طرح بنزین سبز با استفاده از 75% میعانات گازی (GTL)

 

پس از سالها تحقیق و بررسی  این شرکت موفق به تولید نوعی بنزین ترکیبی شده است که علاوه بر اقتصادی بودن درصد  آلایندگی بسیار پایین ترین نسبت به بنزین متداول فعلی دارد.

این سوخت جدید از ترکیب 75% متانول ، 24% بنزین و 1% سایر افزودنی ها بدست می آید.

شرکت zkt  سوخت تولیدی خود را با توجه به نوع ترکیب و پایین بودن آلایندگی در حد بسیار زیاد ، بنزین سبز نامیده است.

شرکت زرین کار طلائی برای ترکیب جدیدی بعنوان سوخت خودرو پنج اصل مهم  را مد نظر قرارداده است:

1.سوخت جدید نباید نیازمند تغییر جدی در موتور و سایر اجرا سوخت رسانی خودرو باشد.

2.سوخت جدید نباید نیازمند تغییر جدی در پمپ و سایر تجهیزات ایستگاهای ارائه سوخت باشد.

3. سوخت جدید باید از نطر اقتصادی با بنزین قعلی قابل رقابت باشدو

4. اثرات زیان بار زیست محیطی سوحت جدید باید در مقایسه با بنزین فعلی کاهش یابد.

5.امکان تهیه مواد اولیه در حجن بالا با توجه به میزان مصرف بنزین میسر باشد.

تبدیل گاز به مایعات (GTL) فرآیندی پالایشگاهی برای تبدیل گاز طبیعی و یا سایر هیدروکربن های گازی به هیدروکربن های بلند زنجیره  نظیر بنزین یا سوخت دیزل است. گازهای پر متان را می توان از طریق تبدیل مستقیم و با استفاده از فرآیند تبدیل گاز به مایع غیر کاتالیستی جدید  GasTechno ، به سوخت های مایع مصنوعی تبدیل کرد، این فرآیند متان را دز یک مرحله به متانول تبدیل می کند. و یا می توان از گازهای سنتزی  مانند فیشر تروپش و یا پروسه های موبایل به عنوان واسطه استفاده کرد.

فرآیند GTL با استفاده از متد ZKTco and GPS

فرآیند تبدیل متانول به بنزین (MTG)

یک مسیر جایگزین با تبدیل گاز طبیعی به گاز سنتزی، و پس از آن تبدیل گاز سنتزی به متانول آغاز می شود، این متانول متعاقبا بر یک کاتالیزور زئولیت  با آلکان ها ترکیب می شود. این فرآیند در اوایل دهه ی 1970 از طریق موبایل توسعه یافت.

متانول از متان (گاز طبیعی) در یک سری واکنش سه گانه حاصل می شود:

: اصلاح بخار   CH4 + H2O → CO + 3 H2   ΔrH = +206 kJ mol−1

: واکنش تغییر آب    CO + H2O → CO2 + H2   ΔrH = -41 kJ mol−1

: ترکیب     2 H2 + CO → CH3OH   ΔrH = -92 kJ mol−1

 بنابراین متانول حاصله ممکن است از طریق فرآیند موبایل به بنزین تبدیل شود. در ابتدا متانول با از دست دادن آب به دی متیل اتر تبدیل می شود

2 CH3OH → CH3OCH3 + H2O

سپس این محصول بر روی یک کاتالیزور زئولیت آب بیشتری را از دست می دهد، ZSM-5، تا بنزینی با 80% C5+  هیدورکربن ایجاد کند (از طریق وزن مبتنی بر مواد آلی در جریان محصول).

ZSM-5 ،توسط کربن تشکیل شده در طول زمان فرایند تغییر متانول به بنزین (“زغال کک”)، غیرفعال می شود. با سوزاندن کک در حریان هوای داغ (500 درجه سلیسیوس)، کاتالیزور  را می توان مجددا فعال کرد؛ هرچند که تعداد چرخه های فعال سازی مجدد محدود است.

تبدیل گاز سنتز به بنزین به علاوه ی فرآیند (STG+)

سومین فرایند تبدیل گازبه مایع از طریق تکنولوژی MTG صورت می گیرد، با تبدیل مستقیم گاز طبیعی حاصل از سنتز به بنزین رها شده و سوخت جت از طریق یک فرآیند تک حلقه ی ترموشیمیایی.(1)

فرآیند  STG+  در یک حلقه ی فرآیند دنباله دار، چهار مرحله ی اصلی را دنبال می کند. این فرایند شامل چهار رآکتور بستر ثابت در سری هاست که گاز سنتز در آنها تبدیل به سوخت می شود. مراحل تولید بنزین مصنوعی اکتان بالا به شرح زیر است:

سنتز متانول: گاز سنتز به رآکتور 1 داده می شود، این رآکتور بیشترین گاز سنتز (CO و H2) را هنگام عبور از بستر کاتالیزوری به متانول (CH3OH) تبدیل می کند.

