主题：【原创】萨索故事（39） -- 橡树村

可把俺给灌晕了

当时的CFB发展是什么样子的？

具体的原因，现在也查不到资料讲为什么了。

不过早期费托合成反应器的研究，气固两相的非常少，大部分是三相的反应器，五花八门什么样子的都有。可能当时可选择的余地太小。

有点赶进度了，是不是表达不清楚了？

全是技术性的东西了，也比较枯燥了？

多提意见。

浆态床本身也不是什么很新的东西，石化行业已经有了应用。即使对于费托合成来讲，浆态床也是德国人尝试过的东西。1940年代以及战后的1950年代，德国就尝试过使用浆态床来进行煤液化的费托合成，而且还算成功。不过呢，他们的结果没有人能重复得了。

浆态床需要把催化剂和融化的蜡放到一个圆柱形的容器里面，然后在反应器的底部通入合成气，再生成更多的蜡。这个要从小的开始做试验。萨所使用的第一个模型，直径只有5厘米，每天的产量也就是1到2桶。在这个条件下，萨索发现使用与ARGE同样的铁催化剂，可以达到与ARGE类似的反应速率和产物分布。这是好消息。

然后呢，就要放大。1990年，萨索建造了直径1米的浆态床反应器。到了这个规模，运行起来就要难很多了，与ARGE反应器就有很大的不同。

浆态床反应器需要颗粒很细的催化剂，只有几十个微米大小。这么小的颗粒，在蜡里面是什么样子呢？这就需要考察。实际上催化剂不能只放一点点，而是需要放不少，结构呢，整个体系就成了粘粘糊糊的一锅粥。那么，从底部通入的气体，在这个粥里面的表现如何呢？气体能够穿破蜡的重重阻隔，找到包裹在里面的催化剂进行反应吗？

还有，这个东西怎么流动呢？我们有气体，有液体，有固体，本身还是个高压体系，一般在20-40公斤压力，这个流动性能就比较复杂。何况，随着反应的进行，气体的成分和液体的成分都在变化。气体如何分布才能保证体系均匀呢？这也是难题。

然后呢，反应放出的热量，仍然需要放置在浆态床内部的冷凝水管带走，这些管子怎么放置，放置多少？都是问题。

解决这些问题，就需要工业试验。

不过虽然麻烦很多，但是放大还是值得的。这个反应器里面，除了冷却水管，基本上是空的，这样这个反应器的机械结构就比较简单，也能少用很多材料，造价就低。

然后呢，实验发现可以使用更少的催化剂。浆态床运行好以后，反应浆上下翻动，整个体系的温度基本上是一致的，这样催化剂基本上都处在最佳温度范围内。而管状的固定床反应器呢，由于反应防热的关系，反应管的一部分温度会很高。为了保护催化剂，反应器的温度就需要控制在稍微低一些的温度，这样很多催化剂就不在最佳反应温度。而温度低，反应速度就慢，这样，达到同样的生产能力，固定床就需要使用更多的催化剂。

还有呢，气体经过固体，是有压力降的，固定床的压力降比较大，浆态床的压力降就要小很多。对于需要循环的体系，压力降了以后，还需要再压缩回来，压降低，循环亚所需要消耗的能量就小了。

还有一个很显著的优点。固定床催化剂安装好了以后就不能动了。等到催化剂失活以后，需要更换催化剂的时候，就必须停车，把催化剂取出来，然后再装填新的催化剂。想象一下五千根反应管，都需要装填成尽可能同样的状态，是多么困难的一件事情！这种催化剂装填非常耗时耗力，反应器停车的时间就很长。还有，费托合成催化剂需要还原，还原的时间也很长，更换一次催化剂，损失很多。

而浆态床呢？浆态床反应器反应的时候，部分催化剂会与产物一起出来，经过分离以后再返回反应器。这时候，就可以加入新的催化剂，这样，催化剂的更换就简单了很多，而且也不需要停车。当然，由于新旧催化剂是混在一起的，取出来的催化剂也会有新的，这是个损失。对于需要的还原，浆态床反应器可以增加一个用于还原的反应器，还原活化好之后，直接输送到主反应器里面，比较方便。

