海上油田開發(fā)過程 中常伴隨出現(xiàn)伴 生氣。由于海上 油田伴生氣產(chǎn)量 較小，沒有專門管道輸送系統(tǒng)， 利用率較低。它們大多被直接放 空燃燒，造成了巨大的資源浪費 和環(huán)境污染。根據(jù)全球減少天然 氣燃燒伙伴關(guān)系（GGFR）的數(shù) 據(jù)，全球每年燃燒的伴生氣超過 1400 億立方米。
近年來，來自中國的數(shù)字超 過 10 億立方米，中國排在第 17 位（圖 1 所示）。事實上，處理 伴生氣有幾種方法，如采用 LNG 或 CNG 回收處理。但由于氣體 量太小，目前并沒有實際應(yīng)用。 近 年 來， 國 外 出 現(xiàn) 了 許 多 小 型 GTL（Gas-To-Liquids）公司， 旨在解決伴生氣回收問題。本文 將介紹伴生氣 GTL 技術(shù)的發(fā)展情 況。
GTL 技術(shù)發(fā)展
GTL 技術(shù)發(fā)展 GTL 技術(shù)將難以儲存和運輸 的天然氣轉(zhuǎn)化為易于儲存和運輸 的液體燃料。GTL 是一個由三部 分組成的化學(xué)過程：重整、合成、 產(chǎn)物分離。在重整階段，凈化氣 體通過部分氧化、蒸汽重整或兩 種工藝的組合轉(zhuǎn)化為合成氣。然 后在 F-T 費托反應(yīng)器中使用鈷或 鐵基催化劑將合成氣轉(zhuǎn)化為碳?xì)?化合物，該階段是 GTL 工藝關(guān)鍵。
最后一個階段是分離和提煉初級 產(chǎn)品。狹義上，GTL 指的是 F-T 合成油或石蠟技術(shù)。廣義上講， GTL 技術(shù)包括合成二甲醚、甲醇 和其他產(chǎn)品。 GTL 技術(shù)已經(jīng)存在了 90 多 年，是由德國科學(xué)家費舍爾和托氏發(fā)明的。從 20 世紀(jì) 60 年代開 始，南非 Sasol 公司開發(fā)了以煤 代替天然氣為原料的 CTL 技術(shù)， 以解決國際石油禁運對南非造成 的石油短缺問題。
直到 2011 年， 全球最大的珍珠 GTL 項目正式 投入運營，GTL 產(chǎn)業(yè)化水平達 到頂峰。 近年來，隨著世界對氣候和環(huán) 境的日益關(guān)注，各種碳排放控制措 圖 1 前 30 名伴生氣排放量國家34 技術(shù)·裝備 技術(shù)應(yīng)用 Technology & Equipment·Technology Application 施相繼出臺。許多小型 GTL 技術(shù) 已被開發(fā)用于將小規(guī)模伴生氣貨幣 化，為大規(guī)模應(yīng)用于陸地海上油氣 田伴生氣回收奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
小型 GTL 用于伴生氣回收
為了減少伴生氣，世界銀行 集團創(chuàng)建了 GGFR 組織，這是一 項公私合作倡議，由國際和國家 石油公司、國家和地區(qū)政府以及 國際機構(gòu)組成。GGFR 致力于通 過幫助減少伴生氣排放的技術(shù)障 礙，增加石油生產(chǎn)中伴生氣的使 用，并宣傳每個小型 GTL 公司的 產(chǎn)品和技術(shù)。 伴生氣回收應(yīng)用需要更小、 最好是模塊化和可移動的裝置， 目 前 出 現(xiàn) 了 各 種 mini-GTL 技 術(shù)。
在過去十年中，許多公司開 發(fā)了微型 GTL 技術(shù)，允許將伴生 氣轉(zhuǎn)化為合成油、清潔柴油和汽 油、甲醇、二甲醚和其他產(chǎn)品， 特別是在北美。GGFR 每年負(fù)責(zé) 技術(shù)的推廣，有幾家公司產(chǎn)品具 有一定競爭力，并建立了自己的 商業(yè)示范工廠來驗證和展示他們 的技術(shù)。 Compact GTL 成 立 于 2006 年， 與 Velocys 一 起 成 為 mini-GTL 技術(shù)的兩個領(lǐng)導(dǎo)者。
