Сразу скажем, что для портала «АвтоВзгляд» знакомство с таким производством не стало экстраординарным событием – мы , в том числе и на зарубежных заводах . Так что сравнить есть с чем. Однако впечатления от посещения завода в Торжке оказались куда более запоминающимися, чем мы ожидали.
Так, например, здесь для приготовления используется установка последнего поколения, работающая по принципу «смешивание в потоке» (технология SМB). В смесительной установке данного типа происходит одновременная подача в трубу всех необходимых компонентов с определенной скоростью, что обеспечивает их смешение в нужной пропорции, причем с высокой точностью. Скорость смешивания (компаундирования) на установке, работающей по технологии SМB, составляет около 60 000 в час. Это в несколько раз больше, чем при работе традиционной смесительной установки, где перемешивание осуществляется лопастями. В Торжке, впрочем, есть и такое смесительное оборудование, но даже в нем используются не обычные, а особые лопасти, созданные на основе уникальных запатентованных разработок.
Оригинальные технические решения применены и в цехе розлива и фасовки готовых масел. Одна из главных особенностей процесса – автоматический манифольд. Это своего рода трубопроводный коммутатор, перераспределяющий потоки того или иного вида продукции, поступающей из емкостей-хранилищ, на линии розлива. Здесь тоже есть свой нюанс: чтобы разные продукты не смешивались в каналах манифольда, каждый трубопровод после отгрузки нужного количества масла обязательно подвергают пневмоочистке с помощью полимерно-резиновых пыжей (так называемых пигов). Понятно, что техническая реализация любой из этих операций весьма сложна и трудоемка. Поэтому все процессы производства автоматизированы и управляются из диспетчерской – в полном соответствии с самыми современными промышленными стандартами.
Но, как говорится, инновации – инновациями, а контроль качества продукции никто не отменял. Этот процесс в компании возведен в абсолют, причем значительная доля контролирующих операций отводится заводской лаборатории Shell. Ее специалисты отслеживают все этапы производства, начиная от анализа присадок и базовых масел, и заканчивая контролем качества готового продукта. Полученные в лаборатории данные тестов моментально поступают в единые корпоративные базы электронных систем GSAP и Lubcel, которые проверяют корректность представленных результатов и их соответствие требуемым параметрам. Такой двойной контроль гарантирует, что масла, произведенные на заводе в Торжке, по своему качеству ничем не отличаются от аналогичных продуктов, выпущенных на любом другом заводе бренда.
Отвечая на вопросы журналистов, директор комплекса Константин Рубин рассказал, что после выхода на полную мощность, завод будет выпускать широкую линейку высококачественных смазочных материалов, включая моторные масла, масла для судовых двигателей, промышленные смазочные материалы, гидравлические и трансмиссионные масла. В продажу они поступают под марками Helix и Rimula (масла для легкового и коммерческих транспорта соответственно), Tellus, Spirax и Omala (индустриальные смазки).
Инновационные технологии лежат и в основе производства новой линейки синтетических моторных масел Shell Helix Ultra, созданных на основе технологии PurePlus. Напомним, что эти масла с технологией PurePlus делают из природного газа, а не из нефти. Благодаря процессу газожидкостной конверсии получается кристально чистое базовое масло, которое практически не содержит примесей, характерных для сырой нефти. Дело в том, что «база» на основе природного газа состоит из молекул с прочными молекулярными связями, более устойчивыми к воздействию жестких условий эксплуатации. В итоге обеспечивается легкий запуск двигателя даже при экстремально низких температурах, устойчивость к воздействию высоких температур, а также способность удалять отложения, образовавшиеся в системе смазки при использовании обычных моторных масел. Более того, сочетание технологий Shell PurePlus и Active Cleansing в линейке масел Shell Helix Ultra обеспечивает высокий уровень чистоты двигателя.
Вообще, GTL-технология уже много лет показывает себя вполне жизнеспособной. Кстати, а как именно и кому пришла идея получать масло не из нефти?