浆态床反应器示意图

运行中的浆态床反应器

【原创】萨索故事（45）

• 【原创】萨索故事（43）

连按这种外行都听明白了。

我猜可能是因为CFB本身体积就不小，印象中要用disengagement zone沉降的的话，直径要增加几倍，高度也有要求，不能太低。反应器头上顶这么一个大桶，如果常压还好办一些，高温高压的话，制造成本、维护要求就太高了。用旋分的话，对设备的尺寸要求就小一些，缺点是对催化剂和旋分设备本身的磨损就大了。对不对我就不负责了，呵呵。

浆态床反应器一个很大的问题，就是催化剂的分离问题。

前面提到了，浆态床费托合成使用的催化剂的颗粒很小，几十个微米，一般在20到100微米的样子。1000个微米才是1毫米，可见催化剂有多小。这么小的催化剂，从粘粘糊糊的蜡里面分离出来，可不是这么容易的事情。分离不好，催化剂的损失直接增加成本，同时这么微小的颗粒，也会给下游的工艺带来很多的麻烦。

分离只能是机械方法，工程师们设计了各种各样的过滤装置，但是呢，要过滤这么小的颗粒，速度就必须很慢，这样反应的生产能力就受限制了。不过这个问题可以解决，过滤装置加大就是了。主要的麻烦在催化剂上。

前面讲过了，费托合成催化剂怕水。有了水，催化剂就会氧化失活，还会破碎。几十微米大的催化剂，再破碎就只有几个微米或者多少纳米大小了，分离可就更难了。

所以在催化剂的制备的时候，就需要保证这个机械强度，同时保证体系里面的水不要太多。

浆态床反应器的放大还有很多的基础问题。浆态床反应器虽然已经有了应用，但是应用到费托合成这么复杂的体系还没有先例，特别是运行在湍流状态下，气液固三相的表现情况都还没有一个比较准确的模型来描述。这就给反应器的设计带来了很多的问题。

虽然反应器的结构简单，但是有两个地方是必须要精心设计的。一个是进口气体的分布。进口气体的分布情况直接决定了整个体系运行的状态，是不是能够保证均匀，会不会出现局部反应剧烈这类状况，都要依靠气体分布来解决。气体是以鼓泡的形式进入反应器的，这个气泡在上升的过程中，会逐渐变大，并且随着部分反应器参与反应，消耗部分气体，同时得到的轻组分再进入气泡，气泡的性质就很难确定。这都需要大量的实验。

再有就是冷凝水管的分布。对于费托合成，反应所释放的热量只能依靠加热冷却水管里面的水成为蒸汽来带走热量，这个冷却水管的正确分布就非常关键。分布不好，同样对导致反应器内部分布不均匀，从而带来很多麻烦。这个进气口在反应器的底部，虽然上面有一个罩子不让反应浆堵塞进气孔，但是实际运行的时候，堵塞是不可完全避免的。一旦堵塞，整个气体分步就要有所改变，也是非常麻烦的。

另外，由于需要保持反应器内的反应浆的运动状态，这样整个反应器的操作弹性就比较小，这样就需要周边的工艺必须要去适应这个反应器，为整体工艺的优化带来一些麻烦。

1990年代早期，萨索要考虑萨索一厂低温生产的扩建。这时候有两个选择，两个5000根管子的ARGE反应器，总造价是一个亿兰特（按照当时汇率，大约是3000万美元），或者尝试一个五米直径的浆态床反应器。这个时候，萨索还没有完全解决催化剂的分离问题。

萨索最终决定尝试这个五米直径的浆态床反应器。

这个反应器实际上使用的是那个直径五米的固定流化床反应器的主要结构。1993年5月，改造完成。试车的时候毛病多多，不过很快操作问题就得到了解决，几周以后，运行就稳定了，运行状态非常好。

萨索的研发部门位于萨索一厂，绝大部分的试验都是在这里完成的。

这台反应器的反应能力是日产2500桶，是其他五台古老的ARGE反应器生产能力的总和。并且，这台反应器的成功，使得萨索的技术人员看到了低温反应日产上万桶的希望。

低温合成反应器反应能力比较

对于90年代中期的世界来讲，越来越热门的天然气液化，正好需要这样的反应器。再加上政治上，国际社会针对南非的各种制裁已经结束，这正好是萨索走出南非，步入世界舞台的大好机会。

