رصد أخبار الطاقة

في البداية، تم تطوير تقنية تحويل نوع من الوقود الأحفوري إلى نوع آخر في ألمانيا منذ ما يقرب من مائة عام، مما جعل من الممكن الحصول على الوقود السائل من الفحم (الفحم إلى السائل – CTL). تمت تسمية هذه التقنية على اسم مؤلفيها – عملية فيشر تروبش. وهو يعتمد على عملية مكونة من مرحلتين – إنتاج غاز التخليق، أي الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، وتحويله لاحقًا إلى هيدروكربونات جزيئية طويلة السلسلة. في الخمسينيات من القرن الماضي، تم تكييف هذه النتائج واستكمالها في جنوب أفريقيا، حيث حققت تقنيات تحويل الغاز إلى سوائل، وبعد ذلك بقليل – نطاقًا صناعيًا حقيقيًا. وفي كلتا الحالتين كان السبب الحقيقي لتطوير هذه العملية هو نقص الوقود السائل وعدم توفر الموارد النفطية. ومن بين الأسباب الأخرى لتنفيذ تحويل الغاز إلى سوائل وتحويل الغاز إلى سوائل في مختلف البلدان كان الانتشار الكبير لنوع واحد من المواد الأولية على الأنواع الأخرى، وعدم الرغبة في الاعتماد على الواردات باهظة الثمن من أنواع معينة من الوقود الأحفوري، ومحاولات احتلال منافذ السوق الرئيسية للمنتجات الهيدروكربونية. في السابق، كانت الفوائد البيئية للوقود الاصطناعي تُذكر أيضًا في كثير من الأحيان، ومع ذلك، نظرًا لأن تخليق فيشر-تروبش يتضمن عملية ذات درجة حرارة عالية مع بصمة كربونية ملحوظة من المواد الخام المستخدمة وتكون مصحوبة بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، فقد أصبح هذا المؤشر أقل ذكرًا مؤخرًا . ومن بين مشاريع تحويل الغاز إلى سوائل واسعة النطاق التي تم تنفيذها في السنوات الأخيرة، تجدر الإشارة إلى المصانع في تركمانستان وأوزبكستان. ومع ذلك، في الوقت نفسه، تم إيقاف العديد من المشاريع. وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية، توقعات الطاقة الدولية لعام 2017 ، في العقدين المقبلين، لا ينبغي للمرء أن يتوقع إدخال مشاريع تحويل الغاز إلى سوائل جديدة واسعة النطاق في العالم، باستثناء احتمال بنائها في جنوب إفريقيا، والذي لا يزال مجرد نية. . وبالتالي، فإن احتمالات تطوير تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق واسع تبدو غير مقنعة.
 


ومع ذلك، في العقد الماضي، تم اقتراح آفاق جديدة لتطوير تقنيات تحويل الغاز إلى سوائل من قبل مطوري تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير وصغير ومتناهي الصغر، والمشار إليها فيما يلي ببساطة بـ تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير. على عكس تحويل الغاز إلى سوائل التقليدية واسعة النطاق، والتي تعمل بكميات تزيد عن 100 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم، تتراوح سعات تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم بين 0.1 إلى 10 مليون قدم مكعب في اليوم. تتمتع التقنيات الجديدة بعدد من الفوائد المهمة. وعلى وجه الخصوص، انخفاض المتطلبات لاحتياطيات الغاز الطبيعي، وانخفاض تكاليف رأس المال، وتقليل وقت البناء. وبالنظر إلى أن محطات تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم يمكن أن تكون وحدات وتستخدم الغاز النفطي المصاحب كمواد خام، فإن احتمالات توسيع نطاقها تبدو بلا حدود. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام هياكل القنوات الدقيقة في مصانع تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم يمكن أن يؤدي إلى تكثيف عمليات فيشر-تروبش الكيميائية بشكل كبير من خلال زيادة كفاءة نقل الحرارة ونشاط المحفز.

Simplified GTL microchannel technology
 


1. Gas treatment; 2. Desulfurization; 3. SMR microchannel reactor; 4. Compressor station; 5. Boiler & Cooling Water Unit; 6. Hydrogen membranes; 7. F-T microchannel reactor; 8. Product separation unit; 9. Stock of liquid hydrocarbons; S – Syngas(H2+CO); L – Liquid hydrocarbons; V – Vapor; W – Water cooling; M – Methane+Steam; H – Hydrogen; A – Air; E - Exhaust

