¿Qué significa GTI?
Según evaluaciones recientes de la revista Oil & Gas y agencias gubernamentales y compañías petroleras, las reservas probadas de gas natural que quedan en el mundo superan los 170 billones de metros cúbicos, pero por motivos como la larga distancia de los consumidores y las dificultades de transporte, la mayoría de las reservas se archivan. La tecnología GTL puede brindar a los consumidores una alternativa a los productos derivados del petróleo, brindar beneficios económicos a los países y regiones con reservas de gas natural y evitar las emisiones y la combustión de recursos de gas natural incidentales al proceso de extracción de petróleo. Los hidrocarburos sintéticos preparados mediante la tecnología GTL tienen excelentes propiedades y pueden usarse directamente o mezclarse con combustible producido a partir de petróleo crudo de baja calidad para cumplir con los requisitos cada vez más estrictos del índice ambiental y de rendimiento del petróleo. 2. Desarrollo de la síntesis de Fischer-Tropsch (FT) En 1923, los científicos alemanes Frans Fischer y Hans Tropsch inventaron un método para convertir el gas de síntesis en hidrocarburos líquidos mediante la acción de un catalizador, llamado síntesis de Fischer-Tropsch (FT). La síntesis Fischer-Tropsch se produjo industrialmente por primera vez en Alemania en 1932, y en 1939, las nueve plantas de síntesis Fischer-Tropsch de Alemania producían 12.000 barriles por día. Después de décadas de altibajos, la producción industrial de la tecnología de síntesis de Fischer-Tropsch comenzó a entrar en una nueva vía de desarrollo en la década de 1990. La tendencia a la disminución y deterioro de los recursos petrolíferos y las crecientes reservas recuperables probadas de gas natural han vuelto a convertir a GTL en el centro de atención de las principales compañías petroleras. En 1993, se puso en funcionamiento la planta GTL de Shell en Bintulu, Malasia; en 2002, se puso en funcionamiento la planta piloto de BP en Nikiski, Alaska, Estados Unidos; en 2003, se puso en funcionamiento la planta GTL de ConocoPhillips en Ponca City, Oklahoma; operación; en julio de 2004, ExxonMobil firmó un contrato con el gobierno de Qatar para invertir 7 mil millones de dólares en Ras Laffan, en el norte de Qatar, para construir el proyecto GTL más grande del mundo, cuya puesta en funcionamiento está prevista para 2011.
2. Cambios en la tecnología de procesamiento de aceite base 1. Desarrollo de la tecnología de procesamiento y preparación de aceite base La calidad del aceite base lubricante producido por el proceso de refinación del petróleo depende principalmente de la calidad del petróleo crudo y del proceso utilizado. Los procesos tradicionales de producción de aceite base lubricante utilizados para procesar los estándares API Clase I e inferiores incluyen "refinado con solvente", "desparafinado con solvente" y "refinado suplementario de arcilla", de los cuales el desparafinado con solvente es el principal proceso de producción para el procesamiento de aceite base lubricante. Este proceso suele utilizar metiletilcetona/tolueno o metiletilcetona/metilisobutilcetona como disolventes. Cuando el aceite base ceroso diluido y disuelto por el solvente se enfría a -10 ~ -20 ℃, la cera en la solución formará cristales y se asentará, y luego será asistida por evaporación, extracción, filtración y otros métodos, y luego por evaporación. , La extracción con vapor, la filtración y otros procesos eliminan la parafina del aceite base, reducen el punto de fluidez del aceite base lubricante y al mismo tiempo obtienen un subproducto: materia prima de parafina industrial. Este proceso de producción es básicamente un proceso físico que no cambia la estructura de los hidrocarburos, y la calidad del aceite base producido depende del contenido y las propiedades de los componentes deseados en la materia prima. Debido a que este proceso de refinación no puede eliminar las impurezas contenidas, el aceite base producido tiene un punto de fluidez más alto y no es adecuado para su uso en condiciones frías. También tiene poca resistencia a la oxidación debido a su alto contenido