钴催化剂在八十年代后期开始引起萨索的重视。1990年代，萨索的实验室得到了几种不同的钴催化剂配方，然后在直径1米的浆态床上试验，效果不错。

于是，萨索的浆态床，随着天然气液化的兴起，就要推向世界舞台了。

【原创】萨索故事（46）

• 【原创】萨索故事（44）

世界上的天然气储量还是比较多的。按照BP公布的数字，2006年底，可开采原油一共有12082亿桶，按照目前的开采速度，还可以开采40年；已证实的天然气储量，是181.46万亿立方米，相当于原油1633亿桶，按照目前的开采速度，还可以开采63年。虽然也不是无穷无尽的能源，但是一些偏远地方的天然气还没有开采，需要利用。

外链出处

世界天然气的分布

天然气的利用有这么几种方法，一是作为能源，直接提供给居民或者工业应用。由于目前剩余的大气田距离人口密集，工业发达的地区很远，这种方法只能消耗很小比例的天然气。二是点火放掉。这就会产生二氧化碳排放问题，所以大家都有反对意见。然后就是送回地下，来保证油田的压力，这样做其实也不便宜，而且也需要消耗能量。然后呢，就是把天然气降温，加压，把天然气变成液体，然后可以运输到需要的地方，这个方法叫做液化天然气LNG。

最后呢，就是我们要讲的，把天然气在产地附近直接合成成为燃料油，然后输送到最终市场，这个方法，叫做天然气液化，GTL。

其实天然气液化不是头一回热起来。在上个世纪，天然气的利用至少炒过三次。

第一次是40年代后期。这个时候，大的油田还没有发现很多，而石油的重要性却日渐突出，于是就有一些利用天然气的研究。我们前面提到的固定流化床的研究就是这个时候。

这一次，由于五十年代初期一些超大规模的油田的开发结束。

第二次是70年代后期。两次石油危机使得人们终于发现，原来石油还有用得完的那一天，于是开始了替代研究。天然气作为一个非常方便的候选成为热门。这一次，高峰是1980年代中期美孚在新西兰建造的从天然气制备合成气，然后再合成甲醇，然后再合成汽油的MTG路线。大约在1984年，工厂建成，运行良好，技术完全成熟。但是1980年代中期油价大幅下跌，这个工厂只能关闭。第二次热潮结束。

这条路线在技术上的成功，导致了后来的甲醇制烯烃MTO和甲醇制丙烯MTP两条路线的开发，并有公司宣布开发成功。

MTG的过程中，就生成大量的乙烯和丙烯。通过对反应工艺和催化剂的调整，可以提高乙烯和丙烯收率。如果生成的乙烯多，工艺就叫做MTO。这方面最成熟的技术是美孚的，国内也有相关研究，去年完成了一个中试厂的运行。MTO使用的是循环流化床反应器，不过由于使用的催化剂是分子筛，一种结构不是很结实的氧化物，这条路线的经济型还是有待工业验证。鲁奇使用固定床技术，得到了以丙烯为主要产品的MTP工艺，并宣布成熟。不过目前MTG,MTO,MTP还都没有工业化。目前对这些技术最感兴趣的是中国。

