天然气合成油技术与“煤变油”的煤间接液化技术基本上是一样的。所不同的只是前者以天然气为原料,先把天然气转化为合成气;后者以煤为原料,先把煤转化为合成气。而第二步把合成气变为合成油和第三步把合成油变为各种油品都是一样的
上世纪90年代初在南非和马来西亚建成投产的天然气合成油(GTL)工厂都有其特殊原因,南非是为了打破石油封锁,壳牌在马来西亚建GTL工厂是为了实施多元化战略。由于建厂投资太大和生产成本太高等原因,GTL工业没有得到发展。但是,近10年来,情况发生了很大变化:一是为了把远离消费市场、建设长输管道成本太高偏远气田大量闲置的天然气实现货币化,二是天然气生产国和消费国希望实施多元化战略,三是环境保护要求减少油田伴生气放空燃烧的污染物排放和使用清洁燃料,出现了GTL技术创新和兴建GTL工厂的新高潮。许多大公司开发第二代GTL技术取得了突破性进展,建设GTL工厂的投资已由6万美元/桶/日以上降低到接近建设常规炼油厂(2万美元/桶/日)的水平,GTL工厂的生产成本与常规炼油厂相近,GTL工厂的利润接近或略高于LNG工厂。
GTL工业的发展现状
现代GTL工厂的生产过程,第一步是把在气田经过分离和净化以后的天然气(甲烷)通过水蒸气转化和(或)部分氧化变为合成气(氢气和一氧化碳),第二步是把合成气通过低温费托合成转化为合成油和水,第三步是把合成油通过常规的炼油过程变为石油产品。
今年底或明年初投产的GTL工厂有两座,一座建在卡塔尔RasLaffan,另一座建在尼日利亚Escravos。天然气转化生产合成气采用自热转化技术,合成气生产合成油采用低温悬浮床合成技术,合成油加工生产石油产品采用加氢裂化技术。目前在卡塔尔和尼日利亚建设的GTL工厂,到2011年全部投产以后,总生产能力为3590万吨/年,其中卡塔尔的5座GTL工厂的生产能力为3420万吨/年。
建厂风险预测
依据经验分析,目前正在建设和将建的GTL工厂可能会遇到以下某种风险:
技术风险。Sasol/雪佛龙公司在尼日利亚和卡塔尔合资建设的GTL工厂,生产合成气的自热转化和合成油加工的加氢裂化都是成熟技术,估计不会出现问题。可是,Sasol公司开发的低温悬浮床合成技术,单系列反应器由12.5万吨/年放大到75万吨/年以上,放大6倍,即使能够顺利运转,是否能够保证成本效率不变,还有待实践。再如,埃克森美孚开发的GTL整套技术,只通过1万吨/年中型试验。虽然加工合成油的加氢异构化技术已有工业生产经验,但生产合成气的流化床自热转化技术和生产合成油的低温悬浮床合成技术要放大近100倍左右,工业生产装置能否顺利运转都难以保证。
投资风险。就像上世纪90年代初建设第一代GTL工厂那样,新技术在工业应用工程放大的过程中总会遇到一些预想不到的问题,不可避免地要增加10%~20%的投资,预计建设第二代GTL工厂也不会例外。特别是GTL工厂生产能力增大以后,合成反应副产水的数量也增多,170万吨/年的合成油工厂,副产水就多达5670吨/天,水资源的利用、处理就是一项复杂工程。卡塔尔在建的170万吨/年GTL工厂,设计投资为2.35万美元/桶/日,现在估计已达到2.8万美元/桶/日,增加了20%。
原料气价格和供应风险。目前在卡塔尔建设的GTL工厂,用924万立方米/日天然气生产170万吨/年GTL,生产25年需要用天然气850亿立方米,可是没有专用气源,由埃克森美孚与卡塔尔石油合资的RasLaffan气田供气,气价为0.5~1美元/百万英热单位(1百万英热单位=28立方米),由卡塔尔石油公司确保供气。为了确保低价稳定的天然气供应,后来壳牌与卡塔尔石油合资建设的700万吨/年GTL工厂和Sasol/雪佛龙与卡塔尔石油合资建设的650万吨/年GTL工厂都分别计划投资50亿美元和60亿美元,以实现上下游一体化生产。
油品价格风险。原油价格决定油品市场价格。在目前的高油价时期,低气价不变,能够保证GTL工厂盈利。如果气价大幅度上扬,即使油品价格随原油价格上调,也难以确保GTL工厂盈利。
在评估建设GTL工厂的商业和技术风险的同时,还必须考虑政治风险,有时还必须优先考虑。
发展前景广阔
许多国家对建设GTL工厂都有兴趣。除了卡塔尔已签署5座GTL工厂的协议外,尼日利亚也签署了几个协议,伊朗有四个项目在研究中。此外,还有许多国家有意建设GTL工厂。
据估计,目前世界上大约有50个GTL项目处于施工、设计、技术经济评估、前期可行性研究和商谈阶段,GTL的总生产能力至少达0.9亿~1.0亿吨/年,潜在用气量为1840亿~2050亿立方米/年。在今后10~15年间能够投产的GTL工厂用气量约为1200亿立方米/年,大约相当于2015~2020年间世界天然气总消费量的4%。国际能源机构预计,2030年世界GTL工厂的总生产能力达到1.15亿吨/年,看来是可能的。