سنتز دی متیل اتر(DME) : گاز پر از متانول حاصل از رآکتور 1 وارد رآکتور 2 می شود. متانول به کاتالیزور گشوده می شود و بیشترین بخش آن به DME تبدیل می شود ک شامل متانول دی هیدرات شده ای برای ایجاد DME است (CH3OCH3).

سنتز بنزین: محصول گازی رآکتور 2 وارد رآکتور 3 می شود، سومین رآکتور شامل کاتالیزوری برای تبدیل DNE به هیدروکربن هایی نظیر پارافین (آلکان)، آروماتیک ها، نفتنی (cycloalkanes) و مقادیر کمی اولفین (آلکان) از C6 به C10 است (تعداد اتم های کربن در مولکول هیدروکربن ).

برخورد بنزینی: چهارمین رآکتور برای محصول رآکتور 3، برخورد ترانس الکیل دار و هیدروژناسیون را فراهم می آورد. این رفتار، اجزای دیورین (تترا متیل بنزن)/ ایزودیورین و تری متیل بنزن را که دارای نقطه ی انجماد بالایی هستند و بایستی در بنزین به حداقل برسند را کاهش می دهد. در نتیجه، محصول بنزین سنتزی داری اکتان بالا و خواص ویسکومتریک مطلوب است.

تفکیک کننده: در پایان، ترکیب حاصل از رآکتور 4 برای جذب بنزین فشرده می شود. گاز غیر فشرده و بنزین در خازن های متداول/مجزا، از هم جدا می شوند. بیشتر این گاز غیر فشرده ی حاصل از فرآیند جداسازی، بازیافت می شود و مجددا در جریان تغذیه به رآکتور 1 فرستاده می شود.

اما صدور مجوز فن آوری و فرآیند توسط GPS co وشرکت ZKT منجر به توسعه می شود، علاوه بر تکمیل اختراع بنزین سوپر (C6) و استخراج سوخت جت (C12)، شرکت سوخت جایگزین پریموس انرژی سبز، تکنولوژی STG+ را توسعه داد و در حال حاضر تنها شرکتی است که این فرآیند را بکار گرفته است. شرکت بکتل هیدروکربن تکنولوژی سولوشن،بازوی مشاوره و صدور مجوز فن آوری شرکت بکتل، در حال توسعه و ایجاد طرح هایی است که از فرآیند STG+ در نیروگاه های تجاری استفاده کند.

استفاده ی تجاری

فرآیند تبدیل گاز به مایع (GTL) می تواند توسط شرکت های پالایش بکار گرفته شود ، تا زباله های گازی (گازهای محترقه) را به روغن های سوختی ارزشمندی تبدیل کنند که به همان صورت و یا با ترکیب آن با سوخت دیزلی قابل استفاده باشد.

در جاییکه ساخت یک خط لوله مقرون به صرفه نیست، می توان برای استخراج اقتصادی گازهای ذخیره شده ازاین روش استفاده کرد. در دیگر سوی این مقیاس، برای مثال در تاسیسات مروارید GTL شل در قطر،  بکارگیری رآکتورهای میکروچنل نشان دهنده ی ضمانتی برای تبدیل گازهای مسئله  دار، غیر متعارف و دورافتاده به سوخت های مایع ارزشمند است. نیرگاه های GTL که مبتنی بر رآکتورهای میکروچنل هستند، به طور قابل توجهی کوچک تر از آنهایی هستند که دارای رآکتورهای معمولی بستر ثابت یا بستر دوغابی هستند؛ این امر نیروگاه های مدولار را قادر می سازد هزینه را به طور موثری در مکان های دورافتاده و زمین های کوچکتر از  گسترش دهند .

