Plyn na metanol

Zemní plyn je surovinou používanou při většině světové výroby metanolu. Metanol je primární kapalná petrochemická látka vyráběná z obnovitelných a neobnovitelných fosilních paliv obsahujících uhlík a vodík. Methanol obsahuje jeden atom uhlíku a je nejjednodušším alkoholem. Je to bezbarvá kapalina bez chuti a je běžně známá jako „dřevný líh“.

Stranded gas can be monetized by producing chemical (or fuel grade) methanol and transporting it to the market. Od 80. let 20. století došlo k významné změně ve fungování trhu s metanolem. Vzdálení výrobci metanolu začali získávat podíl na trhu oproti dlouhodobě zavedeným výrobním závodům v blízkosti zákazníků. Hnací silou těchto změn byla ekonomika plynu. S rostoucí poptávkou po plynu byli výrobci metanolu v Severní Americe a Evropě vytlačováni. Protože metanol lze snadno přepravovat, výroba metanolu se přesunula do vzdálených míst, kde je plyn levnější.

Použití metanolu

Metanol je chemický stavební prvek používaný k výrobě formaldehydu, kyseliny octové a řady dalších chemických meziproduktů. Na obr. 1 je znázorněna řada produktů odvozených z methanolu. Značné množství metanolu se používá k výrobě methylterciálního butyléteru, přísady používané v benzínu s čistším spalováním. Methanol je jedním z řady paliv, která by mohla nahradit benzin nebo naftu v osobních automobilech, lehkých nákladních automobilech a těžkých nákladních automobilech a autobusech. Díky svým vynikajícím výkonovým a požárně bezpečnostním vlastnostem je metanol jediným palivem používaným v závodních vozech typu Indianapolis. Metanol je také všeobecně považován za hlavního kandidáta na palivo pro palivové články ve vozidlech.

• 

  Obr. 1-Nepřímé GTL cesty zpeněžení plynu.

Historie

Metanol byl poprvé vyroben destruktivní destilací dřeva. S rostoucí poptávkou byly vyvinuty syntetické postupy pro ekonomickou výrobu metanolu. Bádenská továrna na anilin a sodu/Badische Anilin- und Soda-Fabrik (BASF), která provedla většinu průkopnických prací v oblasti syntézní chemie, získala v roce 1913 první patent na výrobu metanolu. První závod na výrobu syntetického metanolu v komerčním měřítku byl spuštěn v roce 1923 v závodě BASF v Leuně. Proces výroby metanolu byl založen na zinko-chromovém katalyzátoru, který přeměňoval oxidy uhlíku a vodík na metanol při tlaku 300 barů a teplotě vyšší než 300 °C. Vysoký tlak znamenal nejen omezení maximální velikosti zařízení, ale také vysokou spotřebu energie na tunu produktu. Počátkem 70. let 20. století byla komercializována nízkotlaká syntéza methanolu vyvinutá společností Imperial Chemical Industries (ICI), která byla založena na měděném katalyzátoru pracujícím při nižších tlacích (< 100 barů) a teplotách (200 až 300 °C). Proces se nazýval nízkotlaký methanolový proces společnosti ICI.

Proces výroby metanolu

Výroba metanolu obvykle vyžaduje tři kroky:

• Příprava syngasu
• Syntéza metanolu
• Čištění/destilace metanolu

Příprava syngasu

Příprava syngasu je velmi podobná Fisher-Tropschovu (FT) procesu přeměny plynu na kapaliny (GTL), ale zásadním rozdílem je měřítko, ve kterém se syngas vyrábí. Synplyn pro syntézu metanolu lze připravit buď parciální oxidací (POX), nebo parním reformingem vstupní suroviny zemního plynu. U vstupní suroviny zemního plynu s malým obsahem těžkých uhlovodíků a příměsí síry se za nákladově nejefektivnější považuje zařízení založené na parním reformingu, které je spolehlivější a má vyšší energetickou účinnost. Zařízení na bázi POX jsou obecně vhodnější pro výrobu synplynu z těžkých uhlovodíkových surovin (např. topného oleje). Jednotka na bázi POX pro dodávku zemního plynu vyžaduje větší zařízení na separaci vzduchu a obvykle produkuje substechiometrický syngas, který vyžaduje další zpracování pro syntézu metanolu.

