熄灭火焰!:将天然气污染转化为汽油

一项新技术将把石油井中冒出的天然气转化为汽油或其他产品,而不是通过排放或燃烧来污染大气


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好像燃烧石油及其所有衍生物对环境的危害还不够,石油泵出时还会冒出天然气。在许多情况下,这种副产品不容易收集——一些油田远离可以运输天然气的管道,而其他选择非常昂贵。因此,石油公司要么将其排放到大气中——这一过程称为排放——要么将其在火炬中燃烧。

这两种方法都会产生大气不需要的气体:排放会释放甲烷,一种强效温室气体,而燃烧会产生二氧化碳。 世界银行估计,全球石油井中冒出的 5.3 万亿立方英尺(1500 亿立方米)天然气每年向大气中排放约 4 亿公吨的二氧化碳,以及更多的甲烷。

现有技术允许无法将天然气输送到管道的石油生产商简单地将其重新注入地下,或将其用于发电,或通过安装所谓的费托转换系统,将以前的有害气体转化为液体燃料,等等。但这些方法的成本远高于燃烧的每千立方英尺(28 立方米)约 50 美分,而且对于大型油田来说,成本高达数百万美元。例如,费托系统的起步价为 10 亿美元。

现在,一种新工艺为将滞留的天然气转化为有用且可运输的东西带来了希望:汽油。总部位于达拉斯的公司Synfuels International 正在推销一种将油井排放物转化为塑料或燃料的构建模块的工艺。自 2005 年以来,该公司一直在德克萨斯州运营一家示范工厂,并且正在谈判在休斯顿附近建立其第一家商业设施。

Synfuels 总裁汤姆·罗尔夫说:“我们的工艺可以进入油田,并且无需电力或水即可将原本将被燃烧的气体转化为汽油,或者可以与原油混合以提高质量和数量。任何可销售的运输燃料都是我们真正的最终目标。”

它是如何运作的:天然气通过加热裂解——通过燃烧一些天然气来产生 2,700 到 3,300 华氏度(1,480 到 1,815 摄氏度)的温度——转化为乙炔,一种简单的碳氢化合物。乙炔被液体溶剂吸收,然后反应生成乙烯,一种较长的碳氢链,是许多塑料、洗涤剂和其他产品的起始成分。当目标是液体燃料时,乙烯就会发生化学键合,形成我们所知的汽油或煤油(航空燃料)的更长碳氢链。罗尔夫说:“我们仍在开发一种生产柴油的工艺。”

该工艺将大约 50% 的天然气转化为乙炔——另一半用于驱动该工艺的热量燃烧,这仍然会向大气中释放二氧化碳——并且几乎将所有乙炔转化为乙烯,然后将乙烯转化为燃料。罗尔夫说:“在最佳的真实条件下,从(天然)气到燃料级液体的总转化率高达 46%”——与采用费托技术的现有设施(如总部位于约翰内斯堡的 Sasol 有限公司在南非的工厂)一样好或更好。

所得燃料不含硫。(硫和作为固体被去除,可以掩埋或转化为有用的材料。)而且,在某些国家/地区,它可以直接用于汽车或其他车辆。(在美国,空气污染法规要求将其运往炼油厂进行最终加工或与芳香性较低的汽油混合。)罗尔夫指出:“在沙特阿拉伯这样的国家,你可以用我们生产的汽油加满你的汽车,然后开车离开。”

在美国,由于现有基础设施,发电或将天然气输送到管道中通常是有意义的。但在尼日利亚,例如,石油公司每年在石油平台上燃烧约 8500 亿立方英尺(240 亿立方米)的天然气,由于平台位置偏远,不需要发电,也没有管道输送天然气。在这些地方,Synfuels 的工艺或费托工艺可能会在财务上可行。但罗尔夫说,Synfuels 工艺工厂的成本为 1.5 亿美元至 2 亿美元,仅占费托价格的一小部分。罗尔夫指出:“如果没有管道,你就是在燃烧金钱(通过燃烧),并伤害地球。”

此外,Synfuels 工艺可以处理少量天然气——每天 100 万到 3 亿立方英尺(850 万立方米)。这一点很重要,因为大多数油井不会喷出大量天然气,这使得 Synfuels 的方法即使在较小的油田也很有用。根据天然气本身的质量,该工艺可以生产汽油,成本约为每桶 31 美元至 63 美元(每加仑 73 美分至 1.50 美元),具体取决于天然气是纯甲烷(转化成本更高)还是混合了其他碳氢化合物。

但这项技术不仅对发展中国家所谓的滞留天然气有用;在阿拉斯加,许多天然气只是被重新注入回其来源的油井,以提高石油产量或只是避免大气排放或燃烧。罗尔夫说:“有了 Synfuels 工厂,如果你捕获并处理今天被重新注入和浪费的所有天然气,你每天可以生产 550,000 桶(8750 万升)汽油。” 这转化为金钱:将全球燃烧的天然气中的 10% 转化为以每桶 70 美元的价格出售的汽油将产生 31 亿美元的收入。

桑迪亚国家实验室的化学工程师詹姆斯·米勒指出:“从环境角度来看,任何使用天然气的方式都比燃烧好。” 但“经济效益将高度依赖于你如何处理这种(工艺)的合成气成分。”

Synfuels 化学家埃德·彼得森说:“所有的合成气都用于热量或能源生产,”该公司通过利用这些副产品来制造能源,并采用由碳合金化的廉价钢以及易于维护的低压组件来降低成本。在未来三年内,该公司希望在美国、特立尼达和多巴哥、尼日利亚和伊拉克建立四个这样的工厂,并且正在阿根廷、澳大利亚、哈萨克斯坦和科威特进行谈判。彼得森说:“世界各地都有巨大的动力来阻止气体燃烧。这只是其中的一种方式。”

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