Compact GTL 在 巴 西 的 示 范 工 廠獲得巴西國家石油公司的批準(zhǔn)， 并在 2012 年期間穩(wěn)定運行（圖 2）。 Compact GTL 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) 是 采 用 SMR 和費托模塊化反應(yīng)器的微 通道結(jié)構(gòu)，其核心是精確控制過 程催化劑上的熱量和氣體流量， 該過程催化劑位于數(shù)千個緊密間 隔的規(guī)則通道中。 FPSO-GTL 提 供 了 處 理 伴 生氣的最佳方式，GTL 合成最終 產(chǎn)品為合成原油，可與石油原油 混合，并由現(xiàn)有油輪運輸?shù)桨丁?目前 Compact GTL 正與 SBM 合 作，SBM 是 FPSO 租賃和運營的 領(lǐng)導(dǎo)者，規(guī)劃設(shè)計 FGTL 船舶以 回收伴生氣。 Velocys 是 小 型 氣 液 轉(zhuǎn) 換（GTL） 領(lǐng) 域 的 領(lǐng) 導(dǎo) 者。
Velocys 技術(shù)在 30 多個國家擁 有數(shù)百項專利，專為小規(guī)模應(yīng)用 而設(shè)計，其技術(shù)核心是超活性催 化劑與增強型反應(yīng)器系統(tǒng)相結(jié)合。 他們的微通道反應(yīng)器更小，生產(chǎn) 率更高（圖 3）。該裝置具有體 積小、轉(zhuǎn)化率高、單位成本低等 優(yōu)點。與傳統(tǒng)的 F-T 合成裝置相 比，更適合在海上平臺上回收伴 生氣。其俄克拉荷馬市的示范工 廠已經(jīng)通過了每天 200 桶的關(guān)鍵 生產(chǎn)里程碑。 INFRA XTL 技術(shù) INFRA 開發(fā)了新一代 F-T 工藝技術(shù)，用于從含碳原料生產(chǎn) 高質(zhì)量合成油。
INFRA XTL 技術(shù)
INFRA 為邊際氣 田（包括偏遠(yuǎn)、海上和頁巖氣儲 層）的開發(fā)提供解決方案，并提 供消除相關(guān)的伴生氣燃燒方案。 INFRA 設(shè)計并建造了一個模塊 化、可運輸?shù)?GTL M100 工廠， 將天然氣 / 伴生氣加工成合成原 油（圖 4），產(chǎn)能相當(dāng)于每天從 100 萬立方英尺的天然氣中提取 100 桶合成原油。
圖 2 Compact GTL 的示范工廠 圖 3Velocys 微通道反應(yīng)器 圖 4 INFRA M100 工廠
我國海上伴生氣的利用
中海油作為中國最大的海洋 油氣生產(chǎn)商，一直致力于節(jié)能減 排。中海油十分重視伴生氣的利 用，并提出了各種方案。目前， 已實現(xiàn)了從伴生氣中回收液化石 油氣和注入伴生氣。例如，文昌 13-1/2 油田利用輕烴回收裝置 回收和生產(chǎn)液化石油氣和凝析油 （圖 5）。需要注 意的是，本項 目適用于富含輕烴的伴生氣，不 適用于甲烷含量高的伴生氣。
另一種方式是伴生氣回注。 例如，來自旅大 10-1 中心平臺 的伴生氣除自用外，多余的部分 不會進入伴生氣，而是高壓注入 地層。該項目標(biāo)志著首次在海上 高壓注氣儲存，以減少天然氣資 源的浪費。同時，對提高采收率 的實驗探索也具有重要意義。 目 前， 國 內(nèi) 對 伴 生 氣 GTL 技術(shù)的研究和應(yīng)用較少。中國是 一個煤炭豐富、天然氣短缺的國 家。由于缺乏天然氣和國家政策 限制，GTL 技術(shù)發(fā)展緩慢。中國 石化石油加工研究院（RIPP）是 其中的先驅(qū)之一。
自 2003 年起， 對 GTL 技術(shù)進行了系統(tǒng)研究， 并于 2006 年完成了固定床 F-T 反應(yīng)裝置。2008 年進行了漿態(tài) 床 F-T 反 應(yīng) 研 究，2010 年 與 syntroleum 合 作 完 成 了 3000 噸 / 年的中試（圖 6）。目前， RIPP 已開展伴生氣回收研究。設(shè) 計了多種小型微通道模塊，正在 推進 120 噸 / 年工業(yè)項目。由于 其模塊化緊湊、效率高、靈活性 強的特點，非常適合于伴生氣的 回收。 油田伴生氣的回收利用越來 越受到人們的重視，減少環(huán)境污 染的 GTL 技術(shù)的需求也越來越 迫切。本文中列出的公司已經(jīng)足 夠成熟，能夠處理伴生氣問題， 但需要更多的經(jīng)濟評估。我國對 小型 GTL 技術(shù)的研究較少，在 伴生氣的回收利用方面需要更多 的努力。一方面，有必要研究和 開發(fā)新的回收裝置和工藝；另一 方面，要培育伴生氣市場，拓展 其應(yīng)用前景。
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