صغيرة الحجم هي تحقيق إمكانيات استخدام الغاز المصاحب في حقول النفط النائية، الخالية من البنية التحتية التقليدية لنقل الغاز. في هذه الحالة، تتيح مصانع تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم إمكانية الحصول على زيت اصطناعي أو حتى منتجات ذات قيمة، بما في ذلك وقود الديزل، والذي يمكن استخدامه في الموقع لتلبية احتياجات العمليات، أو ضخه في خطوط أنابيب النفط (في حالة النفط الاصطناعي)، أو إرساله. للمستهلك، على سبيل المثال، عن طريق البر. وبالنظر إلى أن العالم يحرق سنويًا عدة مليارات من الأمتار المكعبة من الغاز البترولي المصاحب ( 144 مليار متر ^مكعب في عام 2021 ) في جميع البلدان المنتجة للنفط تقريبًا، فلا يوجد قلق بشأن قاعدة الموارد لمصانع تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام غاز مدافن النفايات، وميثان طبقة الفحم، ومخاليط غازات المصافي المختلفة، والغاز الاصطناعي المشتق من الكتلة الحيوية (BTL) كمواد وسيطة لهذه التقنيات. تم عرض قائمة مفصلة بالمعدات المقترحة، والمعايير التكنولوجية للعمليات، ومتطلبات المواد الخام، بالإضافة إلى وصف للمشاريع التجريبية والتجارية بشكل جيد في نظرة عامة على التكنولوجيا - استخدام الغاز المصاحب على نطاق صغير التي أعدتها الشراكة العالمية للحد من حرق الغاز .
جي جي إف آر ). ومن بين المشاركين الرئيسيين في هذا المجال، تجدر الإشارة إلى الشركات التالية: CompactGTL ، و Calvert Energy Group ، وVelocys ، و Emerging Fuels Technology، و   GasTechno Energy & Fuels ، وGreyrock ، و MET Gas Processing Technologies SpA ، و Primus Green Energy ، و INFRA Technology Group ، و BgtL ، و شركة روكي ماونتن جي تي إل

ومع ذلك، يمكننا اليوم أن نقول أن هذا الاتجاه أيضًا لم يتم تطويره بشكل صحيح. على الرغم من الاهتمام الكبير بمشروع تحويل الغاز إلى سوائل صغير الحجم، إلا أنه لا يوجد الآن سوى عدد قليل من المشاريع الناجحة تجاريًا في العالم. هناك تأخيرات متكررة في تنفيذ المشاريع، وفشل تكنولوجي وحتى حالات إفلاس. ويمكن أن يكون الانخفاض المتعدد في قيمة أسهم إحدى الشركات الرائدة في تطوير تقنيات تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة النطاق، وهي شركة Velocys، بعد أن بلغت ذروتها في عام 2014، انعكاسًا واضحًا لهذا الأمر. ونتيجة لذلك، لم يكن لتقنيات تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير تأثير كبير على تقليل حجم حرق الغاز المصاحب أو إعادة حقنه في مكامن النفط في العقد الماضي.



PetroSA, GTL Refinery, Mossel Bay, South Africa. Credit Creamer Media

هناك عدة أسباب لذلك، ذات طبيعة اقتصادية وتكنولوجية في المقام الأول. أولاً، من الواضح أن منتجات مصانع تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم تبين أنها ببساطة غير قادرة على المنافسة من حيث السعر وبالتالي لم يتم طلبها في السوق. ويرجع ذلك إلى ارتفاع تكلفة الإنتاج، ونقص التكنولوجيا، وقلة الخبرة الطويلة في تشغيل المعدات، ولكن أيضًا إلى سوء الحظ العام المرتبط بالظروف الخارجية. وبما أن الأداء الاقتصادي لتحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير يعتمد في النهاية بشكل كبير على نسبة أسعار السوق للغاز الطبيعي والنفط، فإن التقلبات المفرطة في السنوات الأخيرة هي التي أصبحت أحد الأسباب الرئيسية لفشل التسويق التجاري. في الواقع، فإن الانخفاض الحاد في أسعار النفط في الفترة 2014-2016، والقيم السلبية لعقود النفط الآجلة في مارس 2020، والزيادة المتعددة في تكلفة الغاز الطبيعي بدءًا من النصف الثاني من عام 2021، لا يمكن إلا أن يؤثر سلبًا على تنمية المشاريع الصغيرة. مقياس تحويل الغاز إلى سوائل. وقد تفاقم هذا الوضع بسبب التطور السريع للطاقة المتجددة، والقيود المفروضة بسبب فيروس كورونا، وانخفاض الاستثمار في إنتاج النفط والغاز. كما أن ربط تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير بمشكلة تغير المناخ، استنادا إلى الإمكانية المحتملة لتقليل حجم حرق الغاز المصاحب من خلال هذه التكنولوجيا، لم يساعد أيضا.

