1

Крупнотоннажныеметанольные агрегаты –альтернативный путь

монетизации природного газа

Creon Methanol Conference Moscow May 2006

Питер М Робертс, М.В.Тарарышкин

Компания Джонсон Матти, Великобритания

‘One Synergy’• Aльянс компаний, которые работают вместе в области разработки технологии и производства метанола более 30 летJohnson Matthey PLC, JM (Джонсон Матти плк)– Johnson Matthey Catalysts

• Катализаторы и технологии

Davy Process Technology, DPT• Технологии и проектирование

Aker Kvaerner, АК• Промышленное строительство

• Основное направление работ: Метанол и синтез-газ для процессов GTL

Davy Process Technology

2

• Cамый широкий спектр технологий синтез-газа и метанола

• Лидирующие позиции на мировом рынке катализаторов

• Совершенство инженерно-исследовательских подразделений и высочайшая квалификация персонала, занятого в разработке

• Катализаторов и каталитических процессов• Опытно-промышленных установок

• Глобальный сервис в проектировании, поставках оборудования и материалов и строительстве новых агрегатов

• Лидирующие позиции в выполнении «морских» проектов

• Обширный опыт в производстве метанола • 32 агрегата DPT/AK, 63 агрегата по технологии JM • Работающий агрегат мощностью 5400 т/сутки • Базовое и детальное проектирование• Поддержка и помощь работающим агрегатам

Выгоды сотрудничества Benefits of the Collaboration

Недавно осуществленные и текущие проекты (Recent Methanol Projects)

• M5000 для Methanol Holdings Trinidad Ltd– Самый крупный агрегат метанола в мире – В основе – технология парового реформинга– Пущен в октябре 2005– В ноябре 2005 подтверждены гарантийные показатели

• 3600 т/сутки для Emethanex, Египет – Основан на технологиях комбинированного реформинга DPT и автотермичного реформинга JM

– Новая концепция контура синтеза выбрана в партнерстве с Methanex

– Трехколонная ректификация для производства продукта АА– Базовое проектирование выполнено на 50%

• 4430 т/сутки для Kharg Petrochemicals Company, Иран– Комбинированный реформинг и новый контур синтеза – Базовое проектирование выполнено на 70% – Начато выполнение этапа детального проектирования

3

Syngas Unit

Общая технологическая схема Methanol Block Flow Diagram

Сырье-ПГ

Производство синтез-газа Синтез метанола

Очисткагаза

Компрессор ПГ

СепараторМетанола-сырца

Циркуляционныйкомпрессор

Метанол-сырец на ректификацию

Технология получения синтез-газаSynthesis Gas Generation Technologies

• Бескислородная– Паровой реформинг метана (SMR)

• Возможна стадия предреформинга– Компактный реформинг (CR)

• Кислородная– Комбинированный реформинг (SMR+ATR)– Обогреваемый газом / автотермичный реформинг

(GHR/ATR)

4

Паровой реформинг (SMR)

Синтез-газ, обогащенный водородом, 400°C

Сырьевой газ

Пар

Топочные газы

Предреформинг

Пар

Топливный газ

Воздух

Преимущества предреформингаCRG Benefits

• Простая конструкция - аппарат с неподвижным слоем катализатора

• Удаляет тяжелые углеводороды перед входом в первичный реформинг

• Обеспечивает ~10%-ную степень превращения процесса реформинга природного газа

• Снижает размеры первичного реформинга за счет:– Возможности поддержания более высоких

температур на входе – Более полной рекуперации тепла в конвективной

секции• Сниженное производство пара• Сниженное потребление топливного газа для реформинга

5

Печь парового реформинга DPT

Паровой реформингSteam Reformer (SMR)

• Компания DPT построила более 230 печей реформинга– 23 из них для производства метанола– Тринидад: печь реформинга для получения 5000 т/сутки метанолаОднопоточные схемы до 6000 т/сутки метанола

• Возможность добавления до 50% CO2 в исходный газ – Снижает размеры печей реформинга– Снижает стоимость агрегатов – CO2 от агрегатов аммиака, сжиженного природного газа и газперерабатывающего производства

• Возможность интеграции с аммиачным производством

6

Печь реформинга агрегата M5000• Самая большая печь в мире

• Проверена на практике

• Относительно компактная

Компактный реформинг (CR)• Модульная структура

• Более интенсивный процесс по сравнению с паровым реформингом

• Возможно серийное производство модулей

– Легкость транспортировки в труднодоступные места / плавучие платформы

– Простота масштабирования для использования в составе крупнотоннажных агрегатов

• Подходят для газов с высоким содержанием CO2

7

Компактный реформинг (CR)

Воздух на горелки

Конвертированный газ Топливо

«Контур» аппарата

Сырье

Топочные газы

Тепло реакции прибл. составляет 90% калорийности топлива

Демонстрационная установка компактного реформинга

• Спроектирована DPT, построена BP на Аляске• Мощность по синтез-газу эквивалентна 150 т/сутки