Zemní plyn lze reformovat parou podle některého z následujících schémat:

• Trubkový reforming se spalovací reformovací pecí
• Kombinační reforming se spalovací reformovací pecí a následným autotermickým reformingem (ATR)
• Výměnný tepelný reforming bez trubkové reformovací pece, ale s ATR

Syntéza metanolu

Všechny komerční závody na výrobu metanolu v současnosti používají technologii syntézy v plynné fázi. Tlak v syntézní smyčce, typ použitého reaktoru a způsob využití odpadního tepla do značné míry odlišují schémata syntézy metanolu v plynné fázi. Všechny moderní velkokapacitní procesy výroby metanolu používají nízkotlaké syntézní smyčky s katalyzátory na bázi mědi. Pro minimalizaci velikosti reaktoru a maximalizaci využití odpadního tepla se používají reaktory typu Quench, vícevrstvé mezichlazené nebo izotermické reaktory.

Čištění/destilace methanolu

Surový methanol získaný z reaktoru pro syntézu v plynné fázi, který používá syntézu se stechiometrickým číslem 2 nebo vyšším, bude obsahovat nadměrné množství vody (25 až 35 %). Kromě odstranění lehčích složek v doplňovací koloně se tato voda a další těžké složky odstraní v rafinační koloně. Tepelné zatížení reboileru se obvykle získává chlazením synplynu v přední části zařízení. Obvykle se používá dvou- nebo tříkolonové destilační schéma.

Schémata destilace metanolu používaná různými poskytovateli licence jsou podobná. Dvoukolonové destilační schéma nabízí nízké kapitálové výdaje a tříkolonové destilační schéma nabízí vlastnosti s nízkou spotřebou energie. Obvykle se volí schéma, které se lépe integruje s úsekem přípravy a syntézy syntézy. Několik poskytovatelů technologií poskytuje licenci na procesní technologii pro metanol:

• Synetix
• Lurgi
• Haldor Topsoe
• Mitsubishi Chemicals
• KBR

Kritéria screeningu

Ještě před několika lety se za velikost velkého jednořetězcového závodu na výrobu metanolu považovalo 2000 až 2500 tun denně. Úspory z rozsahu a tržní podmínky však vedou k trendu výstavby větších závodů s kapacitou přesahující 3000 tisíc tun denně. V současné době se staví dva závody s kapacitou 5000 metrických tun denně a o několika velkých závodech na výrobu metanolu se jedná. Typická spotřeba plynu pro závod na výrobu metanolu ve světovém měřítku se pohybuje v rozmezí 28 až 31 milionů Btu na metrickou tunu produktu na základě LHV vstupní suroviny; závod na výrobu metanolu o kapacitě 5000 metrických tun denně tedy bude spotřebovávat přibližně 157 MMscf/D plynu. Při životnosti projektu 20 let je k podpoře závodu této velikosti zapotřebí ložisko plynu o velikosti nejméně 1,15 Tcf.

Ekonomika metanolu je velmi závislá na výrobních nákladech a prodejní ceně metanolu. Trh s metanolem je nestálý a konkurenční s velkými výkyvy cen. Hlavními složkami výrobních nákladů metanolu jsou cena plynu a investiční náklady na zařízení. V řadě literárních zdrojů jsou uvedeny investiční náklady na zařízení na výrobu metanolu na bázi parního reformingu. Očekává se, že investiční náklady na velké závody na výrobu metanolu založené na pokročilých technologiích výroby synplynu budou nižší. Výrobce ve vzdálené lokalitě musí také zvážit přepravní náklady na dopravu produktu metanolu na trh.

Poptávka po metanolu

Vyřazení metyltercbutyléteru (MTBE) ve Spojených státech ovlivní celosvětovou poptávku po metanolu; očekává se však, že toto vyřazení bude pomalé a dlouhodobé. Trh s metanolem je v současné době nasycen dostatečnou dostupnou kapacitou. Očekává se, že nové velkokapacitní závody budou uvedeny do provozu v letech 2004-2005.

Trh s metanolem je nasycen; očekává se však, že budou postaveny nové závody. V budoucnu nová nízkonákladová výroba vytlačí stávající výrobce s vysokými náklady, pokud nevzniknou nové aplikace metanolu. Kromě tradičních trhů má metanol potenciál pro různé aplikace: výrobu energie pomocí palivových článků, jako palivo pro dopravu přímo nebo pomocí palivových článků a jako surovina pro výrobu olefinů. Tyto nové aplikace, pokud se prosadí, by mohly vést k prudkému nárůstu poptávky po metanolových závodech.

Noteworthy papers in OnePetro

Tento oddíl slouží k uvedení článků v OnePetro, které by si čtenář, který se chce dozvědět více, měl určitě přečíst

Tento oddíl slouží k uvedení odkazů na relevantní materiály na jiných webových stránkách než PetroWiki a OnePetro

.

Viz také

Možnosti využití plynu

Plyn na kapaliny (GTL)

Plyn na energii

Plynové potrubí

Plyn jako surovina pro hnojiva

Monetizace vázaného plynu

Vázaný plyn

Přeprava vázaného plynu ve formě hydrátů

PEH:Monetizing_Stranded_Gas