de hidrocarburos aromáticos y otros componentes no ideales. Es fácil quedarse afuera cuando se trata de seleccionar mezclas de lubricantes premium. Para cumplir con los requisitos más altos de lubricantes en motores de automóviles de nueva generación y equipos de alto rendimiento, en las últimas dos o tres décadas han aparecido aceites base API II/III preparados mediante tecnología de hidrogenación, al tiempo que mejoran en gran medida el rendimiento de los productos de aceite lubricante. También ha ampliado el alcance de uso de los aceites base de refinación de petróleo, representados por la tecnología de desparafinado catalítico (CDW) y la tecnología de desparafinado por isomerización (IDW). Tomando a Chevron como ejemplo, su tecnología IDW generalmente incluye un proceso de hidrotratamiento completo con tres etapas: hidrotratamiento, desparafinado por isomerización y refinación después del hidrotratamiento. El hidrotratamiento elimina azufre, nitrógeno, metales y otras impurezas de la materia prima, luego convierte los componentes de bajo índice de viscosidad en aceites base de alto índice de viscosidad y bajo punto de fluidez mediante procesos de conversión de hidroisomerización y desparafinado. Después de hidrotratar, isomerizar y desparafinar la alimentación, debido a la pequeña cantidad residual de hidrocarburos aromáticos de anillo condensado, la estabilidad del aceite desparafinado a menudo no es ideal. Es fácil cambiar de color y precipitar cuando entra en contacto con el aire bajo la luz, por lo que. necesita someterse a destilación atmosférica y se elimina mediante destilación al vacío y un tratamiento de hidrogenación adicional. Por lo tanto, el aceite destilado que sale del reactor de desparafinado por isomerización debe ingresar al reactor de posrefinado para el intercambio de calor y someterse a un tratamiento de hidrogenación saturada para mejorar el color. y estabilidad a la oxidación del producto. Por lo tanto, la fracción que sale del reactor de desparafinado por isomerización debe ingresar al reactor de posrefinado para la saturación de hidrógeno después del intercambio de calor para mejorar el color y la estabilidad a la oxidación del producto. En comparación con los aceites base Clase I, los aceites base API Clase II, III y IV tienen contenidos reducidos de sustancias volátiles, azufre e hidrocarburos aromáticos, coeficientes de viscosidad-temperatura más altos y una viscosidad más baja. Su rendimiento gradualmente mejorado ha sido favorecido por el mercado. . El índice de clasificación del aceite base de aceite lubricante se muestra en la Tabla 1. En los mercados estadounidense y europeo, influenciados por los fabricantes de automóviles y el Ministerio de Protección Ambiental, el consumo de aceites base API II y III está creciendo a un ritmo del 8% anual. En 2004, el consumo total de aceites base de alta gama como API II, III y IV en el mercado norteamericano excedió el de los aceites base Clase I. Al mismo tiempo, empresas procesadoras de aceites base como Motiva han aumentado sus capacidades de producción y procesamiento de aceites base API Clase II y III, mientras que empresas como Shell han cerrado plantas de producción de aceites base API Clase I.
2. Las plantas de aceite base GTL de primera generación producen alquilparafinas sintéticas limpias y combustibles ultralimpios mediante la síntesis de Fischer-Tropsch. La cera de parafina se puede convertir aún más en aceites base de aceites lubricantes libres de azufre, nitrógeno, aromáticos e impurezas metálicas, lo cual es completamente diferente de los aceites base preparados mediante refinación con solventes o hidrotratamiento durante la refinación del petróleo. Dado que la estructura molecular del aceite base GTL es básicamente isoparafina, el aceite base GTL tiene las características de baja viscosidad, limpieza y larga vida, lo que proporciona una nueva opción para la demanda del mercado. Actualmente hay dos unidades de aceite base GTL de primera generación en operación o en pruebas a pequeña escala en el mundo. La parte de síntesis Fischer-Tropsch de ambas unidades GTL utiliza un proceso de lecho fijo.
