Процесс Цеосин - это производства жидких моторных топлив (высокооктанового бензина, дизельного топлива, диметилового эфира) и других продуктов из синтез газа с применением бифункциональных катализаторах.

Технология процесса разработана группой ученых ЗАО "Сибирская технологическая компания "ЦЕОСИТ".

По данным ЗАО "Сибирская технологическая компания "ЦЕОСИТ", существуют три наиболее изученных маршрута превращения синтез-газа в жидкие моторные топлива (см. схему и таблицу 1). Первый из них, основанный на реакции Фишера-Тропша (сокр. Ф-Т), представляет собой процесс восстановительной олигомеризации оксида углерода на гетерогенных катализаторах, содержащих металлы VIII группы - Fe, Co и Ru. Конечными продуктами реакции являются парафины, олефины и кислородсодержащие соединения - спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и эфиры. Второй процесс - процесс Мобил - многостадийный процесс через получение из синтез-газа метанола и диметилового эфира (ДМЭ). Третий - одностадийный процесс с применением бифункциональных катализаторов, разработанный ЗАО “СТК ЦЕОСИТ”

Процессы на основе бифункциональных катализаторов получили развитие в последние десятилетия с целью устранения недостатков перечисленных процессов:

1. высокое метанообразование, низкая селективность и производительность катализатора, плохое качество бензиновой фракции (процесс Ф-Т);
   
   
2. многостадийность и низкая суммарная производительность процесса (процесс фирмы "Мобил");
   
   
3. многостадийность, высокое содержание дурола в бензиновой фракции (процесс TIGAS).

Основные показатели процессов и составы продуктов превращения синтез-газа по различным маршрутам (данные промышленных и пилотных испытаний) показаны в таблице 1.

Схема основных маршрутов превращения синтез-газа в жидкие моторные топлива

Кey Industry Engineering Group s.r.o. предлагает процесс получения высокооктанового бензина и дизтоплива из синтез-газа на бифункциональных катализаторах,

1) протекающий в одну стадию по последовательно-параллельным реакциям (маршрут III предыдущей схемы):

2) обладающий по сравнению с процессом Ф-Т значительно большей производительностью и селективностью.

3) Получаемые бензины имеют ОЧ 80-93 ИМ при содержании олефинов менее 3% и бензола 0.2-0.8%, что соответствует действующим международным стандартам.

По сравнению с процессом фирмы "Мобил" (маршрут II) при проведении одностадийного процесса на бифункциональных катализаторах (маршрут III) по предлагаемой Кey Industry Engineering Group s.r.o. технологии значительно упрощается технологическая схема при сохранении высокой селективности процесса по бензиновой фракции. При этом, получаемый бензин по содержанию серо- и азотсодержащих соединений (отсутствие) и бензола (менее 0,8% масс.) соответствует государственным стандартам качества. В отличие от процесса TIGAS в процессе на бифункциональных катализаторах регулируется содержание ароматических углеводородов (от 15 до 40% масс.), а содержание дурола не превышает 3% масс.

Вследствие этого, в предлагаемом процессе Цео-син не требуются стадии облагораживания жидких моторных топлив. Вес оборудования по сравнению с известными процессами сокращается в 2-2,2 раза.

Таблица 1. Основные показатели процессов и составы продуктов превращения синтез-газа по различным маршрутам (данные промышленных и пилотных испытаний).