عند النظر في المشكلات التكنولوجية، من الضروري أيضًا مراعاة أن التقنيات ذات الصلة التي تحتوي على عدد من الاختلافات المهمة وبعض المزايا ظهرت في السوق في وقت واحد تقريبًا مع تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير. في المقام الأول، هناك تقنيات الغاز الطبيعي المسال صغيرة الحجم (الغاز الطبيعي المسال صغير الحجم)، وتقنيات الغاز الطبيعي المضغوط صغيرة الحجم (الغاز الطبيعي المضغوط صغير الحجم)، وتقنيات توليد الطاقة. وكما هو الحال في تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير، يقدم هؤلاء البائعون مجموعة واسعة من المنشآت التجارية، بما في ذلك تلك ذات التصميم المعياري. يمكن العثور على نظرة عامة مفصلة عن الشركات المصنعة لهذه المعدات في نظرة عامة على تقنية GGFR المذكورة سابقًا - استخدام الغاز المصاحب على نطاق صغير. تهدف معظم تقنيات الغاز الطبيعي المسال والغاز الطبيعي المضغوط صغيرة الحجم إلى إنتاج منتجات جاهزة للاستخدام وبيعها مباشرة. وبطبيعة الحال، لهذا الغرض، تشمل السلسلة التكنولوجية عمليات المعالجة المسبقة للغاز المصاحب، أو حتى إزالة الهيدروكربونات والغازات الأخرى غير المرغوب فيها. في الوقت الحاضر، الميزة الكبيرة لتقنيات الغاز الطبيعي المسال والغاز الطبيعي المضغوط صغيرة الحجم مقارنة بتقنيات تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم هي أنها لا تنطوي على المرحلة الأكثر ضعفًا وتعقيدًا وتكلفة لتحويل الغاز إلى هيدروكربونات سائلة. إضافة إلى ذلك فإن المنتجات الأولية والنهائية هنا هي أشكال مختلفة من غاز الميثان، مما يعني عدم الاعتماد على النسبة السعرية بين النفط ومنتجاته والغاز الطبيعي. بمعنى آخر، في هذه الحالة، يحدث وضع سوق أكثر قابلية للتنبؤ به. عندما تكون حقول النفط في متناول اليد بشكل معقول من محطات معالجة الغاز، يمكن إمدادها بالغاز المصاحب المسال أو المضغوط مباشرة. وفي الوقت نفسه، يمكن تقليل متطلبات المعالجة المسبقة الباهظة الثمن لغاز المادة الخام.

لا تحتوي العديد من الحقول النائية على مصدر طاقة مركزي، لذلك عندما يكون هناك فائض من الغاز المصاحب، يمكن أن تكون تقنيات توليد الطاقة ذات فائدة كبيرة في حل هذه المشكلة. تعد الخبرة الواسعة في تشغيل منشآت توليد الكهرباء من أنواع مختلفة من الغازات المحتوية على الميثان، فضلاً عن الصورة الاقتصادية الواضحة والتي يمكن التنبؤ بها بسهولة، من المزايا التنافسية الجادة لهذه التكنولوجيا.

ومع ذلك، على سبيل المثال، في هذه التقنيات لا يوجد خيار لاستخدام خطوط أنابيب النفط الموجودة في الحقول، حيث يمكن توفير النفط الاصطناعي الذي يتم الحصول عليه من خلال عمليات تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير. ولذلك، فمن الواضح أن الخيارات المذكورة أعلاه للاستخدام المفيد للغاز النفطي المصاحب وحدها لا يمكن أن ترضي جميع المستهلكين بمجموعة واسعة من ظروف التشغيل الميدانية. وبالتالي، تظل هناك دائمًا فرص ملحوظة لزيادة الطلب على مصانع تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم، وفي ظل ظروف السوق المواتية، قد يصبح هذا الأمر سائدًا مرة أخرى.



