지난 20 년 동안 세계 윤활유 공업에 큰 변화가 일어났다. 새로운 설비, 신기술, 신기술, 날로 엄격해지는 제품 규격이 전체 윤활유업계의 변화를 주도하고 있으며, 기유 가공 기술의 변화는 당연히 윤활유업의 발전을 촉진하는 중요한 요인이 되고 있다. 현재 세계적으로 유명한 석유석화회사는 기유 (GTL) 연구에 막대한 자금을 투입하고 있으며, GTL 기술제비기유의 점진적인 상업화는 기유 분야의 새로운 개혁을 야기할 것으로 보인다.
첫째, GTL 기술 개요
GTL 기술은 천연가스를 합성유로 전환한 다음 연료 유 및 기타 탄화수소로 전환하는 것이다. 통속적으로 말하자면, 먼저 천연가스 분자를 찢은 다음 성장사슬 분자를 재결합하는 것이다. 이 공정은 순도가 높고, 황이 없고, 질소가 없고, 방향성이 없고, 금속원소가 없는 합성원유를 생산하는데, 그 분자는 기본적으로 직사슬 메탄가스와 올레핀으로 이루어져 있다. 그런 다음 합성유를 더욱 정련하여 디젤, 석뇌유, 파라핀 및 그 특수 제품과 같은 친환경 연료유와 화학품을 생산한다.
1 가공 기술 및 장점. GTL
GTL 공정은 천연가스를 합성가스로 변환하는 두 가지 주요 단계로 구성됩니다. 천연가스와 산소는 부분적인 산화반응을 통해 합성가스를 준비하는데, 합성가스의 구성은 주로 일산화탄소 (CO) 와 수소 (H2) 를 포함해 투자가 높다. 2) 합성 가스를 합성 오일로 전환. 이는 GTL 기술의 핵심 단계인 페토 합성 변환, 즉 특허 코발트 기반 촉매제가 포함된 고정층 또는 공중부양층 반응기를 통해 합성가스를 다양한 점도 등급의 액체 탄화수소로 변환하는 것이다. GTL 가공 프로세스 다이어그램은 그림 1 에 나와 있습니다.
석유와 가스' 잡지의 최근 평가와 각 부처와 석유회사의 조사에 따르면 세계 남은 천연가스 매장량은17 조 입방미터 이상이지만 소비자, 운송난을 멀리하는 등의 이유로 대부분 보류됐다. GTL 기술은 소비자들에게 석유 제품의 대안을 제공하고 천연가스 비축량을 보유한 국가와 지역에 경제적 이득을 가져다 주며 석유 채굴 과정에서 동반되는 천연가스 자원이 공기 중에 연소되는 것을 막을 수 있다. 천연가스 자원을 충분히 활용했을 뿐만 아니라 환경도 보호했다. GTL 기술로 제작된 합성 탄화수소는 직접 사용하거나 저품질 원유에서 생산된 연료와 혼합하여 갈수록 까다로워지는 환경 및 유품 성능 지표 요구 사항을 충족합니다.
피셔-트 롭쉬 합성 기술 개발
촉매제로 합성가스를 액체탄화수소로 바꾸는 방법은 독일 과학자 Frans Fischer 와 Hans Tropsch 가 1923 에서 발명한 것으로, 약칭 페토 합성이라고 한다. 페토 합성 기술은 1932 에서 독일에서 처음으로 산업화되었다. 1939 까지 독일 9 대의 FT 장치는 매일 12000 배럴 제품을 생산한다. 페토 합성기술의 공업화 생산은 수십 년간의 비바람을 거쳐 1990 년대에 새로운 발전 궤도에 진입하기 시작했다. 석유자원이 날로 줄고 저질화되는 추세와 천연가스가 채취할 수 있는 매장량이 계속 늘어나면서 GTL 이 다시 한 번 큰 석유회사의 관심의 초점이 되고 있다. 1993 년, 셸은 말레이시아 빈투루에 있는 GTL 공장에서 생산에 들어갔다. 2002 년, BP 는 미국 알래스카 주 니키스키의 실험 장치에 가동되었습니다. 2003 년에 콘피 석유회사는 미국 오클라호마의 폰카시티에서 이 실험 장치를 가동했다. 같은 해 6 월 5438+ 10 월, 쉘은 카타르에서 두 번째 GTL 프로젝트에 서명했다. 2004 년 7 월 엑손모빌은 카타르 * * 와 계약하여 카타르 북부의 라스라반에 70 억 달러를 투자하여 세계 최대 GTL 프로젝트를 건설하고 20 1 1 운영을 시작할 계획이다.