№ маршрута	I (Процесс Фишера-Тропша)			II (Процесс Мобил)		III (Бифункциональный катализ)
Состав продуктов, масс.%	Sasol-1а	HTFT (SAS process)b	LTFT (Sasol SPD)b	адиабат. реакторc	"кипящ." слойc	Пилотные испытания
						Вариант 1d	Вариант 2e	Вариант 3h
СН4		7	4			3,1	6,0	1,4
Газообразные углеводороды (С1-С2)	20			1,4	5,6
Олефины С2-С4		24	4			0,6	1,1	0,7
Парафины С2-С4		6	4			10,9	10,2	21,1
Сжиженный газ (С3-С4)	23			18,7	34,4
Бензин (С5-С12)	39	36	18	79,9	60,0	73,8	77,7	76,8
Дизельное топливо (С13-С18)	5	12	19	0	0	11,6	5,0	0
Топочный мазут (С19 и выше)	6	9	48	0	0	0	0	0
Кислородсодержащие соединения	7	6	3	0	0	0	0	0
Производительность катализатора по бензиновой фракции, отн.ед.	<1	<1	<1	<3		2	4	5
Октановое число бензина	58 (ММ)	<70 (ММ)	<70 (ММ)	93 (ИМ)	95 (ИМ)	80-93 (ИМ)
Содержание олефинов в бензине, % масс.	74-87	70	64	до 13		до 3

^а[Шелдон Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа /Пер. с англ. под ред. С.М. Локтева.- М.: Химия, 1987],
^b[Jager B., in "Natural Gas Conversion IV" (A. Parmaliana et al. eds), Stud. Surf. Sci. Catal., Amsterdam, 119 (1998), 25-34],
^c[MacDougall L.V., Catalysis Today, 8 (1991) 337-369],
^{d, e, h}варианты процесса, разработанные в НИЦ "Цеосит" ОИК СО РАН.

Краткие сведения о процессе (вариант получения автобензина из синтез-Газа).

Синтез-газ из блока конверсии природного газа поступает на смешение с циркуляционным газом в компрессор. Смешанный газ дожимается до рабочего давления и разделяется на два потока. Основной поток нагревается в теплообменнике - рекуператоре за счет тепла газа после реактора и поступает на вход реактора. Меньший поток - холодный байпас идет в межполочные пространства реактора для регулирования температурного режима в реакторе.

Продукты реакции после реактора поступают последовательно в теплообменник - рекуператор и холодильник - конденсатор, где охлаждаются оборотной водой. Отделение газа от жидких продуктов реакции происходит в сепараторе высокого давления. Для предотвращения накопления инертов (азот, метан и т.д.) в циркуляционном газе, часть его после сепаратора отбирается в виде сдувочного газа. Сдувочный газ направляется в топливную сеть для выработки тепловой и электроэнергии. Основная часть газа после сепаратора высокого давления смешивается с исходным синтез-газом и поступает в компрессор.

Жидкие продукты реакции после сепаратора высокого давления дросселируются и отделяются от растворенных газов в сепараторе низкого давления, а затем в отстойнике разделяются на воду и нестабильную бензиновую фракцию. Вода из отстойника направляется в блок конверсии природного газа, а нестабильный бензин поступает в отпарную колонну, где происходит отделение легких углеводородов от бензиновой фракции. Товарный бензин, выходящий из низа колонны поступает в емкость и далее отправляется на склад готовой продукции.

Выход автобензина составляет 65-70% масс. на углерод поданного природного газа; около 5% масс. от углерода природного газа превращается в легкие углеводороды (С₃-С₅) топливного назначения, менее 5% масс. (в расчете на углерод) выводится в составе СО₂ и остальные 20-25% масс. углерода уходят в сдувку в виде непревращенных СО, СО₂ и несконденсировавшихся С₁-С₄ углеводородов. Сдувочные газы используются на газотурбинной установке (ГТУ) для выработки тепловой и электроэнергии.

Содержание олефинов в автобензине - менее 3% масс., содержание бензола - не более 0,6% масс.

Возможны также варианты комбинированного синтеза высокооктанового бензина и дизельного топлива (таблица 1, варианты 1^d и 2^e).

Разработка ТЭО для конкретного варианта технологии с учетом материальных и тепловых потоков и расходных показателей по основным и вспомогательным материалам осуществляется в рамках соответствующего контракта.

Рис. 1. Блок-схема промышленной установки по получению высокооктанового бензина из природного газа

Таблица 2. Перечень основного технологического оборудования промышленной установки получения моторных топлив из синтез-газа.