История
Основа технологии GTL была заложена в 1925-м году немецкими химиками Фишером и Тропшем. Идея получила развитие, и в 1935-м году технология начала работать в промышленных масштабах. Все объяснялось острой необходимостью: Германия готовилась к войне, требовалось большое количество горюче-смазочных материалов, но страна не была богата нефтью. С природным газом дело тоже обстояло не очень, поэтому в качестве исходного сырья выступал каменный уголь. Причем тут Gas to Liquid? Из угля сначала получали синтез-газ, в уже из него − жидкие углеводороды.К концу Второй мировой войны в Германии работало семнадцать заводов по производству синтетического горючего, а в год производилось около 7 млн. тонн горюче-смазочных материалов. На "угольном" топливе передвигалась почти вся авиация Люфтваффе, и около половины наземной техники Вермахта. Кстати, из угля делали не только топливо и смазки, но и синтетическое мыло, и даже маргарин.
Развитие
После войны восемь немецких заводов GTL было вывезено в СССР, запущены из них только два, которые работали вяло, и тихо закрылись в начале 1990-х годов. А вот союзники СССР − в частности, США − оказались практичнее. Немецким ученым было предложено переехать в Америку, и продолжить работу над темой GTL в Бюро горной промышленнос¬ти США. Результаты этой работы нашли практическое применение. Сегодня технологию Фишера-Тропша для получения топлива используют такие американские производители, как ВР, Exxon Mobil и ChevronTexaco.А вот концерн Royal Dutch Shell начал производить по технологии GTL не только топливо, но и масла. Толчком к дальнейшему развитию технологии опять послужила неблагоприятная ситуация, а именно − эмбарго на поставки нефти в США, которое ввели страны ОПЕК в 1973-м году. В результате этого эмбарго цена нефти в Америке в один день удвоилась, а в течение года выросла в четыре раза.
GTL технология снова выручила. В 1983-м году в Голландии уже работал экспериментальный завод Shell по производству газовых масел, в 1993-м году концерн запустил завод в Малайзии − на базе местных весьма не бедных газовых скважин, а в 2012-м году − огромный промышленный комплекс в Катаре, на втором по величине в мире месторождении природного газа.
Так что, все сказанное выше − очередное подтверждение того, что если вдруг когда-нибудь начнутся проблемы с нефтью, жизнь точно не остановится. Особенно, если учесть, что кроме упомянутого газа, модного нынче электричества и водорода существует еще множество других источников энергии. Но это − тема отдельного рассказа.
История технологии GTL (gas-to-liquid, «из газа в жидкость») началась задолго до того, как нефть приобрела для человечества такое важное значение, какое она имеет в сегодняшнем мире. В 1902 году французский химик Поль Сабатье вместе со своим учеником Жаном Батистом Сандераном осуществил одну простую реакцию — они получили метан из смеси угарного газа (моноксида углерода) и водорода в присутствии порошкообразного никеля. А через несколько лет русский химик Егор Орлов получил из такой же смеси в присутствии никеля и палладия этилен, показав тем самым возможность синтеза высших углеводородов. Но довели эту технологию до коммерческого воплощения немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш из Института кайзера Вильгельма по исследованию угля: в 1926 году была опубликована их знаменитая работа «О прямом синтезе нефтяных углеводородов при обыкновенном давлении». Описанный ими процесс позднее назвали процессом Фишера-Тропша.
Место расположения: Катар. Стоимость строительства: 19 млрд долларов. На входе: 45 млн кубометров природного газа в день из крупнейшего в мире оффшорного месторождения природного газа «Северное поле» (North Field). На выходе: 120 тыс. баррелей газового конденсата + 140 тыс. баррелей (22 тыс. кубометров) жидких углеводородов (продуктов синтеза) в день. Производство кислорода: 28 тыс. тонн в день. Производство пара: 8 тыс. тонн в час. Основная продукция: нафта, нормальные парафины, изопарафины (моторные масла, трансформаторные масла), керосин (авиационное топливо), газойль (дизельное топливо).