Qatar, gas field

وبطبيعة الحال، فإن النمو في عدد المشاريع الناجحة التي تنطوي على التطبيق الصناعي لمصانع تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم يمكن أن يشجع هذا في المقام الأول. وربما حان ذلك الوقت. وهكذا، هذا العام، ظهرت بعض الإثارة حول مجموعة كالفيرت للطاقة، وهي المطورة لـ "مصلح البلازما يحول غاز التغذية إلى غاز صناعي" و"تحويل الغاز إلى سوائل صغير لإنتاج الديزل الاصطناعي باستخدام الغاز المصاحب، وغاز مدافن النفايات، وميثان طبقة الفحم، وغاز الاحتراق في مصفاة التكرير". . وقد حددت الشراكة العالمية للحد من حرق الغاز (GGFR) هذه التكنولوجيا باعتبارها التكنولوجيا الواعدة للغاية لاستخدام غاز الحرق. في مايو من هذا العام، استحوذت الشركة الأمريكية المبتكرة ENG على مجموعة Calvert Energy Group جنبًا إلى جنب مع تراخيص تقنيات تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم، وفي يوليو بالفعل، حصلت شركة OiLSERV ، التي يقع مقرها الرئيسي في دبي، على حقوق هذه التكنولوجيا، وسوف تجد طلبًا لـ في مناطق الشرق الأوسط وشمال أفريقيا من حيث استغلال الغاز البترولي المصاحب. ينص موقع ENG على ما يلي: "... تجمع عملية تحويل الغاز إلى سوائل لدينا بين عمليتين من OxEon. الأول هو مصلح نظام البلازما المقوس غير الحراري OxEon Energy. تعمل عملية OxEon الثانية على تحسين مفاعل Fischer-Tropsch التقليدي باستخدام أنابيب مفاعل مقاس 4 بوصات مع بثق أنبوب مفاعل خاص. وهي تحدد بشكل خاص الاستهلاك المنخفض للطاقة لهذه التكنولوجيا، فقط "...4 كيلو واط لكل 100 برميل".

ويمكن تطوير تقنيات موازية كما يعطي زخماً إضافياً لتحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير. على سبيل المثال، ينبغي إيلاء الاهتمام للاتجاه الثابت الذي يوضح الاهتمام بالهيدروجين كجزء من قطاع الطاقة، إلى جانب التقنيات الجديدة لنقل الهيدروجين في شكل ناقلات الهيدروجين العضوي السائل ( LOHC). إن جوهر هذه التقنية هو إدخال جزيئات الهيدروجين في المادة العضوية مع التحول الكيميائي إلى مادة عضوية جديدة، حيث يكون الهيدروجين في حالة مرتبطة (الهدرجة). غالبًا ما يعتبر التولوين بمثابة الناقل الأولي، والذي، وبعد التفاعل مع الهيدروجين، يتم تحويله إلى ميثيل حلقي الهكسان (C7H14 ) _، والذي يمكن تخزينه ونقله بأمان باستخدام البنية التحتية التقليدية _. القادة وحاملي براءات الاختراع الرئيسية في هذه التكنولوجيا هم شركة Chiyoda و Hydrogenious LOHC Technologies GmbH. وعلى وجه الخصوص، أجرت شركة شيودا اختبارات تجريبية ناجحة لتوصيل الهيدروجين من بروناي إلى اليابان عن طريق البحر. تم إنتاج الهيدروجين في بروناي من الغاز الطبيعي عن طريق الإصلاح بالبخار. وبعد عملية الهدرجة، تم تحميل ميثيل سيكلوهكسان في ناقلة وإرساله إلى اليابان. عند نقطة الاستلام، يتم استخلاص الهيدروجين من ميثيل سيكلوهكسان من خلال عملية نزع الهيدروجين وإرساله إلى المستهلك. تم إرجاع التولوين الناتج إلى بروناي لدورة لاحقة لتوصيل الهيدروجين. قامت شركة Hydrogenious LOHC Technologies GmbH بتطوير نظام تخزين الهيدروجين واسع النطاق (Storage PLANT)، بسعة 5 أطنان من الهيدروجين يوميًا، وهو متصل مباشرة بأجهزة الإصلاح البخارية. كما يتم تقديم أنظمة حاويات للكميات الصغيرة. وخططت الشركة لمشاريع كبرى لنقل وتخزين الهيدروجين في أوروبا. ومن الواضح أن استخدام المرحلة الأولى من عملية فيشر تروبش مع إنتاج الغاز الاصطناعي الغني بالهيدروجين وفصله اللاحق سيجعل من الممكن إنتاج الهيدروجين مباشرة في حقول النفط. وفي سياق تقنيات LOHC المذكورة أعلاه، يمكن استخدامه في الهدرجة وتسليمها، على سبيل المثال، إلى مصافي النفط. ومن المؤكد أن هناك حاجة إلى دراسة تكنولوجية واقتصادية شاملة لهذا الخيار. ومع ذلك، فإن هذا المزيج أو ما شابه من التقنيات غير المتجانسة يمكن أن يغير بشكل كبير اتجاه تطوير تحويل الغاز إلى سوائل على نطاق صغير.

في المقالات التالية، سنواصل مناقشة تقنيات تحويل الغاز إلى سوائل صغيرة الحجم ومراجعة بعض الاتجاهات الحالية بناءً على براءات الاختراع الحديثة، بالإضافة إلى تقديم بيانات إحصائية مفصلة عن نشاط تسجيل براءات الاختراع.

من قبل هيئة التحرير