№ п/п	Наименование аппаратов	Материал аппарата
1	Реакторы	12Х18Н10Т
2	Печь нагрева газа	Змеевик - 15Х5М
3	Теплообменник-рекуператор	12Х18Н10Т
4	Фильтр-пылеуловитель	12Х18Н10Т
5	Компрессор подачи синтез-газа
6	Компрессор циркуляционный
7	Сепаратор высокого давления	12Х18Н10Т
8	Сепаратор трехфазный	12Х18Н10Т
9	Холодильник-конденсатор	12Х18Н10Т
10	Ректификационная колонна	ВСт3сп
11	Теплообменники	12Х18Н10Т, ВСт3сп
12	Емкости для сбора жидких продуктов	12Х18Н10Т, ВСт3сп
13	Насосы подачи жидких продуктов

1. Вес всего технологического оборудования "под ключ" Блока синтеза бензина составляет ориентировочно около 2500 т.

2. Размеры площадки, необходимой для монтажа технологического оборудования Блока синтеза бензина без товарного парка и ГТУ ориентировочно оценивается 100 х 200 м (минимально).

Таблица 3. Влияние длительности пробега бифункционального катализатора на основные показатели процесса получения углеводородов из синтез-газа (смеси СО, СО2 и Н2) в изотермическом реакторе (по данным пилотных испытаний).

Длительность пробега катализатора, ч	10	60	110	380	460	470
Температура, оС	400	400	400	400	420	400
Конверсия, %:
СО	97	89	95	91	93	86
H2	95	94	94	96	95	96
CO2	94	88	88	90	88	87
Состав продуктов реакции, % масс.:
Углеводороды (УВ)	37,8	35,7	37,2	36,2	38,0	38,0
H20	60,0	60,9	59,7	60,1	59,7	57,5
СН3ОН+(СН3)2О	2,2	3,4	3,1	3,7	2,3	4,5
Состав бензиновой фракции, % масс.:
C3+C4	4,7	6,2	5,2	7,2	10,8	9,4
н-С5+	5,4	6,0	5,8	2,7	3,4	3,0
изо-С5+	53,4	54,1	62,1	66,0	56,9	56,6
Циклопарафины+олефины	8,6	7,3	5,3	4,1	6,8	5,6
Ароматические УВ в т.ч.:	27,9	26,4	21,6	20,0	22,1	25,4
бензол	0,3	0,3	0,4	0,4	0,4	0,3
толуол	1,2	1,0	0,8	0,8	0,7	0,8
ксилолы	16,4	12,8	10,6	9,4	10,0	11,5
С9+	10,0	12,3	9,8	9,4	11,0	12,8
Выход бензиновой фракции на поданный синтез-газ, г/нм3	153	143	135	130	135	130

Таблица 4. Расходные показатели по сырью, побочным продуктам, эл. энергии, основным и вспомогательным материалам Блока синтеза бензина.

№ п/п	Материальные и энергетические потоки	Расходные показатели на 1 т товарного бензина*
1.	Исходный синтез-газ после очистки и компрессии (вход в Блок)	7500-8100 нм3
2.	Углеводородные газы (сумма продувочного, танкового и газа стабилизации) (на выходе)	600-1200 нм3 (поступают на ГТУ для производства электроэнергии)
3.	Товарная пропан-бутановая фракция	до 0,05-0,1 т
4.	Товарная углекислота ("сухой лед")	до 0,25 т
5.	Подпитка воды в водооборотный цикл	менее 1 т (т.е. полностью покрывается за счет образующейся воды при синтезе бензина)
6.	Потребляемая электроэнергия	200 кВт ч
7.	Произведенная на ГТУ электроэнергия (теплота сжигания УВ газов равна 19-20 МДж/нм3 или 5,3-5,6 кВт ч/нм3)	от 1000 кВт ч (кпд = 0,3; 600 нм3 УВ газов) до 3600 кВт ч (кпд = 0,55; 1200 нм3 УВ газов)

*расходные показатели даны в интервалах значений в зависимости от соотношения активных компонентов (Н₂, СО и СО₂) и содержания инертов (N₂, СН₄) в исходном синтез-газе, степени извлечения сжиженного газа (пропан-бутановой фракции) и т.д.