南非在1980年代初期考虑过MTG的路线生产汽油，花了两年的时间进行相关考察和可行性研究，但是后来美孚决定不向南非出售该技术，导致计划流产。

第三次热潮，就是90年代后期开始的，到现在还红红火火。不过最近天然气价格涨了很多，可能也有冷却的势头。

【原创】萨索故事（47）

• 【原创】萨索故事（45）

天然气液化的投资比较大，所以要进行天然气液化，有几个条件必须要符合：

1 储量足够大的价格便宜的天然气源。原料便宜对降低成本帮助多多。大约在立方米3-5美分的样子，还比较合适。价格再搞就比较困难了。

2 当地最好以一些基础设施。这样可以降低工厂的建造成本。

3 有一定的合适的产品市场。这样可以保证产品的出路。

4 适合的投资环境。这就需要一些国际大环境和当地的政府的措施保证资金的回收。

在90年代后期，很多天然气储量丰富的国家都宣布了天然气液化项目。我这里有一个列表，截止到2004年底。看看有多热闹：

已经运行的：

PetroSA 47 000 bpd 南非 萨索高温合成技术

Shell 12 500 bpd 马来西亚 壳牌低温合成技术

建造中的（现在已经投产）

Oryx 34 000 bpd 卡塔尔 萨索低温合成技术

宣布但是还没有开工的：

Oryx II 66 000 bpd 卡塔尔 萨索低温合成技术

Oryx III 130 000 bpd 卡塔尔 萨索低温合成技术

Matathon 90 000 bpd 卡塔尔 Syntroleum低温技术

ConocoPhollips 160 000 bpd 卡塔尔 Conaco低温技术

Shell 140 000 bpd 卡塔尔 Shell低温技术

CNL&NNPC 34 000 bpd 尼日利亚 Sasol低温技术

Rentech 10 000 bpd 玻利维亚 Rentech低温技术

Rectech 16 000 bpd 印度尼西亚 Rentech低温技术

Yakutgazprom 13 000 bpd 俄罗斯 Syntroleum低温技术

最近几年还有伊朗，阿尔及尔，菲律宾，澳大利亚，委内瑞拉等等国家宣布天然气液化项目。

萨所选用的天然气液化工艺，和煤液化工艺还是有所不同的。

天然气液化使用钴催化剂，得到的产物阿尔法值很高。实际上，浆态床的条件下，得到的产物的低碳烃比例很低。这样，煤液化工艺里面的大循环，就是将甲烷在重整返回合成气这样的循环，就没有必要了。所以目前已经公布的低温天然气液化工艺中，都没有这个大循环。

但是我们介绍过，浆态床反应器里面，转化率不能太高。因为如果转化率太高了，体系里面的水含量就会增加，会造成催化剂的粉化，中毒，从而影响体系的稳定，增加操作难度，增加成本。

取消了大循环，就意味着没有反应的合成气就不能再作为原料使用了，这些合成气可以作为燃料自用。但是转化率低怎么办呢？可以增加小循环。就是在反应器周围进行循环。浆态床得到的气体的大部分直接循环回到原料气中。由于经过反应器以后，气体压力下降，就需要压缩提高压力。

实际上萨索使用的ARGE低温工艺，就有这样的小循环。只不过由于ARGE工艺产生的甲烷量很多，所以ARGE工艺就还有个大循环。

公开的其他的低温合成工艺里面，还有使用两级反映串连的。比如壳牌就使用了两级反应器。这样的目的是为了进一步增加转化率。萨索在卡塔尔Oryx项目中使用的天然气液化工艺，只有一级。

萨索使用的是丹麦公司Topsoe的天然气部分氧化重整技术，制氧仍然使用的是法液空。得到的产物包括液化石油气，石脑油，柴油和蜡。液化石油气和石脑油、柴油可以作为产品出售。卡塔尔的项目中没有对蜡进行进一步加工，而是使用Chevron的技术，对蜡进行了裂解。裂解以后的产品主要是柴油，还有石脑油和液化石油气。

这个项目的石脑油没有再费劲转化为汽油，而是准备直接出售给裂化企业生产乙烯。

【原创】萨索故事（48）

• 【原创】萨索故事（46）

萨索和Chevron的合作非常紧密。实际上，Oryx的企业，萨索和Chevron是联合出资，占到49%的股份的。其他的股份由卡塔尔天然气公司拥有。

Oryx项目使用的两台浆态床反应器。每个反应器外径10米，高60米，重量是2200吨。由于现场缺乏拼装设施，整个反应器在日本建成后运到了卡塔尔。反应器的设计反应能力是日产17000桶。

2200吨的反应器运抵港口。

Oryx项目就位于海边，距离气田也很近，运输方便。

Oryx项目2006年第一季度开始试车。2006年下半年宣布下游有一些技术问题。2007年第一季度宣布产量达不到设计水平，主要的问题还是催化剂的粉化。萨索计划在现场增加一些辅助设施，估计完全解决问题，要三四年以后了。目前Oryx的生产能力大约没有达到设计水平的30%。

不过，Oryx的第一批产品07年4月已经上市了。

Oryx的EPC合同是6.75亿美元，加上金融成本等等，总投资是10亿美元。

萨索下一个GTL项目是尼日利亚三角洲的项目。这个项目的规模与卡塔尔项目相当，由于当地缺乏基础设施，可能也因为萨索不占有这个项目的股份，这个工程的工程总价是13亿美元。工程预计2008年第四季度开工。

萨索尼日利亚项目的位置和效果图。

目前已经与萨索签署了备忘录，准备进行天然气液化生产的，还有卡塔尔的二期，三期，伊朗，澳大利亚。

最近几年，煤炭液化在一些国家重新热门。萨索的浆态床技术也被看好应用到煤炭液化方面。目前进展最快的是中国的两个项目。两个项目都是中国第一大的煤炭集团神华集团下的。一个位于陕西省榆林地区神木县，一个位于宁夏银川市东面的宁东。两个项目计划生产能力都是日产8万桶，折合年产320万吨。但是这两个项目的最终技术路线还没有确定。目前这两个项目已经完成了可行性研究，出于商业谈判阶段。如果进展顺利，项目预计2012年开工建设。