دراول فوریه ی 2008، یک ایرباس A380 به طور آزمایشی بین بریتانیا و فرانسه به مدت سه ساعت پرواز کرد، این پرواز با یکی از چهار موتور رولزرویس ترنت900 هواپیمای  A380و با استفاده از مخلوطی از 60 % نفت سفید استاندارد جت و 40 % گاز سوخت مایع تولید شل صورت گرفت. موتور هواپیما برای استفاده از سوخت GTL به هیچ اصلاحاتی نیاز نداشت، این سوخت به گونه ای طراحی شده بود که با سوخت معمول جت مخلوط شود. سباستین رمی، رئیس بخش برنامه ریزی سوخت جایگزین ایرباس SAS می گوید GTL مصرف شده از نظر CO2 تمیزتر از حد استاندارد نبود، ولی دارای مزیت کیفیت هوای محلی بود چرا که بخش GTL عاری از گوگرد است. در 12 اکتبر 2009، پرواز ایرباس A340-600  خطوط هوایی قطر که حامل اولین مسافران تجاری دنیا بود با استفاده از ترکیبی از نفت سفید و سوخت GTL سنتزی، از فرودگاه گتویک لندن به سمت دوحه پرواز کرد.

یک پیشنهاد دیگر، استفاده از ناول FPSO برای تبدیل دریایی گاز به مایع است (متانول، دیزل،پترول، نفت خام مصنوعی و نفتا).

شرکت نفت برزیلی پتروبراس دو گروه کوچک از امکانات تولید GTL را سفارش داده است، قرار است این تجهیزات در زمین های نفت دریایی مستقر شوند که یا بیش از اندازه دور از دسترس هستند و یا برای توجیه خط لوله ی گاز در نیروگاه های GTL دریایی خیلی عمیقند. در ژانویه ی 2012 مرکز توسعه و تحقیقات  پتروبراس سنپس، استقرار تجاری تکنولوژی ارائه شده توسط بریتانیایی تبدیل گاز به مایع کامپکت جی تی ال را تائید کرد. پتروبراس در حال حاضر در حال ارزیابی فناوری رآکتور میکروچنل عرضه شده توسط Velocys است.

بانک جهانی برآورد کرده که سالانه بیش از 150 میلیون متر مکعب از گاز طبیعی سوزانده یا تهویه می شوند. این مقدار دارای ارزشی حدود 30.6 میلیون دلار معادل 25 درصد  مصرف گاز ایالات متحده، و یا 30 درصد از مصرف سالانه ی اتحادیه ی اروپا است و منبعی است که می تواند با استفاده از GTL مفید باشد.

1. References
2. LaMonica, Martin. Natural Gas Tapped as Bridge to Biofuels MIT Technology Review, 27 June 2012. Retrieved: 7 March 2013.
3. Introduction to Primus’ STG+ Technology Primus Green Energy, undated. Retrieved: 5 March 2013.
4. Herndon, Andrew and Brian Swint. Shale Glut Becomes $2 Diesel Using Gas-to-Liquids Plants Bloomberg, 25 October 2012. Retrieved: 7 March 2013.
5. Veazey, Matthew. Primus Aims to Break Ground on GTL Plant in 2013 Downstream Today, 29 October 2012. Retrieved: 5 March 2013.
6. Greenpetrol,GPS company and ZKT.co(Hamid Berahmand), research and Development center approved for commercial deployment the technology by IR – based on GTL. 12 september 2006 .super active benzene Patent Register No : 36198 ,Declaration Registration  Book No :3850447,Date of Submisssion and Protection : july 19,2006 ,Invention Registration Date : September 12,2006 (75%methanol,22%hydrocarbons,3%catalist and adetives),www.greenpetrol.ir.
7. Roberts, Ken. “Modular design of smaller-scale GTL plants”. Petroleum Technology Quarterly. Retrieved 2013.
8. Dunn, Graham (1 February 2008). “Airbus conducts A380 alternative-fuel demonstration flight”. Flight International. Archived from the original on 2 February 2008. Retrieved 1 February 2008.
9. Lalor, Dan (1 February 2008). “A380 makes test flight on alternative fuel”. Reuters. Retrieved 2 July 2011.
10. uiui “Qatar Airways Makes GTL History”. Downstream Today. 2009-10-15. Retrieved 2009-10-17.
11. http://www.bpp-tech.com/index.php?option=com_content&view=article&id=60&Itemid=59
12. Fairley, Peter. Turning Gas Flares into Fuel MIT Technology Review, 15 March 2010. Retrieved: 17 March 2010.
13. Think small for associated Gas EngineerLive.com, undated. Retrieved: 17 March 2010.
14. Petrobras pilot plant CompactGTL, undated. Retrieved: 24 July 2012.
15. Petrobras puts gas flares out of fashion with GTL Upstream, 20 January 2012. Retrieved: 24 July 2012.
16. World Bank, GGFR Partners Unlock Value of Wasted Gas”, World Bank 14 December 2009. Retrieved 17 March 2010.