天然气制合成油(GTL)始于20世纪80年代和90年代初,现有三套装置:新西兰蒙特尼65万吨/年装置建于1985年,采用美孚公司技术(由甲醇通过分子筛催化剂生产汽油);南非莫塞尔湾135万吨/年装置和马来西亚民都鲁56万吨/年装置(均采用费-托合成技术)建于1993年,分别采用沙索和壳牌公司工艺。三套装置的单位投资分别为每天102,000、127,000和125,000美元/桶。
以前的GTL装置投资费用超过5万美元/桶,由于技术进步,截至2004年统计,GTL装置投资费用为每天2.5万至3万美元/桶,操作费用(不包括原料)为4至6美元/桶。天然气价格为50美分至1美元/百万英热单位时,投资偿还率为15%。GTL总生产费用为20至30美元/桶GTL产品(柴油和石脑油)。650×106立方英尺/天天然气可液化为400万吨/年LNG,而GTL装置处理同量天然气,可生产4.4万桶/天(210万吨/年)柴油、1.7万桶/天(70万吨/年)石脑油和4000桶/天(636m3/d)LPG。
鉴于第一代GTL装置存在的投资较高问题,正在开发第二代GTL技术,参与开发的公司有:沙索、壳牌、埃克森美孚、BP、合成油、康菲和Rentech公司。通过缩小反应器尺寸、改进催化剂、改进温度控制(通过流体化和硬件设计及优化操作条件达到),可进一步降低费用。
据分析,目前制约和促进GTL项目发展的因素主要有:
(1)前十年来GTL技术已取得不少进展,但建设GTL装置的投资仍然较高。虽然投资费用已由第一代装置每天100,000美元/桶减小到第二代装置34,000美元/桶?天,但仍较高。2001至02年GTL投资平均为每天50,000美元/桶。预计将来可达每天20,000美元/桶。
南非沙索公司的技术成本较高。建设一座间接液化工厂,生产能力成本是每天4万美元/桶。相比之下,常规炼油厂生产能力成本是每天1.5万美元/桶。但如果获得低成本的天然气,并且原油价格保持在合理的水平,可以生产出30美元一桶的燃料。沙索公司认为,当油价在1桶40美元以上时,项目是可行的。
(2) GTL转化效率为8,200,000至10,200,000英热单位/桶液体产品,第二代工艺要进一步提高该值比较困难。按天然气用量理论值10,000,000英热单位/桶液体产品计,折算总的热效率为62%,但实际上第一代技术甚至达到50%也较困难。
(3)第一代费-托合成工艺基于钴催化剂,需采用基本无硫(小于1PPm)的天然气进料,微量硫都会造成毒害。大多数项目中,脱硫单元费用包括在总投资中。
(4)第二代工艺巳开始推向商业化,萨索尔和合成油公司完成工艺放大,萨索尔拟将浆液床反应器放大7倍,合成油公司采用固定床,固定床放大比浆液床容易。
(5)世界天然气价格是关键因素,生产每桶液体产品平均需用天然气10,000,000英热单位,天然气价格低于2美元/百万英热单位,才能生产30美元/桶GTL产品。因为GTL过程较复杂而且设备密集,需要有能长期供应的廉价的天然气原料。中东、俄罗斯、非洲、南美和加勒比海地区拥有可资利用的天然气气田。建设GTL项目,期望天然气气源价格为50至75美分/百万英热单位。原油价格对建设GTL项目的经济可行性影响很大,高的油价将使GTL重新升温,利用不便的天然气也是投资GTL的重要因素。
据国际能源机构预测,世界柴油需求将从2005年6亿吨增加到2020年9亿吨。天然气合成油(GTL)生产将对柴油供应产生积极影响,到2015年,GTL可望增加约60万桶/天(3000万吨/年)柴油供应量,占世界柴油需求量的3%,清洁的GTL柴油将占北美和欧洲超低硫柴油市场的约7%。
合成油公司(Syntroleum)对Yamal Peninsula大型天然气气田生产GTL和LNG的经济性进行了分析,见表1。
另一问题是,GTL世界也在发生一些潜在的变化,即GTL的成本和复杂程度与卡塔尔天然气储藏其他利用方案的比较。所有这些GTL项目的投资均很大并且呈增长态势。用天然气使用GTL技术生产每桶油,与LNG相比,天然气要多出三倍。GTL要用较多天然气,产品价值也与油价相关联,为此,与原油相比,用高气价的天然气去生产GTL的吸引力则会减少。
再者,GTL的装置资产和技术转让费用高,且还在增高。例如,2006年,合成油公司(Syntroleum)和埃克森美孚公司共同收取专利费用,现在合成油公司还要支付埃克森美孚公司技术费用。埃克森美孚公司和壳牌公司的GTL专利费用均在增大。
分析人士称,虽然GTL项目是高端润滑油原料很好的来源。而现在世界的状况是,投资LNG设施的风险小于建设GTL装置。GTL基础油装置需建设大型化才能使其具有经济上的竞争力。分析人士认为,很高质量基础油现在世界上供过于求的潜在性很大。埃克森美孚公司作为III类基础油料最大的供应商之一到2010至2015年也将是III类基础油料最大的领先的消费商之一。卡塔尔石油公司与埃克森美孚公司己于2007年2月底撤消了原签署于2004年,计划于2011年建成的GTL项目(15.4万桶/天装置,包括3.08万桶/天基础油装置)。
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