Технология, разработанная немецкими химиками, была совершенно прикладной. Она оказалась весьма полезна в бедной нефтью, но богатой углем Германии: в начале 1940-х годов процесс Фишера-Тропша активно использовался уже на двух десятках заводов. К 1943 году они выдавали 124 000 баррелей синтетического топлива ежедневно, обеспечивая 92% объема авиационного топлива (и 57% общего объема топлива всех видов), что делало подобные предприятия одной из основных целей бомбардировок войск союзников.
После войны союзники, к которым попали документы и специалисты по технологии синтеза, стали экспериментировать с получением синтетических углеводородов, однако до коммерческого применения не дошло — обнаружение огромных запасов нефти на Ближнем Востоке в начале 1950-х сделало эту технологию нерентабельной.
Схема конверсии природного газа в жидкие углеводороды с помощью каталитического синтеза и гидрокрекинга.
Кризис в помощь
«О процессе Фишера-Тропша вспомнили в 1973 году, когда нефтяной кризис резко повысил цены на нефть, — говорит Эндрю Хефер, вице-президент по маркетингу смазочных материалов концерна Shell. — Тогда в мире резко возрос интерес к альтернативным технологиям получения различных углеводородов, и химики многих компаний занялись этим вопросом. Концерн Shell совершенствовал синтез Фишера-Тропша на протяжении десяти лет, пока не появилась ясность, что эта технология может стать коммерчески выгодной. В 1983 году в Амстердаме было построено опытное производство, где химики получили возможность масштабных экспериментов, а в 1993-м открылся первый коммерческий завод концерна в Бинтулу (Малайзия), выпускающий 12 500 баррелей жидких синтетических углеводородов в день. А в 2006 году концерн Shell приступил к строительству самого большого в мире завода по производству синтетических углеводородов из природного газа, Pearl GTL в Катаре, который вступил в строй три года назад».
Завод производит нафту, нормальные парафины, базовые смазочные масла, керосин (авиационное топливо) и газойль (дизельное). Конечно, все эти соединения можно получить и из нефти, но синтез из газа имеет ряд серьезных преимуществ. Во‑первых, чистота синтетических углеводородов может быть намного выше минеральных, которые довольно сложно очищать от вредных примесей. «Получаемые в результате синтеза на установках Pearl GTL углеводороды столь чисты, что, например, парафины разрешено использовать в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности», — поясняет Хефер.
Технология Shell Pureplus. При изготовлении базового масла из нефти состав конечного продукта во многом определяется начальным составом сырья. Кроме того, в конечном продукте остаются различные нестабильные вещества, такие как ароматические соединения (имеющие в своей структуре бензольное кольцо). В случае синтеза из метана состав конечных продуктов определяется исключительно технологией синтеза, а чистота продуктов может быть намного более высокой. В синтетических базовых маслах, полученных с помощью технологии Shell PurePlus, содержание изопарафинов достигает 85%, в то время как в минеральных маслах групп II и III (по классификации API, American Petroleum Institute — Американского института нефти) составляет всего 15−25%.
Во-вторых, разведанные мировые запасы газа превышают запасы нефти (по массе) более чем в десять раз, так что даже если человечество исчерпает запасы «черного золота», всегда есть вариант перехода на синтетические заменители топлива, масел и сырья для производства различных пластиков. В частности, на Pearl GTL синтезируют авиационное топливо, которое используется (наряду с минеральным) для заправки авиалайнеров Qatar Airways.
Из газа в князи
«Технология Shell Middle Distillate Synthesis (SMDS) основана на процессе Фишера-Тропша, которому почти сто лет, — объясняет Иэн Шеннон, руководитель отдела исследований и разработок моторных масел концерна Shell. — Тем не менее химики концерна потратили несколько десятилетий на усовершенствование этой технологии, получив при этом более 3500 патентов. Одна из ключевых деталей — катализаторы, состоящие из очень мелких частиц различных металлов, таких как кобальт, никель, железо и др., хотя точный состав их держится в строжайшем секрете. Чем эффективнее катализатор, тем больше выход конечного продукта синтеза. У нас есть огромный опыт производства синтетических углеводородов в Бинтулу, и наши инженеры постоянно экспериментируют с новыми катализаторами на опытном заводе в Амстердаме». Сами катализаторы для промышленного производства изготавливает компания Criterion, входящая в состав концерна Shell.