둘째, 기유 가공 기술의 개조
1. 기유 가공 기술 개발
석유 정제 기술로 생산된 윤활유기유의 품질은 주로 원유의 품질과 채택된 기술에 달려 있다. 가공 API 이하 윤활유기유 전통생산공예에는 용제정제, 용제 탈랍, 백토보충정제가 포함됩니다. 여기서 용제 탈랍은 윤활유기유 가공의 주요 생산공정입니다. 이 방법에서는 일반적으로 메틸 에틸 케톤/톨루엔 및 메틸 에틸 케톤/메틸 이소 부틸 케톤을 용제로 사용합니다. 용제로 희석된 왁스 기유가-10 ~-20℃/0 ~-20 C 로 냉각되면 용액 속의 왁스가 결정화돼 석출된 다음 증발, 스트리핑, 필터를 통해 기유에서 파라핀을 제거함으로써 윤활유기유의 기울기를 줄여 부산물-산업용 파라핀 원료를 얻는다. 이 생산 과정은 주로 물리적 과정이며, 탄화수소의 구조는 변하지 않았다. 생산된 기유의 품질은 원료의 이상조의 함량과 성질에 달려 있다. 이런 정제 과정에 함유된 불순물은 완전히 제거할 수 없기 때문에 생산된 기유는 경점이 높아 추운 조건 하에서 작업하기에 적합하지 않다. 아울러 방향족 등 이상적이지 않은 그룹 함량이 높고 항산화성이 약하기 때문에 고급 윤활유의 조화에서 제외되기 쉽다.
차세대 자동차 엔진과 고성능 장비의 윤활유에 대한 더 높은 요구 사항을 충족하기 위해 최근 20 ~ 30 년 동안 수소공예가 준비한 API II/II 기유가 나타나 윤활유 제품의 사용 성능을 크게 향상시키고 석유 정제기유의 적용 범위를 확대했습니다. 그 중 촉매 탈랍 (CDW) 기술과 이성체 탈랍 (IDW) 기술이 대표된다. Chevron 의 경우, 이성체 탈 왁싱 기술에는 일반적으로 수소화 처리, 이성체 탈 왁싱 및 수소화 후 정제라는 세 가지 완전 수소화 공정이 포함됩니다. 수소화는 원료에서 황, 질소, 금속 등의 불순물을 제거한 다음 수소 이성체 탈랍의 전환 과정을 통해 점도 지수가 낮은 성분을 점도 지수가 높고 경점이 낮은 기유로 전환한다. 수소처리와 이성체 탈랍을 통해 얻은 탈랍유는 소량의 잔류한 다환 방향향을 함유하고 있어 안정성이 좋지 않은 경우가 많으며, 빛과 공기 접촉은 변색되기 쉬우므로 상압 증류와 감압증류를 통해 수소를 더 제거해야 한다. 따라서 이성체 탈랍반응기의 증류액은 열 교환 후 정제반응기에 들어가 수소포화를 하여 제품의 색상과 산화 안정성을 개선해야 한다.
API, ⅲ, ⅳ 기유의 휘발성 물질, 황, 방향족 함량이 낮고 점온계수가 높고 점도가 낮습니다. 그들의 점진적인 업그레이드 성능은 시장에서 추앙받고 있다. 윤활유기유 분류지수는 표 1 에 나와 있습니다. 미국과 유럽 시장에서는 자동차 제조업체와 환경부의 영향으로 API 와 I I II 기유 소비가 매년 8% 씩 증가하고 있다. 2004 년 북미 시장 API, ⅲ, ⅳ 등 고급 기유의 시장 소비 총량이 클래스 I 기유의 소비 총량을 초과했다. 이 기간 동안 Motiva 및 기타 기유 가공 업체는 API 및 I I II 기유의 생산 및 가공 능력을 높였으며 Shell 및 기타 회사는 API 기유 제조 공장을 폐쇄했습니다.
