国外天然气制液体燃料技术进展概述　　天然气正成为未来烃类的主要来源，其储量异常丰富。天然气资源大部分在边远地区，但无论从经济上还是从技术上都不宜用管线输送。因此，为边远地区天然气资源寻找出路是我们面临的任务，其中包括把天然气转化为液体燃料或石油化工产品。　　一、天然气后加工　　1.甲醇据化学系统公司报道，通常的天然气后加工，如制造甲醇、合成氨和液化天然气（LNG），仅能提供相对有限的市场空间，现在甲醇已供大于求，加之美国对甲基叔丁基醚（MTBE）在汽油中使用所持的态度，可能对今后5年甲醇需求产生巨大冲击。　　2.合成氨合成氨和其他氮肥市场已相对成熟，西欧和北美的肥料用量不再增长，甚至正在下降，而亚洲地区肥料的消费量还在以较高速度增长。　　3.液体燃料天然气的另一出路是将其转化为液体燃料。它是不含硫、芳烃和金属的直链烃，从而使炼厂得到低硫含量的燃料。石脑油的辛烷含量低，用作燃料时需要异构化或重整，而柴油辛烷值很高，是优质掺混料。这些合成燃料也可替代甲醇用于燃料电池。另外，含蜡产品可转化为润滑剂、钻井介质和其他高价值专用产品。　　二、天然气制液体燃料　　1.直接转化纽厄纳姆公司把天然气制液体燃料技术粗分为直接转化和经合成气间接转化。甲烷直接转化节省了生产合成气的费用，但是技术难题是甲烷分子十分稳定，反应活化能高，一旦活化，反应难以控制。现已开发成功几条直接转化工艺路线，由于其在经济上不具吸引力，所以无一实现工业化。　　2.间接转化间接转化是经费－托合成或甲醇参与的工艺路线。采用费－托路线制液体燃料的操作分两步进行，一是生产合成气，二是将合成气转化为液体烃产品。合成气工序用部分氧化法、蒸汽转化法或两种方法结合在一起，把天然气转化为氢气和一氧化碳，关键是可变参数———氢气与一氧化碳之比，费－托合成工艺的氢气与一氧化碳之比最好控制在2∶1。　　蒸汽转化在1台装满催化剂管子的加热炉中进行，但是生产合成气的氢气与一氧化碳之比至少为5∶1，为了调节此参数，可采用膜或变压吸附法将氢气脱除。　　用部分氧化法生产合成气，氢气与一氧化碳比为2∶1，因此是比较适用的工艺路线。部分氧化法有两条路线，一是用氧气生产不含氮气的纯合成气，另一条是用空气生产比较稀的合成气。但不管哪条路线都需要有空气分离装置，这势必增加投资费用。　　从合成气到液体烃的转化，是一氧化碳和氢气在一种多相催化剂表面上进行的链增长反应，使用铁基或钴基催化剂，为强放热反应，温度、压力和催化剂的选择将决定是轻质产品还是重质产品。　　三、有关公司技术进展　　费－托反应器主要有两种，第一种立式固定管式反应器是将催化剂装在管中，大型装置需要有几台并联的反应器。另一种是浆料反应器，首先将预热的合成气送到反应器的底部，合成气分布到含有液体蜡和催化剂颗粒的浆料中，气泡经浆料向上移动，并扩散到浆料中，经费－托反应转化为更多的蜡，其产生的热量通过反应器的冷却盘管脱除，生成蒸汽。　　1.南非萨索尔公司早在50年代就首先采用费－托技术生产液体烃类产品，是工业化合成燃料技术的最早开发者，该公司最近在莫塞尔贝建设的联合装置是世界上最大1套合成燃料生产装置。萨索尔公司已将这4种类型的反应器实现工业化。其中，浆料相馏出物工艺堪称最新工艺，产品的烯烃含量大于固定床反应器的烯烃含量，可加氢成直链烷烃。　　2.