La unidad GTL de Shell en Bintulu, Malasia, se puso en funcionamiento en 1993 con una producción diaria de 12.500 barriles. Adopta el proceso SMDS (Síntesis de destilado medio de Shell) de Shell. Los productos de parafina se envían a dos conjuntos de procesamiento de aceite base en Yokkaichi, Japón. y dispositivo Petit Coulomb, Francia. La planta piloto de Syntroleum en Tulsa, Australia Occidental, comenzó su producción en diciembre de 2000, pero fue detenida por la quiebra de su socio Enron. El proyecto finalizó cuando su socio, Enron, quebró. Debido a la demanda del mercado de diésel ultralimpio, muchas empresas petroleras y petroquímicas reconocidas en el mundo han aumentado su inversión en tecnología GTL. La base de producción a gran escala planificada de aceite base GTL se encuentra en la parte norte de Qatar. Península. ExxonMobil ha invertido casi 7 mil millones de dólares en su planta de GTL en Qatar, que será la planta de GTL más grande del mundo cuando entre en funcionamiento. La unidad utilizará la tecnología AGC-21 patentada de ExxonMobil, con un 20% de la capacidad total dedicada a la producción de aceites base de alto rendimiento. También utilizará el MWI(tm) (proceso de isomerización de cera) patentado por la compañía para materias primas con alto contenido. El contenido de cera, como el aceite de cera y la cera blanda, se alimentan a un reactor de lecho fijo equipado con tamices moleculares selectivos para convertirlos en aceites base de alto índice de viscosidad (ver Figura 2). Se espera que la unidad produzca 1,5 millones de toneladas de petróleo base por año, lo que representa alrededor del 17 de la actual producción mundial de petróleo base de ExxonMobil. La unidad de petróleo base Oryx GTL de Chevron en Qatar, una empresa conjunta con la sudafricana Sasol, entrará en funcionamiento en el primer semestre de 2008. La unidad GTL de Shell en Qatar, conocida como proyecto Pearl GTL, se basará en el proceso SMDS de la unidad GTL de Shell en Malasia. Se espera que la primera fase del proyecto entre en producción en 2009, con una producción anual de 500.000 toneladas de aceite base GTL. Después de completar la segunda fase del proyecto, la capacidad de producción alcanzará 1 millón de toneladas por año, lo que representa aproximadamente el 25% de la capacidad actual de producción mundial de petróleo base de Shell. Se espera que la producción diaria potencial de aceites base GTL alcance entre 30.000 y 50.000 barriles entre 2010 y 2012. Para entonces, tendrá un cierto impacto en el mercado de aceites básicos de alta gama. Los cronogramas de producción y las fechas de envío de los tres principales productores de aceite base GTL se muestran en la Tabla 2.