2. 1 세대 GTL 기유
페토 합성 후, GTL 장치는 초청정 연료를 생산하는 동시에 깨끗한 합성 알킬 알칸을 생산할 수 있다. 파라핀은 황, 질소, 방향족, 금속 불순물이 없는 윤활유 기유로 더 전환될 수 있으며, 석유 정제 과정에서 용제 정제나 수소 정제로 준비한 기유와는 완전히 다르다. GTL 기유 분자 구조는 기본적으로 이성체 알칸이기 때문에 GTL 기유는 저점도, 청결, 장수의 특징을 가지고 있어 시장 수요에 새로운 선택을 제공한다.
세계에는 이미 1 세대 GTL 기유 장치 두 대가 가동이나 소규모 시운전에 들어갔다. 이 두 세트의 GTL 장치의 피토 합성 부분은 고정층 공예를 채택하고 있다. 쉘은 말레이시아 빈투루에 있는 GTL 공장에서 1993 년에 착공했고 일일 생산량은 12500 배럴이다. 채택된 공예는 셸의 SMDS (셸 중간의 독특한 합성) 공예이다. 생산된 파라핀 제품은 일본 Yokkaichi 와 프랑스 Petit-Couronne 에 위치한 두 개의 기유 가공 공장으로 운송되며, 그곳에서 수소 분열과 수소 이성질화를 통해 왁스 오일을 함유한 적절한 기유 성분을 준비한 다음 간단한 용제 탈랍 공정을 통해 셸 XHVI 기유 제품을 준비한다. 시호주 타르사에서 Syntroleum 의 실험 장치는 5438 년 6 월 +2000 년 2 월에 가동을 시작했으며 파트너 엔론 회사의 파산으로 인해 이 프로젝트는 강제로 종료되었습니다.
2 세대 GTL 기유 가공 기술
초 청정 디젤에 대한 시장의 수요에 따라 세계적으로 유명한 석유 및 석유 화학 회사들이 GTL 기술에 대한 투자를 늘리고 카타르 반도 북부에 GTL 기유를 대량 생산할 계획입니다. 엑슨메이는 카타르 GTL 공장에 70 억 달러에 육박하는 투자를 했고, 생산 후 공장은 세계 최대의 GTL 공장이 될 것이다. 이 공장은 엑손모빌의 AGC-2 1 특허 기술을 채용할 예정이며, 총 생산능력의 20% 가 고성능 기유를 생산하는 데 사용될 것이다. 또한 당사 독점 MWI (파라핀 이성화공정) 를 사용하여 왁스 오일, 연왁스 등 고밀랍량 원료를 선택적 분 자체 (분 자체) 가 들어 있는 고정층 반응기로 보내 고점도 지수 기유로 변환합니다 (그림 2 참조). 이 공장은 연간 기초유 654.38+50 만 톤을 생산할 것으로 예상되며, 엑손모빌의 기존 전 세계 기유 생산량의 약 654.38+07% 에 해당한다. Chevron 과 남아프리카 사소가 카타르에 건설한 영양 GTL 기지 정유소는 2008 년 상반기에 생산에 투입될 예정이다. 카타르에 있는 Shell 의 GTL 공장은 진주 GTL 프로젝트라고 불리며, 이 프로젝트는 말라시아 GTL 공장의 SMDS 공예에 의존할 것이다. 1 기 공사는 2009 년에 생산에 투입되어 연간 50 만 톤의 GTL 기유를 생산할 것으로 예상된다. 2 기 프로젝트가 완공된 후 생산능력은 654.38+0 만톤/년, 쉘 전 세계 기유 생산능력의 약 25% 를 차지할 수 있다. 20 10 ~ 20 12 까지 GTL 기유의 잠재적 일일 생산량은 30000 ~ 50000 배럴에 이를 것으로 예상된다. 그때가 되면 고급 기유 시장에 어느 정도 영향을 미칠 것이다. 3 대 GTL 기유 생산자의 생산 계획과 생산일은 표 2 에 나와 있다.