метанола • Промышленный однопоточный компактный модуль • Пущена в 2003 в рамках демонстрационной программы

8

Oxygen

Feed

Air

Fuel

900° C

Stoichiometric Syn Gas 400° C)

Steam 1000° C

ATR

Комбинированный реформинг (SMR+ATR)• Требует больше единиц

оборудования, меньше надежность

• Не самый предпочтительный вариант– Предреформинг

(+огневой обогрев)– Рекуперация H2 из продувки (КЦА, мембранная установка

Более эффективен, чем обычный паровой реформинг (распо-ложенный невысоко над уровнем моря)

Обогреваемый газом + автотермичныйреформинг (GHR + ATR)

Кислород

Сырьевой газ

Синтез-газ

GHR ATR

9

Преимущества обогреваемого газом и автотермичного реформинга

(GHR + ATR Benefits)• Меньше водорода сжигается в АТR• Наименьшее потребление кислорода• Исключена стадия производства пара • Большая надежность, простота конструкции, пуска эксплуатации

• Большая производительность однопоточной схемы (10,000 т/сутки)

• Низкое потребление воды • Наименьшее воздействие на окружающую среду • Наиболее высокая эффективность процесса• Сниженные капитальные затраты при более высокой производительности

• Возможность реконструкции

Синтез метанола: конструкции колонн Methanol Synthesis Technologies

Converter Options

Колонна с холодными байпасами

Колонна с охлаждаемыми трубами (TCC)

Колонна с генерацией пара

10

Колонна с охлаждаемыми трубами (TCC)

Продувка

Метанол-СырецРекуперативный

теплообменник

Конденсатор

Синтез-газ

Цирк. компрессор

Рекуперация тепла

Колонна с охлаждаемыми трубами –особенности (TCC - Key Features)

• Испытана в промышленности на 7 агрегатах

• Более низкая стоимость контура синтеза за счет комбинирования реакции и теплообмена

• Простота загрузки и выгрузки катализатора

• Колонна единичной мощности 2500 т/сутки

• Практически изотермический режим работы – высокая эффективность использования катализатора

• Легкость управления (изменением температуры на входе)

• Простые внутренние части, не нагруженные давлением

11

Колонны с охлаждаемыми трубами агрегата M5000

Колонна с генерацией пара Steam Raising Converter

Цирк. компрессор

Продувка

Метанол-сырец

Рекуперативныйтеплообменник

КонденсаторСырье

Котловая вода

Пар

12

• Радиальный ход газа • Газ проходит от центра к периферии• Катализатор находится м межтрубном пространстве

• Температура катализатора регулируется изменением давления пара

• Не требуются трубные решетки

Колонна с генерацией пара –особенности

Колонна с генерацией параSteam Raising Converter

• Радиальный ход газа делает возможным использование более высоких колонн

• Увеличение производительности без увеличения диаметра колонн

• Максимальная конверсия за один проход

13

Ректификация метанола-сырца Methanol Distillation

• Одноколонная схема – дает метанол как сырье процесса MTO (1% воды), степень чистоты продукта достаточна для его использования в качестве топлива

• Двухколонная схема -– Химически чистый продукт, AA, IMPCA

• Трехколонная схема -– Химически чистый продукт, AA, IMPCA– Большая энергетическая эффективность, большая производительность, меньшая занимаемая площадь

Сводная «карта» технологий синтез-газа (Syn Gas Technology Map)

Capacity

Cos

t (ga

s +

cons

truc

tion

labo

ur) SMR

CombinedReforming

GHR + ATR

Steam Reforming

CompactReformer

Applicable

Capacity

Cos

t (ga

s +

cons

truc

tion

labo

ur) SMR

CombinedReforming

GHR + ATR

Steam Reforming

Capacity

Cos

t (ga

s +

cons

truc

tion

labo

ur) SMR

CombinedReforming

GHR + ATR

Steam Reforming

CompactReformer

Applicable

Мощность

Стоим

ость

газа

и строи

тель

ства

Применимкомпактный реформинг

Паровойреформинг

Обогреваемыйгазом и

автотермичныйреформинг

Комбинированныйреформинг

14

Сводная «карта» технологий синтеза метанола (Synthesis Technology Map)

Мощность

Цена

газа

Single TCC orSingle Catalystin Tubes

Single Radial SRCMultiple Cat in Tubes

Series Loop

Series Converters

New DPT Loop

Единичнаяколонна с охлаждаемыми трубами or Single Catalyst in Tubes

Единичная колонна с генерацией пара или Multiple Cat in Tubes

Series Loop

Последовательныеколонны

Новый контур синтеза DPT

Несколькопоследовательных

колонн

Новый контур синтеза DPT

Мощность

Ценагаза

Единичнаяколонна с

генерацией пара или несколько

колонн с катализатором в

трубах

Единичнаяколонна с

охлаждаемыми трубами или с катализатором

в трубах

Варианты технологий процессов GTL Technology Options

Синтез-газ для процессов GTL и производства метанола

+ синтез метанола

Процесс Фишера-Тропша -компании DPT и