壳牌公司自40年代后期开始研究天然气的转化利用，最终开发成功壳牌中间馏出物合成路线（SMDS），这是费－托工艺路线的改进，但是与其他以汽油为主要产品的费－托工艺不同，SMDS路线着力于最大限度地提高中间馏出物的收率，尤其是炼油和粗柴油的收率。壳牌公司建设的1.2万桶／d装置已于1993年在马来西来投产，工艺分为3个步骤：以氢气与一氧化碳2∶1生产合成气；使用高性能催化剂，通过费－托路线将合成气转化为高分子量烃；通过加氢裂化和加氢异构化反应，最大限度地提高中间馏出物的收率，产品为高级链烷烃，不含氮和硫。　　3.埃克森公司开发成功以天然气为原料的费－托工业化体系，集中力量于改进合成气生产和费－托反应体系。埃克森公司称，其浆料反应器和专有催化剂体系产率和选择性都很高，而且经济效益也大大提高。　　埃克森公司采用3步法工艺：首先是采用催化部分氧化工艺生产流化床合成气；第二步是浆料费－托合成；第三步是通过加氢异构化反应使固定床产品升级。　　4.挪威国家石油公司一直致力于开发从天然气采用费－托工艺生产中间馏出物的催化剂和反应器，该工艺使用三相浆料反应器，在此反应器中将合成气送入存在于烃中的催化剂颗粒悬浮物中，工艺的关键是催化剂的性能和液体产品的连续产出。由于产品中不含硫和芳烃，所以把这种高分子量的费－托液体产物加氢裂解为石脑油、煤油和柴油是一个相当简单的低压工艺过程。　　5.Syntroleum公司开发成功一项采用费－托法的工艺，由于对反应器进行了重新设计，投资有所降低。该工艺的主要特点是以空气自热转化替代氧化制备合成气，节省了空气分离装置所需的大量投资，同时，使用该公司的费－托催化剂取得了收率高的效果。　　该公司采用这项工艺生产出的合成原油每桶20美元，合成原油进一步加氢裂化和分馏，生产柴油、石脑油和煤油，并可最大限度地提高柴油或煤油的收率。　　Syntroleum公司计划在西澳大利亚建设1套称为甜水项目的1万桶／d装置，投资将超过4亿美元，目前1家德国公司正在为这套装置进行设计，整个项目可望在2002年底建成。　　6.Rentech公司从1981年开始开发费－托工艺，该工艺使用浆料反应器和沉淀铁催化剂，把合成气和含固体碳的材料转化为液体燃料，雅格布工程公司已同意在世界范围内销售Rentech公司的技术。　　今年年初，Rentech公司购买1套美国科罗拉多州7.5万t／a甲醇装置，将其转产柴油、石脑油和石油蜡，生产能力为800～1000桶／d，这套装置也可生产固定式燃料电池用氢气，并向电网出售100～150MW电，该装置定于2001年中投产。　　7.其他莫比尔公司的使用ZSM－5沸石催化剂从甲醇制汽油工艺，该工艺已于1985年实现工业化；另一条工艺路线是UOP公司和挪威海德罗公司开发的从甲醇制烯烃工艺，该工艺对乙烯和丙烯的选择性高，生产出烯烃后，可采用莫比尔公司的烯烃制汽油和馏出物的工艺，将烯烃转化为汽油和馏出物的混合物。　　汽油产品为烯类产品，辛烷值高；中间馏出物也是烯类产品，在掺混前可采用加氢技术处理，防止在贮存过程中生成焦油和聚合物，生成的馏出物是一种极好的柴油掺混料，有很高的辛烷值。　　化学系统公司对几项液体燃料工艺的经济性进行了研究，他们认为从近期看，现有的技术有可能用于生产高粘度润滑油基料，但是与从石油制得的液体燃料相比，最大的障碍还是投资过高，必须降低投资，使投资回收率达到可以接受的程度。当然，最关键的还是进一步进行技术开发，使边远地区的天然气资源得到最大限度的利用。（鲁青编译）