셋째, GTL 기유 성능
API SL/SM 및 ILSAC GF-4 와 같은 내연 기관 오일 사양은 연료 경제성 기준을 충족하기 위해 저점도가 필요합니다. 한편, 환경 규정은 중디젤 엔진의 입자오염물 (PM) 과 질소산화물 (NOX) 배출, 낮은 NOX 내연 기관 설계로 인한 추가 연기를 줄여야 한다. 중부하 디젤 엔진 오일의 사용 성능을 개선하기 위해서는 사용 중인 기유의 성능을 개선하여 엔진의 조기 마모를 피할 필요가 있다. 자동차 제조업체는 보증 유지 보수 비용을 줄이기 위해 승용차와 트럭을 긴 수명 자동 전동액이나 유압 전동액으로 채우고 있습니다. GTL 기유는 거의 0 에 가까운 황, 질소, 방향족 함량, 거의 완전히 이질적인 알칸의 구조적 특징으로 뛰어난 산화 안정성, 저온 성능, 낮은 NOACK 증발 손실, 고점도 지수를 보여 시장의 고성능 기유에 대한 수요를 충족시킬 수 있다. 현재 GTL 기유의 생산 기술은 점도 등급 (100 C) 을 배합할 수 있도록 개발되었으며, 스팬은 2cm 에서 9cm 이상으로, 심지어 고점도 등급의 광택유를 생산할 수 있다. 수소공예는 9cSt 이하의 API II/III 기유의 좁은 범위만 생산할 수 있을 뿐 아니라 고점도, 고성능 기유에 대한 업계의 수요도 확대했다. API 별 등급별 기유의 성능 비교는 표 3 에 나와 있습니다.
1 세대 GTL 기유 제품의 실험 데이터는 차세대 기유 제품을 평가하는 근거가 된다. 현재 쉘은 일본의 GTL 기유공장 XHVI(r) 일일 생산량이 약 65,438+000 배럴로 승용차 엔진유 (PCMO) 와 자동전동액 (ATF) 의 조화에 사용되고 있다. Syntroleum 은 실험장치가 생산한 GTL 기유 제품에 대해 엔진 받침대 실험을 진행했다. 그 결과, 제품의 성능은 ILSAC GF-4 의 현행 사양 요구 사항을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라 엔진 연료 소비와 마모를 조사하는 절차 ⅲF 실험과 연료 경제를 조사하는 ⅵ B 실험에서 제품의 성능 경쟁력을 보여 주는 것으로 나타났다 (표 4 참조).
2 세대 GTL 기유 생산공정실험장치의 작업도 제품에 소량의 단일환 알칸 분자가 함유되어 있어 GTL 광택유를 생산할 수 있다는 것을 보여준다. 일부 GTL 베이스 오일 제조업체는 Fuchs 및 Castrol 과 같은 테스트 제품을 첨가제 회사와 독립 윤활유 조화 공장에 제공하기 시작했습니다.
넷. GTL 기유 시장 전망 분석
배기가스 배출을 줄이고 내연 기관의 에너지 효율을 높이기 위해 자동차 제조업체는 API II 및 API 기유와 같은 고성능 기유가 필요합니다. GTL 기술로 준비한 윤활기유는 API II/ⅳ 기유의 중요한 대체품으로, 점온성, 항산화 성능 및 저온 시동 성능이 우수합니다. 이런 기유로 배합된 윤활유는 현대 내연기관의 운행 요구를 만족시킬 수 있다.
GTL 장치는 주로 고청정연료, 석뇌유, 특수화학제품을 생산하는 데 쓰인다. 가공 제품의 구성 가치를 극대화하기 위해 일부 기유를 준비하는 단위는 소수에 불과하며, 그 점유율은 일반적으로 10% ~ 20% 입니다. 윤활유와 파라핀의 시장 규모는 연료 시장의 5% 에 불과하지만 전문가들은 GTL 방법으로 준비한 고순도 기유가 시장에 중요한 영향을 미칠 것으로 전망했다.
