世界天然气正面临获得更多储量的机遇。世界能源专家普遍认为：21世界是天然气的世纪。天然气资源比石油资源更丰富，据预测，可满足世界需求120年以上。前10年内，全球天然气储量增长了30%以上，2001年已达到155.08万亿m3。天然气储采比也由1973年47年、1983年58年提高到2001年61.9年，超过石油储采比40.3年。第16届世界石油大会的报告认为，全球天然气需求将从目前2.6万亿m3增加到2020年4.9万亿m3。约在2040年，世界天然气供应量将超过石油和煤炭，天然气在一次能源中所占比例将从现在24.5%增加到2040年51%。

天然气制合成油（GTL）方案正成为偏远地区天然气高效利用的途径脱颖而出。当前，世界炼油业正面临生产低硫和超低硫汽、柴油以满足日益苛刻的环境法规的挑战。例如，欧盟柴油含硫量将从目前350 μg/g减小到2005年50 μg/g、2008年30 μg/g，美国柴油含硫也将从现在500 μg/g减小到2006年15 μg/g。通过费—托法工艺将天然气转化成合成油的柴油燃料含硫小于1 μg/g、芳烃含量小于1%（体）、十六烷值大于70，为生产清洁燃料开辟了一条新途径。经过改进的费—托法合成技术，采用新型钴催化剂和先进的淤浆床反应器，使GTL装置投资和操作费用大大降低，GTL的生产成本已可与18～20美元/桶的原油价格相竞争，为建设天然气炼油厂注入了新的活力。

一　生产技术己成熟

GTL技术可分为两大类：直接转化和间接转化。天然气（甲烷）如可直接转化，则可节省生产合成气的费用，但甲烷分子很稳定，反应需高的活化能，而且一旦活化，反应将难以控制。现已开发的几种直接转化工艺，均因经济上无吸引力而尚未工业化应用。间接转化则通过生产合成气，再经费—托法合成即可生产合成油。现代化费—托法合成技术，基于新型钴基催化剂的淤浆床反应器，已成为公认的合成工艺路线。GTL技术由合成气生产、费—托法合成和产品精制三部分组成。

（1）合成气生产

合成气生产技术有蒸汽转化、部分氧化和自热转化三种。

蒸汽转化典型的有福斯特·惠勒公司、海尔德—托普索公司、动力技术国际公司、鲁奇公司和伍德公司技术。蒸汽和天然气在高温（800℃～900℃）和中压（2 MPa）及镍催化剂存在下反应。蒸汽转化生成合成气的H2/CO比较高。

部分氧化典型的有德士古和壳牌公司技术。天然气在很高温度（1 200℃～1 500℃）和很高压力（14 MPa以上）下燃烧，不使用催化剂。大规模生产时用氧气代替空气。可生成近乎理想的H2/CO比例。

自热转化典型的有鲁奇公司和海尔德•托普索公司技术。先发生部分氧化，再在催化剂床层产生蒸汽转化反应。

（2）费—托法合成

费—托法合成可将合成气转化成各种不同链长的烷烃和烯烃。当然，如果需要，也可将合成气生产其他液体产品，如甲醇、氨或二甲醚。

费—托法合成典型的采用铁基或钴基催化剂。工艺过程在中温（200℃～300℃）和中压（1～4 MPa）下进行。费—托法合成油类似于清洁的轻质原油。

（3）产品精制

费—托法合成的烃类产物有不同的链长。该混合物可作为合成原油送往炼油厂作原料加工，改质步骤可与整个GTL工厂组合在一起，也可不组合在一起。采用缓和加氢裂化/加氢异构化工艺可将长链烃切断成低温性能良好的短链正构和异构烷烃，得到高质量的喷气燃料和柴油调合料。生产的石脑油也低含硫、高含石蜡烃。虽然不是很好的汽油组分，但其高含石蜡烃是极好的石油化工原料。生产的合成石蜡，其价格高于石油石蜡，可用作特种产品。按照新的环境规范，GTL有近40%的费用优势。GTL柴油可满足美国和欧盟新标准。常规炼厂需化费很大才能生产像GTL一样清洁的燃料，生产费用高达约23.76美元/桶。使用GTL柴油的排放污染大大低于常规柴油，尤其颗粒物质排放减少46%。含硫量低，使排气中硫酸盐颗粒减少；十六烷值高和芳烃含量低，改进了燃烧，减少了NOX和颗粒物质排放。费-托合成液体烃还可用于合成润滑油和特种化学品。正构石蜡可用于生产洗涤剂中间体（线性烷基苯、醇类等），生产增塑剂、辅助化学品、添加剂等的中间体；混合石蜡可用作涂料等低极性、无臭溶剂；合成润滑油可用于工业和汽车润滑油。合成润滑油具有高粘度指数和低挥发度，是高性能的润滑油基础油。

二　工艺方案多种选择

已推出的天然气制合成油（GTL）工艺方案主要有埃克森公司、壳牌公司、南非合成油（SaSol）公司、合成石油(Syntroleum)公司等工艺。

（1）埃克森公司AGC-21工艺

埃克森公司开发AGC-21（意为21世纪先进的天然气转化技术）工艺。在美国巴滕鲁日建有中型装置。采用部分氧化和蒸汽转化在流化床反应器中产生合成气。费-托合成基于淤浆床反应器，使用钴基催化剂。采用专有技术回收携带在反应产物中的催化剂。合成油产品采用加氢异构改质，在较低苛刻度下操作，可最大限度地生产催化裂化原料和润滑油基础油；在较高苛刻度下操作，可仅生产发动机燃料。埃克森公司已与卡塔尔石油总公司（QGPC）签约拟利用卡塔尔北部气田天然气建造GTL装置。该气田天然气储量7万亿m3。拟将14～28×106m3/d天然气转化成225～450万t/a中间馏分油、石脑油和催化裂化原料。