Реакторы синтеза, которых на заводе Pearl GTL 24 штуки, содержат десятки тысяч трубчатых каналов. Каждый канал заполнен гранулами пористого наполнителя, в котором находятся частицы катализатора (суммарная площадь поверхности катализатора огромна — она в 18 раз превышает площадь государства Катар). На опытном производстве используются точно такие же трубчатые каналы, но в гораздо меньшем количестве — достаточно одной трубы, чтобы смоделировать реакцию. Такая конструкция дает возможность легко масштабировать происходящие процессы путем увеличения количества труб.
Три этапа технологии
Весь процесс синтеза жидких углеводородов из газа в варианте Shell выглядит следующим образом. Природный газ поступает с офшорного месторождения «Северное поле», запасы которого оцениваются в 25 трлн кубометров (это примерно 15% мировых запасов). На входе от главной составляющей газа, метана, отделяют основные примеси — серу, газовый конденсат (жидкие фракции) и этан. После этого из смеси природного газа и кислорода, который получают здесь же, на заводе Pearl GTL, при температуре около 1500 °C изготавливают синтез-газ — смесь моноксида углерода и водорода. В процессе изготовления синтез-газа выделяется много тепла и образуется много пара, который в дальнейшем используется для вращения турбин генераторов и получения электроэнергии.
На втором этапе синтез-газ подается в реактор синтеза, где в присутствии катализатора молекулы объединяются в длинные углеводородные цепочки. На выходе этого этапа в качестве основного продукта синтеза получаются длинные предельные углеводороды — парафины. Почему именно парафины? Дело в том, что эффективность конверсии метана вот в такие длинные углеводородные цепи выше. К тому же это удобно с точки зрения конечных продуктов — длинные молекулы несложно разрезать на участки контролируемой длины. Во время синтеза выделяется много тепла, а в качестве побочного продукта образуются водяной пар (его направляют крутить турбины) и вода.
На третьем этапе парафины подвергаются гидрокрекингу (присоединению водорода и расщеплению), в процессе которого длинные молекулы расщепляются на более короткие, а также изомеризации. В зависимости от условий реакции (температура, давление) можно получать самые разные фракции углеводородов — на заводе Pearl GTL это нафта, нормальные парафины, авиационный керосин, газойль (дизтопливо) и изопарафины.
Технология Shell Middle Distillate Synthesis (SMDS): получение жидких углеводородов из природного газа
Чистый плюс
Среди всех получаемых химических соединений особый интерес представляют изопарафины, молекулы которых, помимо длинных прямых углеводородных цепочек, имеют короткие боковые ответвления. «Такая форма молекул придает им уникальные свойства, в частности очень высокий индекс вязкости (то есть вязкость мало зависит от температуры), — говорит Боб Сазерленд, директор по технологиям семейства моторных масел Shell Helix. — Благодаря этому изопарафины представляют собой великолепную основу для самых современных базовых моторных масел. По своим качествам изопарафины ничем не уступают признанному лидеру рынка синтетических моторных масел — полиальфаолефинам, ПАО. А по некоторым свойствам изопарафины даже лучше. ПАО изготавливают путем химического синтеза из этилена, причем количество его очень сильно ограничено. А завод Pearl GTL имеет производительность по изопарафинам в миллион тонн в год!» Моторные масла семейства Shell Helix Ultra с технологией PurePlus Technology, в основе которых лежат изопарафины, могут иметь очень низкую вязкость — SAE 0W30, 0W20, рекордно низкую на сегодняшний день 0W16 или даже экспериментальную 0W10. Такие показатели связаны с оптимизацией для экономии топлива — некоторые варианты обеспечивают до 3% экономии. Но этим достоинства Shell PurePlus Technology не исчерпываются: к сильным сторонам таких масел можно отнести стойкость к окислению при высоких температурах, меньшее испарение в двигателе, а также прекрасные моющие свойства (в сочетании с фирменной системой Shell Active Cleansing Technology), позволяющие поддерживать двигатель, как говорит Боб Сазерленд, не просто чистым, а «в состоянии нового». Но, вероятно, главное достоинство разработанной концерном Shell технологии GTL — это то, что она способна избавить человечество от страха, в котором оно пребывает последние сто лет. «Теоретически, — говорит Иэн Шеннон, — с помощью нашей технологии можно изготавливать практически любые углеводороды. И это дает ответ на вопрос, что мы будем делать, когда (или если) вдруг закончится нефть».
