Gázolajok el állítása szintetikus k olaj izomerizáló hidrokrakkolásával Pölczmann György, Hancsók Jen , Nagy Gábor, Varga Zoltán Pannon Egyetem Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék Vegyészmérnöki Intézet Kooperációs Kutatási Központ M szaki Kémia Napok ’06 Veszprém, 2006. április 26.
Az el adás tartalma a szintetikus cseppfolyós szénhidrogén elegyek jelent sége az integrált Fischer-Tropsch technológia ismertetése a termékek el állítása a szintetikus k olajból – izomerizáló hidrokrakkolás a termék gázolajok tulajdonságai
A cseppfolyós szintetikus szénhidrogén elegyek jelent sége a jó min ség dízelgázolajok iránti mennyiségi igények növekedése ugrásszer en változó k olajár a jó min ség alapolajok iránti igények növekedése k olajkészletek egyenl tlen eloszlása k olajkészletek kimerülése importfügg ség környezetvédelem a gépjárm emisszió csökkentése a földgáz és földgázhidrát készletek mérete
A dízelgázolajok iránti mennyiségi igények növekedése 6
300
10 t/év
Motorbenzin Dízelgázolaj
*
D ízelgázolaj M otorbenzin
1,82*
250
2,06*
1,64* 1,34
200 *
1,12
1,15*
*
1,39*
1,23*
150 100 50 0
1990
1993
1995
1998
2000
2005
2010
2015
A min ségi igények szigorítása
A cseppfolyós szénhidrogén elegyek el állítási lehet ségei a különböz forrásokból (földgáz, k szén, szénhidrogén kondenzátumok, olajospala és -homok, biomassza, hulladék poliolefinek, gumiabroncsok stb.) nyert szintézisgázból kiinduló el állítások, metanol közvetlen átalakítása motorbenzinné [metanol: különböz forrásokból(földgáz, k szén, biomassza, stb.) a szintézis gázon át vagy közvetlenül elállítva (biomassza)], metanol átalakítása etilénen át (krakkolás, oligomerizálás, hidrogénezés), metán „kapcsolása”, C2-C4-szénhidrogének átalakítása benzinné, k szenek lepárlása, k szenek cseppfolyósítása, k szenek szuperkritikus extrakciója, biomassza lepárlása, pirolízise, szénhidrogének elállítása különböz forrásból származó szén-dioxidból és hidrogénb l, poliolefin hulladékok termikus és katalitikus bontása, gumiabroncsok pirolízise stb.
Az integrált Fischer-Tropsch szintézis
I. A szintézisgáz (CO+H2) el állítása Forrásai: földgáz, k szén, biomassza, hulladék, véggázok, koksz Technológiái: vízg zös reformálás (SR) parciális oxidáció (POX) katalitikus parciális oxidáció (CPO) autoterm szénhidrogén bontás (ATR) szintézisgáz elállítása véggázokból (TGR) kombinált eljárások (SR+ATR) kerámia membrán reaktort alkalmazó el állítás biomassza elgázosítása! gáztisztítás
II. A Fischer-Tropsch szintézis alapanyaga: tisztított szintézisgáz m veleti paraméterek h mérséklet: 200-240 °C illetve 300-350 °C nyomás: 20-30 bar
katalizátor reaktor típusa
A Fischer-Tropsch szintézis kémiája F reakciók:
Mellékreakciók vízgázreakciók kokszképz dés a katalizátor felületén Boudouard diszproporcionálódás katalizátor oxidáció-redukció karbid-képz dés
A Fischer-Tropsch szintézis katalizátorai petrolkoksz
Katalizátorok
nehéz k olaj
Fe Co Ni Ru
Promotorok Hordozók
benzinek
k szenek biomassza vákuum maradék
f t olajok földgáz (kis f t érték )
bitumenek katalizátor
földgáz
vas alapú kobalt alapú 0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
H2/CO mólarány
A kapott szintetikus k olaj összetétele 100
Termékösszetétel, %
90 80 70
f t gáz, C1-2 LPG, C3-4
60
motorbenzin, C5-12
50 40 30 20 10
paraffinokban dús frakció, C20+
dízelgázolaj, C12-19
0 0,75
0,80 0,85 Co katalizátor (hagyományos) Fe katalizátor (hagyományos) Új katalizátor
0,90
0,95
Láncnövekedési tényez
III. A végtermékek el állítása a szintetikus k olajból Szétválasztás Befejez m velet izomerizáció hidrogénezés hidrokrakkolás izomerizáló hidrokrakkolás
Izomerizáló hidrokrakkolás
Izomerizáló hidrokrakkolás katalizátorok kétfunkciós fémes/savas katalizátor fémek típusai: Pt, Pd hordozó: SAPO zeolit (ZSM, mordenit) szilárd szupersav amorf SiO2/Al2O3
F bb ipari eljárások Sasol - Chevron Shell ExxonMobil
Chevron Isocracking
Nautilus reaktorbels
Shell Heavy Paraffin Conversion
ExxonMobil – végtermék el állítás
A termék gázolaj min sége Jellemz k
Shell
Exxon
EN-
SMDS
Sasol Chevron
AGC-21
S r ség, kg/m3
776
780
750
778
820-845
Cetánszám
81
>70
74
>74
>51
2,702
2,00
2,51
2,4
2,00-4,50
Kéntartalom, mg/kg (ppm)
<2
<5
<10
<2
50 (10)
Lobbanáspont, °C
70
>55
81
>60
>55
Kinematikai viszkozitás, 40°C, mm2/s
PE + X
-590:2004
A szintetikus gázolaj el nyei és hátrányai széles alapanyagskála nem kell változtatni a motorokon és a logisztikai rendszereken gyakorlatilag kén-, nitrogén- és aromásmentes kisebb emisszió nagy cetánszám jó biolebonthatóság kis aromástartalom
kis s r ség rosszabb ken képesség kisebb térfogategységre es energiatartalom magasabb el állítási költség
Összefoglalás a fenntartható fejl dés és a k olajkészletekkel való takarékoskodás miatt el térbe kerül a szintetikus cseppfolyós szénhidrogének alkalmazása az integrált Fischer-Tropsch szintézis területén nagy fejlesztések és üzemlétesítések történnek f cél: kiváló min ség gázolajok és alapolajok el állítása biomassza alapon el állított szintetikus k olajból laboratóriumi körülmények között sikerült kb. olyan min ség gázolajat el állítani, mint az egyéb alapanyagbázison nyert szintetikus k olajból (T=330-340 °C, p=80-90 bar)
Köszönöm a megtisztel figyelmüket!