Kline 의 분석에 따르면 합성 폴리 α-올레핀 가격은 일반적으로 갤런당 4.5 ~ 8 달러, API 기유 가격은 1.6 ~ 2.5 달러/갤런으로 나타났다. GTL 기유의 가격은 위의 두 가격보다 우수합니다. 현재의 API 기유 시장에 충격을 줄 뿐만 아니라 뛰어난 저온 성능과 항산화 성능으로 인해 저점도 및 연비 (특히 SAE 0W) 측면에서도 폴리올레핀의 직접적인 경쟁자가 될 것입니다. 엔진과 기어박스용 윤활유의 경우 GTL 기유는 증발 손실이 적기 때문에 API II/ⅳ 기유와 경쟁합니다. 여기에 설명된 대형 GTL 기초유공장이 정상적으로 생산되고 GTL 기초유의 생산량이 크게 증가할 경우 GTL 기유와 API II/II 기유와 심지어 II 기유가 시장을 다투는 것도 멀지 않을 것이다. GTL 기유는 우선 고급 내연기관유, 자동전동액 등의 레시피에 적용되고 유럽과 북미에서 일본으로 보급되어 아시아 태평양 지역에 적용될 것으로 예상된다. Shell, 엑슨모빌, Chevron Shasso 등 회사의 대형 GTL 장치가 가동됨에 따라 GTL 기유는 전통 기유를 대체하고 유압유, 철도 내연기오일, 공업용 기어 오일 등에 광범위하게 적용된다. I 급 기유업체들은 새로운 기유 공급에 대한 더 큰 압력에 직면할 것이다.
그러나 API II 및 API II 베이스 오일에 대한 시장의 선호도와 API II 베이스 오일이 생산하는 막대한 이윤 공간은 GTL 제조업체가 가격을 낮추거나 생산량을 희생하여 API II 베이스 오일과 경쟁할지 여부를 고려하도록 강요할 것입니다. API II/II 의 가격 우위를 유지하기 위해 API II 베이스 오일과 경쟁합니다. 상술한 경제적 요인을 감안하여 GTL 기유 생산은 소형 실험 장치에서 진행될 것이다. 현재 이들 각 대기업의 자체 윤활유 브랜드 제품은 여전히 GTL 기유를 사용하고 있으며, 대형 GTL 기유장치의 전망은 아직 결정하기 어렵다.
동사 (verb 의 약어) 요약 및 사고
연료 경제성을 높이기 위해서는 더 많은 저점도 윤활유가 필요하다. 예를 들어 SAE 0W/20 내연 기관 오일은 엔진의 고온 및 저온 점도를 제한합니다. 현재이 오일은 폴리 α-올레핀과 에스테르 오일의 혼합물로만 혼합 될 수 있으며 API ⅲ 기유는 저점도 및 저 휘발성 요구 사항을 충족시키기가 어렵습니다. GTL 베이스 오일은이 새로운 사양의 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
윤활유를 생산하는 중요한 원료로 GTL 기유가 시장에서 성공할 수 있는지 여부는 여러 가지 다른 요인에 달려 있다. 제조업이 시장에서 성공하려면 자신의 수요를 충족시키는 것 외에도 GTL 의 공장 공정과 품질 관리가 고품질의 GTL 기유를 생산하는 수요를 지속적으로 만족시켜야 한다. 제안된 GTL 기유 대형 공장은 외진 지역, 즉 터미널 소비 시장에서 멀리 떨어져 있기 때문에 물류 공급 과정의 신뢰성이 매우 중요하다. 또한 윤활유 조화 공장과 리셀러도 GTL 기유의 가격 경쟁력을 높여 더 큰 시장을 개척하는 방법을 고려해야 합니다. GTL 기유는 차세대 기유로서 엔진 스탠드 테스트, 첨가제 호환성, 제품 호환성, OEM 인증 등 다른 제품을 대체하는 데 필요한 많은 테스트가 필요하며 관련 연구 및 지원 서비스를 위해 많은 자금이 필요합니다.