（2） 壳牌公司SMDS工艺

壳牌公司开发的SMDS（壳牌中间馏分油合成）工艺已在马来西亚民都鲁建成工业规模GTL装置，生产56万吨/年馏分油燃料、特种化学品和石蜡。进料为浅海气田2.8×106m3/d天然气和2.5吨/天氧气，采用壳牌公司部分氧化法气化工艺生产合成气。再采用壳牌公司茂金属催化剂，籍改进型费—托合成工艺生产重质烷烃。然后加氢裂化生产中间馏分油。壳牌公司2000年又改造了整个装置，反应器装入新催化剂。催化剂性能的新突破己使壳牌公司设计的GTL装置与原油价格的可竞争性由1987年30美元/桶、1996年20美元/桶进一步降低到2000年15美元/桶。民都鲁GTL装置采用新催化剂后使装置产能提高20%，由原56万吨/年提高到68万吨/年。今后几年内，该装置还将增加4个系列，使总能力达338万吨/年。壳牌公司为伊朗建设315万吨/年 GTL装置可望2005年投产。印度尼西亚也将采用壳牌技术建设315万吨/年装置。

（3）萨索尔（Sasol）公司工艺

南非1955年起就采用煤炭气化技术将合成气生产石油产品。现有16台费-托合成反应器（总能力675万吨/年）投入生产，其中8台采用了萨索尔公司高温费-托合成（HTFT）Synthol工艺，4台能力为每台50万吨/年，另4台为每台90万吨/年。煤合成油生产轻烯烃和汽油调合料。

南非Mossgas公司采用萨索尔Synthol工艺在莫塞尔湾建成天然气制合成油（GTL）装置。该装置拥有三台Synthol反应器，每台能力为34万吨/年。该装置进料为21万m3/h贫天然气和1431 m3/d联产的凝析油。天然气经蒸汽转化加自热转化生产合成气，再由Synthol费-托合成工艺、采用铁基催化剂生产合成原油。改质炼制过程由异构化、烷基化、齐聚、加氢处理和铂重整组成。最终产品为93号和97号加铅汽油，95号无铅汽油，柴油，煤油，轻、重工业用甲醇和燃料油。生产炼制产品为135万吨/年。

此后，萨索尔公司又推出生产高级馏分油的费-托合成SPD（淤浆床馏出油）工艺。11万吨/年示范装置已投运，并推出工业规模装置设计（二台SPD反应器，每台能力45万吨/年）。

萨索尔公司已与雪佛龙公司组成萨索尔-雪佛龙（SCH）合资公司，从事GTL技术的开发和推广应用。该合资公司将利用其各自开发的技术—雪佛龙异构裂解（Isocracking）和萨索尔淤浆床馏出油（SPD）工艺。藉海尔德-托普索技术生产合成气，由SPD工艺生产含蜡合成原油，再用雪佛龙异构裂解工艺改质生产无硫、低含氮的轻质燃料。合资的SCH公司将投建尼日利亚Escravos天然气合成油（EGTL）项目。该装置将生产148万吨/年清洁燃料，定于2005年投产。

（4） 合成油（Syntroleum）公司工艺

合成油公司旨在开发小规模装置经济性的GTL方案。马拉松石油公司、德士古公司已接受其技术转让。采用该工艺的装置经济规模可低达9万吨/年，而埃克森、萨索尔和壳牌的装置经济性规模为225万吨/年。适于建造225万吨/年规模GTL装置的气田约占气田规模的2%，而采用合成油公司工艺的气田规模可占气田总数的95%，因此具有较大发展潜力。

三　发展前景光明

21世纪迎来GTL装置新的发展期，在未来15年内，预计GTL装置生产能力将增加到4 500万～6 750万吨/年。油价如长期维持在较高水平，建设GTL装置具有更大的吸引力。

据统计，除中型装置外，全世界现在建和拟建的GTL装置至少有10套之多，其规模为22.5万～450万吨/年。建设地点包括尼日利亚、埃塞俄比亚、澳大利亚、卡塔尔、南非、印度尼西亚、埃及、委内瑞拉、特立尼达—多巴哥、玻利维亚和巴布亚新几内亚。2005年前，将有7套GTL装置投产，总能力将达880万吨/年。

天然气制合成油（GTL）技术不断发展，油价如处于高价位运行，以及新世纪对清洁燃料的需求，将进一步推进天然气炼油厂的建设，GTL技术为天然气资源尤其是偏远地区天然气田的开发利用提供了有效的途径。GTL工厂的建设将成为新世纪石油天然气工业的一大热点。我国累计探明天然气地质储量2.06万亿m3，20世纪90年代后，平均每年新增探明储量超过1000亿m3。天然气储量大于1万亿m3的地区有10个，依次是：塔里木、四川、陕甘宁、东海、渤海湾、莺歌海、琼东南、珠江口、准噶尔和柴达木。这10个地区的天然气资源量达32.26万亿m3。最近在内蒙古伊克昭盟地区发现的苏里格特大型气田，天然气地质储量规模达到5000亿m3以上，最终可累计探明天然气地质储量7000亿m3以上。不仅是中国第一大气田，而且列入世界知名大气田行列。21世纪我国天然气发展将进入黄金期。天然气的后续开发潜力将为天然气制合成油（GTL）技术提供用武之地。