного объема рынка.
Выполнен аналитический обзор литературы по методам получения жидких углеводородов из природного газа. Исследование возможных схемных решений процесса получения бензина из продуктов прямого парциального окисления природного газа.
Проведен теоретический анализ возможности возникновения нестационарных режимов при парциальном окислении природного газа.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований на струевом лабораторном стенде высокого давления ИПХФ РАН.
Ведутся экспериментальные исследования на струевом лабораторном стенде высокого давления ИПХФ РАН для подготовки технического предложения на проектирование блока получения метанола демонстрационной энергохимической установки прямой окислительной конверсии природных и попутных газов производительностью по газу не менее 300 м3/ч.
Ведется разработка эскизной конструкторской документации на изготовление лабораторной совмещенной установки получения бензинов из продуктов прямого парциального окисления природного газа.
Разработаны программы и методики исследований на лабораторной совмещенной установке получения бензинов из продуктов прямого парциального окисления природного газа.