III.GTL Rendimiento del aceite base Las especificaciones de aceite para motores de combustión interna que se están desarrollando o implementando, como API SL/SM e ILSAC GF-4, requieren una viscosidad reducida para cumplir con los estándares de economía de combustible. Al mismo tiempo, las regulaciones ambientales exigen reducciones en las emisiones de partículas contaminantes (PM) y óxidos de nitrógeno (NOX) de los motores diésel de servicio pesado, así como el aumento del hollín producido por los diseños de motores de combustión interna con bajo contenido de NOX. Para mejorar el rendimiento del aceite para motores diésel de servicio pesado, es necesario mejorar el rendimiento del aceite base utilizado para evitar el desgaste prematuro del motor. El aceite base gTl tiene un contenido casi nulo de azufre, nitrógeno y aromáticos y tiene una estructura casi en su totalidad de isoparafina. Tiene una excelente estabilidad a la oxidación, rendimiento a bajas temperaturas, baja pérdida por evaporación de NOACK y un alto índice de viscosidad, lo que puede satisfacer la creciente demanda del mercado de una base de alto rendimiento. Aceites: demanda creciente. Los aceites base de alto rendimiento pueden satisfacer la creciente demanda del mercado de aceites base de alto rendimiento. Hoy en día, los procesos de producción de aceite base GTL han evolucionado para producir una amplia gama de grados de viscosidad desde 2 cSt hasta >9 cSt (100 °C), e incluso grados de alta viscosidad de material brillante. Esto rompe la estrecha limitación de los procesos de hidrotratamiento que solo pueden producir aceites base API Grado II/III en grados cercanos a 9 centistokes o menos, ampliando la demanda de la industria de grados de alta viscosidad de aceites base de alto rendimiento. La comparación del rendimiento de diferentes grados de aceites base en la clasificación API se muestra en la Tabla 3. Los datos de prueba de la primera generación de productos de aceite base GTL se utilizan como base para las revisiones de productos de aceite base de nueva generación. Actualmente, la unidad de aceite base GTL de Shell en Japón produce aproximadamente 100 barriles por día de aceites base XHVI(r), que se utilizan para formular aceites de motor para automóviles de pasajeros (PCMO) y fluidos de transmisión automática (ATF).
Syntroleum realizó pruebas en banco de motores de los productos de aceite base GTL de su planta piloto y demostró que los productos no solo cumplen con los requisitos actuales de ILSAC sino que también son capaces de cumplir con los requisitos de la norma ILSAC. No solo cumple con las especificaciones actuales del ILSAC GF-4, sino que también demuestra competitividad en el desempeño en la prueba del Programa IIIF, que analiza el consumo y el desgaste de combustible del motor, y en la prueba VIB, que analiza la economía de combustible (consulte la Tabla 4).
El trabajo en una unidad piloto de proceso de producción de aceite base GTL de segunda generación también ha demostrado que la unidad puede producir aceites brillantes GTL si el producto contiene cantidades muy pequeñas de moléculas nafténicas monocíclicas. Algunos productores de aceite base GTL han comenzado a suministrar sus productos de prueba a empresas de aditivos y formuladores de lubricantes independientes como Flowserve y Castrol. Perspectivas de mercado para los aceites base GTL Para reducir las emisiones de escape y mejorar la eficiencia energética de los motores de combustión interna, los fabricantes de automóviles requieren aceites base de alto rendimiento, como los aceites base API Grupo III y API Grupo IV. Los aceites base lubricantes preparados con tecnología GTL son sustitutos importantes de los aceites base API III/IV. Tienen buenas propiedades de viscosidad-temperatura, resistencia a la oxidación y rendimiento de arranque en frío a baja temperatura. Los aceites lubricantes formulados con estos aceites base pueden cumplir con los requisitos de los aceites base modernos. Motores de combustión. Requisitos operativos. La mayoría de las unidades GTL se construyen para producir fueloil de alta limpieza, nafta y productos químicos especiales. Sólo unas pocas unidades preparan parte del aceite base para maximizar el valor de los componentes de los productos procesados. La proporción es generalmente de 10 a 20. Aunque el mercado de lubricantes y parafinas representa sólo el 5% del mercado de combustibles, los expertos predicen que los aceites base de alta pureza preparados mediante el proceso GTL tendrán un impacto significativo en el mercado. El análisis de Klein muestra que las polialfaolefinas sintéticas suelen costar entre 4,50 y 8 dólares por galón y los aceites base API Grupo III oscilan entre 1,60 y 2,50 dólares