Из природного газа. По словам руководителя компании, это позволило производить стойкие к запредельным нагрузкам смазывающие материалы высшего качества с более длительным сроком службы.
Зачем нужно моторное масло из газа
Запасы нефти на Земле ограничены. Поэтому нефтяные компании вкладывают огромные средства в разработку новых технологий производства ГСМ. Так, ежегодные инвестиции Shell превышают 1 млрд $. Работы над синтезом жидких продуктов из газа (технология GTL) велись ещё с 70-х годов прошлого столетия.
В 1980 году в Амстердаме была создана работающая установка по каталитической переработке газа. Тогда стало понятно, что появление товарного продукта – это лишь вопрос времени. И в 2012 году в Катаре был введен в строй завод, производящий масло из газа по технологии Shell Pure Plus. Для этого предприятия было зарегистрировано свыше 3500 патентов.
Как производится масло из газа
В оборудование GTL (Gas To Liquid - газ в жидкость) на вход подаётся метан и кислород. На данном этапе имеется большой плюс - газ не имеет примесей, содержащихся в сырой нефти. После этого смесь поступает в реактор, где синтезируются жидкие углеводороды.
Далее по аналогии с нефтепродуктами полуфабрикат поступает в гидрокрекинговую колонну, разделяющую его на фракции. Изменяя состав основы, можно «запрограммировать» свойства будущей продукции - от базового моторного масла до сырья для изготовления пластиков или косметики.
Для потребителя высокая стабильность полученного материала - это длительный срок службы и высокая степень защиты двигателя. Новинка прошла тестирование в моторах Формулы-1, где нагрузки на пары трения максимальны. Так получился уникальный продукт, получивший название .
Преимущества масла из газа
Сотрудничество с «Феррари» позволило протестировать новые масла в режимах максимальных оборотов от 12,5 до 18 тысяч в минуту (обычный «гражданский» поршневой двигатель редко развивает до 6500, а РПД – 9500 об. в минуту). Новые масла первыми стали применяться в ДВС Ferrari и Mazerati. Причем если в королевских гонках мотор должен выхаживать не менее 300 км, то для машин, пусть и эксклюзивных, но участвующих в дорожном движении, межсервисный интервал существенно больше.
Исследователи разобрали мотор, прошедший 100 000 километров на новом масле. Днища поршней, головка блока цилиндров и картер не имели смолистых отложений, характерных для обычных «нефтяных» масел. Это ещё один «плюс» в копилку GTL.
Масло из газа в вашем двигателе
Если вы следите за высокими технологиями, используете автомобиль на пределе его возможностей, то «Шелл Хеликс Ультра» - это ваш выбор. Прочные молекулярные цепочки поддерживают устойчивую масляную плёнку на движущихся деталях (масляный клин) на самых высоких оборотах и температурных нагрузках. При этом внутри двигатель остаётся чистым. А при переходе на «Ультру» с других смазок продукты износа вымываются уже после первой-второй замены.
На сегодняшний день « » - единственный производитель моторного масла из газа. Но возможно, что в ближайшее время на прилавках появится и ответ от конкурентов - ведущих нефтяных компаний.
Бодрого мотора и качественного масла!
Загрузка...