| [투루크메니스탄] 천연가스를 합성 휘발유로 전환하는 새로운 방법
지난 8월에 투루크메니스탄(Turkmenistan)의 애쉬가배드(Ashgabad) 수도 인근인 오베단-디프(Ovadan-Depe)에서 천연가스를 합성 휘발유로 전환하는 대형 플랜트의 건설을 시작하는 기공식이 개최되었다. 이 플랜트는 할도 톱쉬(Haldor Topsøe)사의 TIGAS(Topsøe Improved Gasoline Synthesis) 기술을 기반으로 하고 있으며 최초의 상업적 규모의 설비로서 가동될 것이다.
이 플랜트는 국립가스회사인 투르크멘가스(Turkmengas)가 수여받았으며 톱쉬사는 설비의 설계와 건설을 위해 일본의 가와사키 중공업(Kawasaki Heavy Industry Ltd.)과 뢰네산스 투르크멘(Rönesans Turkmen)과 공동으로 작업할 것이다. 이 플랜트는 지금부터 4년 안에 운전을 시작할 것이며 합성 휘발유를 매일 15,500배럴 생산할 것이다.
투르크메니스탄은 6개의 투르크주들 중 하나이며 북서쪽으로 카자흐스탄, 북동 및 동쪽으로 우즈베키스탄, 남 및 남동쪽으로 이란과 국경을 맞대고 있으며 서쪽은 카스피해이다. 투르크메니스탄은 세계에서 4번째로 많은 천연가스를 지니고 있으나 지리적인 특성과 천연가스 파이프라인을 포함한 인프라구조의 어려운 접근이 거대한 천연자원을 가지고 경제 개발을 견인하기 어렵게 만들고 있다.
합성 휘발유는 석유 정제 휘발유를 대체할 수 있는 경쟁력 있는 대체 연료이며 새로운 에너지 운반자이다. DME, 메탄올, 에탄올 등과는 다르게 합성 휘발유는 기존의 휘발유 기준들을 만족시킨다. 따라서 합성 휘발유는 드롭인 연료(Drop-in fuel)로서 이용될 수 있다. 이는 생산이 정제 플랜트에서 멀리 떨어진 지역에서도 가능하며 분배를 위해 기존의 인프라구조를 이용할 수 있으며 다른 개조 없이 연료로서 자동차의 엔진에서 바로 이용할 수 있음을 의미한다.
TIGAS: 할도 톱쉬사는 TIGAS 공정을 낮은 투자비와 에너지 비용을 목표로 개발하였다. 이를 달성하기 위해 메탄올/다이메틸에테르 합성과 메탄올의 휘발유 전환 공정을 연계한 단일 순환 공정을 완성하여 중간체로서 메탄올의 분리 과정을 제거하였다. 지난 2003년 NREL 검토에서 스파스와 데이튼(Dayton)은 이 공정이 저비용 천연가스 회수를 위한 원거리 지역에 건설될 아이디어로서 개발되었다고 언급했다.
TIGAS 공정은 메탄올의 중간체 생산과 저장의 제거, 메탄올의 합성을 통한 DME 생산, 향상된 전환 효율로 인한 증기 소비량 감소, 잠재적인 이산화탄소 제거 등과 같은 다수의 장점을 지니고 있다. 톱쉬사의 TIGAS 공정은 공정과 촉매들의 사내 연구 및 개발 내용을 기초로 하여 개발되었다.
이중 촉매 시스템 DCK-10: 메탄올/DME 합성의 핵심은 DCK-10 촉매 시스템에 있다. 이 촉매는 톱쉬사에 의해서 개발된 산화 합성 촉매들 중의 최신 제품이다. DCK-10은 높은 산화 전환 속도를 가지고 있다.