不过萨索根据自己的经验，也向中国政府提出了政府在企业初期的保护政策，以及底价保护政策。政府承诺有助于吸引资金，同时要求燃油税减免等政策辅助企业发展。但是中国政府目前的燃油政策不确定，变化较多，对于投资人来讲，风险太大。

萨索进行的可行性研究，认为在中国的这两个项目，投资规模在每日每桶6-8万美元。也就是对于日产8万桶的企业，投资规模在48到64亿美元之间。这个数字远远高于中国自己估算的288亿人民币的投资。

不过萨索的可行性研究也表明，企业的直接运行费用大约是一桶15美元。如果煤炭价格在每吨10美元，那么原料部分每桶折合5美元。也就是说，每桶20美元的生产成本。

由于目前的煤液化项目，只有萨索进行了非常翔实的研究，也只有萨索具有足够的经验，这个数字应该是最可靠的。

但是包括资金成本以后，即建设期利息，折旧等等，成本仍然过高。

除了中国，美国、印度也对萨索的煤液化技术感兴趣。

2001年萨索在纳斯达克上市，然后在德国，英国都建立了研发中心，开始了国际化的步伐。这些都有利于萨索在国际GTL市场上的竞争。萨索的最终计划，是在2020年世界范围内，低温费托合成达到日产50万桶，年产2000万吨的水平。

【原创】萨索故事（49）结束

• 【原创】萨索故事（47）

除了国际化的发展，萨索本身也面临着转型问题。

萨索Secunda的煤矿已经开采了25年，很多煤矿已经达到了设计寿命。实际上萨索已经关闭了一个煤矿，同时新开了一个煤矿。但是Secunda地区的煤炭资源，已经接近枯竭。按照目前萨索的消耗量，大约还有十几年的寿命。这样萨索就需要寻找新的出路。

2004年，萨索开始了从莫桑比克引天然气项目的建设。萨索一厂首先使用了引入的天然气。2005年，萨索一厂的一部分被改造成以天然气为原料的企业，年产油达到50万吨。同时，萨索Secunda厂区也开始使用天然气。Secunda使用的工艺里面，产物尾气中的甲烷需要经过重整得到合成气重新参与反应。萨索扩建了重整反应器，将引入的天然气输送到重整反应器里面。这样，萨索实际上在同时使用煤炭和天然气作为原料。

萨索使用的鲁奇气化只能使用粒径5毫米以上的碎煤。粉煤目前是自己的电厂使用一部分，其余出售给发电企业使用。萨索有计划建设粉煤气化的气化装置，利用这些粉煤资源，延长企业的生产寿命。

2006年，南非政府宣布考虑新建一个煤液化企业，目前萨索正在与南非政府合作，进行项目的前期研究。

萨索同时还进行了其他领域的项目。比如南非的生物柴油项目就是由萨索带头的。

萨索成立已经五十多年了。

五十几年时间，萨索从一个严重依赖政府补贴的企业，成长为直接间接雇佣17万人（南非就业人口的2%），每年创造70亿美元产值（南非GDP的4%），上缴税收10亿美元的巨型企业，同时在约翰内斯堡和纽约纳斯达克上市。

五十几年，萨索从完全依靠技术进口，发展成为拥有独立的世界领先的技术，在GTL领域占有大块市场份额的企业，与国际大排石油公司竞争也毫不逊色。

这五十多年，可真的不容易。

全文结束

【原创】萨索故事（0）

• 【原创】萨索故事（48）

一开始没打算写这么多的。以为一两万字可以交待，结果弄到了五万多字，都有点不相信是自己干的。

时间拖得久了，所以后来写得有点乱。有一些地方没交代清楚，有些数字也互相矛盾。这些地方我慢慢改。不过一般写完了以后自己是懒得看的，所以请大家帮着挑毛病吧。

我和萨索打交道也有八年了，也给萨索做过项目。对于这个企业，各种途径了解了很多，但是还真的没有系统的整理过。写这个东西，又重新翻了很多资料，还问了不少朋友，也算是对自己知识的一个整理，其实真发现自己很多地方都是搞错的。经常要想别人介绍这个企业，介绍这些技术，有了这些东西，自己查起来也方便。

除了灌水，也算对自己有用吧。

谢谢所有献花的。