por galón. En comparación con estos dos aceites base, el precio del aceite base GTL es extremadamente ventajoso. No solo tendrá un impacto en el mercado actual de aceites base API Clase II, sino que también tendrá un impacto significativo en el mercado debido a su excelente bajo nivel. Influencia de la temperatura y propiedades antioxidantes. El rendimiento y la resistencia a la oxidación de las bases GTL las convertirán en competidores directos de las polialfaolefinas en términos de baja viscosidad y economía de combustible (especialmente SAE 0W). En lubricantes para motores y transmisiones, los aceites base GTL también competirán con los aceites base API Grupo III/IV debido a sus bajas pérdidas por evaporación. Si el equipo de aceite base GTL a gran escala mencionado en el artículo puede producir normalmente, la producción de aceite base GTL aumentará considerablemente y la competencia entre el aceite base GTL y el aceite base API Grupo III/IV, o incluso el aceite base Grupo II. por un período de tiempo ya no existirá distante. Es previsible que los aceites base GTL se utilicen por primera vez en la formulación de aceites de alta calidad para motores de combustión interna y aceites para transmisiones automáticas, y se expandirán desde Europa y América del Norte al mercado japonés y eventualmente se utilizarán en la región de Asia y el Pacífico. A medida que las unidades GTL a gran escala de Shell, ExxonMobil, Chevron Sasol y otras empresas se pongan en producción una tras otra, el aceite base GTL reemplazará a los aceites base tradicionales en aceites hidráulicos, motores de combustión interna ferroviarios, etc. Aceite, aceite para engranajes industriales y otros Los campos han sido ampliamente utilizados. Los fabricantes de aceite base del Grupo I enfrentarán una mayor presión por parte de nuevos suministros de aceite base. Sin embargo, la preferencia del mercado por los aceites base API III y API IV, así como los mayores márgenes de beneficio de la producción de aceite base API II, obligarán a los productores de GTL a considerar si competir con los aceites base API II bajando los precios de los productos o sacrificando la producción. para mantener la ventaja de precio API de III/IV. Con base en los factores económicos anteriores, la producción de aceite base GTL se llevará a cabo en equipos de prueba a pequeña escala. Actualmente, el aceite base GTL todavía se utiliza en los productos de las marcas de lubricantes propias de las principales empresas mencionadas anteriormente. Los equipos de aceite base GTL a gran escala son difíciles de determinar por el momento.
Para mejorar la economía de combustible, se necesitan más lubricantes de baja viscosidad, como el aceite de motor de combustión interna SAE 0W/20, que limita la viscosidad del motor a altas y bajas temperaturas. Este aceite sólo puede formularse con una mezcla de polialfa olefinas. y aceites de éster, y la base API III. Es difícil que el aceite cumpla con los requisitos de baja viscosidad y baja volatilidad. El aceite base GTL puede cumplir con las nuevas especificaciones de este tipo de aceite, pero el aceite base de la compañía mencionada anteriormente difícilmente puede cumplir. las nuevas especificaciones de este tipo de aceite. Requisitos de viscosidad y baja volatilidad. Los aceites base GTL cumplen con los requisitos de estas nuevas especificaciones. Como materia prima importante para los lubricantes, el éxito de los aceites base GTL en el mercado también depende de otros factores. Para que los fabricantes tengan éxito en el mercado, además de satisfacer sus propias necesidades, también deben contar con procesos de fábrica y controles de calidad GTL que puedan seguir satisfaciendo la demanda de producción de aceites base GTL de alta calidad. Dado que las unidades de petróleo base GTL a gran escala planificadas están ubicadas en áreas más remotas, lejos del mercado de consumo final, la confiabilidad de su cadena de suministro logístico es muy importante. Además, las plantas mezcladoras de lubricantes y los distribuidores también deberían considerar cómo maximizar la competitividad de precios de los aceites base GTL para abrir un mercado más grande. Como nueva generación de aceite base, el aceite base GTL debe someterse a una gran cantidad de pruebas necesarias si quiere ingresar al mercado como sustituto de otros productos, incluidas pruebas en banco de motores, aplicabilidad de aditivos, miscibilidad del producto, certificación OEM del producto, etc. Esto requiere que se inviertan cantidades significativas de dinero en investigaciones relevantes y esfuerzos de emparejamiento. Esto requiere una inversión significativa en investigación relacionada y servicios de apoyo.
Y GTL también significa Gutenberg.