휘발유 합성 촉매 GSK-10: 제올라이트 촉매인 GSK-10은 메탄올의 휘발유 전환 공정에서 잘 작동한다. C5–C10 (15-19 wt% C3-4, 77-81 wt% C5+) 범위의 탄화수소들을 생산하기 위한 높은 활성과 선택성을 지닌 GSK-10 촉매는 높은 수율로 품질이 좋은 휘발유를 생산한다. 탄화수소 물질들의 소량은 액화석유가스(LPG)로서 회수된다. GSK-10 촉매에 의해서 생산된 휘발유가 높은 옥탄가를 지니고 있기 때문에 추가적인 개선 없이 수송용 연료로서 바로 이용할 수 있다. 또한 휘발유는 혼합물로서도 이용되기에 적합하다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 10월 2일]
[원문보기]
Groundbreaking in Turkmenistan for major synthetic gasoline plant; first full-scale Haldor Topsøe TIGAS facility
In August, a groundbreaking ceremony was held in Ovadan-Depe near the capital of Ashgabad in Turkmenistan to launch the construction of a major plant focused on the conversion of natural gas into synthetic gasoline. The plant will be based on Haldor Topsøe’s TIGAS (Topsøe Improved Gasoline Synthesis) technology (earlier post) and will become the first full-scale large commercial facility using this technology.
The plant has been awarded by the national gas company Turkmengas, and Topsøe will be working alongside the Japanese contractor Kawasaki Heavy Industry Ltd. and the Turkish contractor Rönesans Turkmen to engineer and construct the facility. The plant will be become operational in approximately four years from now with a daily production capacity of 15,500 bbl of synthetic gasoline.
TIGAS makes it possible to produce high quality, high value gasoline from natural gas, shale gas, associated gas, coal, pet coke or even biomass. The plant in Turkmenistan is extremely important to us, because it is the first large scale project in the world where we can showcase how our technology can help a nation with huge natural gas reserves monetize their natural resources by diversifying beyond conventional gas markets into transportation fuels.
We believe TIGAS is fully viable as a gas monetization option for Turkmenistan and others, and we also believe it represents a monetization alternative for other gas-rich countries in the world.
—Bjerne S. Clausen, Chief Executive Officer and President at Haldor Topsøe A/S
Turkmenistan is one of the six independent Turkic states and is bordered by Kazakhstan to the northwest, Uzbekistan to the northeast and east, Afghanistan to the southeast, Iran to the south and southwest, and the Caspian Sea to the west. It possesses the world’s fourth largest reserves of natural gas, yet its geographical characteristics and difficult access to infrastructure including gas pipelines has made it a challenge to fully leverage this huge natural resource to propel economic development.
Synthetic gasoline is a competitive alternative to refinery gasoline and new energy carriers. Unlike DME, methanol and ethanol, synthetic gasoline meets existing gasoline standards so it can be used as a drop-in fuel. This means that production can take place far from refineries, the existing infrastructure can be used for distribution, and car engines can use it as fuel without modification.
TIGAS. Haldor Topsøe developed the TIGAS process with the intent of minimizing capital and energy costs by integrating methanol/dimethylether synthesis with the methanol-to-gasoline step into a single loop—i.e., without isolation of methanol as an intermediate. In a 2003 technical review for NREL, Spath and Dayton noted that the process was developed with the idea that future plants would be constructed in remote areas for recovery of low-cost natural gas.
The TIGAS process offers a number of benefits, including the elimination of the intermediate production and storage of methanol; the integration of the methanol reaction to form DME immediately; improved conversion efficiency, which reduces steam consumption; and the potential for CO2 removal.
Topsøe’s TIGAS process is based on in-house research and development of process and catalysts.
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Topsoe dual-function Catalyst System DCK-10. At the core of the combined methanol/DME synthesis is the DCK-10 catalyst system. This catalyst is the latest in a long line of oxygenate synthesis catalysts by Topsoe. DCK-10 ensures high oxygenate conversion rates.
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Topsoe Gasoline Synthesis Catalyst GSK-10. The GSK-10—a zeolite-type catalyst—operates well in the MTG process. With its high activity and selectivity for producing hydrocarbons in the range C5–C10 (15-19 wt% C3-4, 77-81 wt% C5+), the GSK-10 results in a high yield of quality gasoline. A small fraction of the hydrocarbons are recovered as liquefied petroleum gas (LPG).
Because the gasoline produced by the GSK-10 catalyst is high octane, it can be used as transportation fuel without further modification. The gasoline is also suited for use as blending stock.
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Topsoe Gasoline Isomerization Catalyst GIK-10. The GIK-10 offers high activity and high selectivity for the isomerization of heavier gasoline components to deliver a high-octane gasoline fraction.
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