تكنولوجيا متطورة لتحويل الغاز إلى نفط

ويواجه منتجو الغاز الطبيعي تحديات متنامية وصعوبات في انتاج احتياطيات الغاز بطرق اقتصادية مجدية . وفي العقد الماضي قفزت احتياطيات الغاز العالمية بنسبة اعلى من 30% لتصل الى 5300 ترليون قدم مكعب وحوالي 2800 ترليون قدم مكعب من هذه الكمية غير مطلوبة وغير مستفاد منها حاليا ، ومن غير المتوقع ان يحتاج اليها في المستقبل المنظور . فرغم استمرار تنامي الطلب العالمي على الغاز الا ان تضاعف الموارد وتعاظم الاكتشافات زاد من الفائض وعما يمكن أن تستوعبه السوق العالية في الوقت الراهن.

كما يواجه عدد من المنتجين معوقات كبيرة في طريق تسويق وترويج انتاجهم من الغاز. فعلى سبيل المثال تتواجد احتياطيات كبيرة من الغاز في مناطق نائية وبعيدة جدا عن مراكز الكثافة السكانية مما يجعل توصيلها عن طريق خطوط الأنابيب غير مجد اقتصاديا.

طرق الاستفادة من فائض الغاز الطبيعي :

1. بواسطة مشاريع اسالة الغاز الطبيعي (ارتفاع تكلفة المشاريع والنقل )

2. بواسطة انتاج غاز الميثانول .( ومع أن مشاريع الميثانول اتاحت فرصا مناسبة واقتصادية لمنتجي النفط والغاز من المناطق النائية عن مراكز الصناعة والاستهلاك الا ان التكنولوجيا الجديدة (Fischer-Tropsch F-T ) و (Gas Cat) توفر خيارا متطورا وافضل من الناحية الاقتصادية للاستفادة من احتياطيات الغاز الطبيعي .

3. تكنولوجيا (Fischer-Tropsch F-T )

قام بتطوير تكنولوجيا (F-T) لأول مرة في عام 1920 ، اثنان من الكيميائيين الألمان (Hans Fischer) و (Franz Tropsch ) واشتملت المعالجة حينها على انتاج كيماويات ووقود مشابه للوقود البترولي من غاز مصنع ومكون في الغالب من أول أكسيد الكربون والهيدروجين وتتكون عملية المعالجة الأساسية من خطوتين :

1. توليد الغاز المصنع : معالجة مواد كربونية مثل الفحم أو الغاز الطبيعي ببعض المزيج من البخار والهواء أو الأكسجين لانتاج الغاز المصنع .

2. انتاج السوائل : يحول الغاز المصنع الى سائل هيدروكربوني أثناء التقائه بالمادة الحفازة والتي غالبا ما تكون مصنوعة من الفولاذ أو الكوبلت. وعند إتمام عملية التفاعل يمكن فصل السوائل الناتجة من العملية ومعالجتها وتثبيتها لاستخدامها كوقود مواصلات.

ومن مزايا هذه العملية ، إنتاج المصنع مكثفات وسيطة لا تحتوي على الكبريت او أي مواد فلزية وخالية تقريبا من العطريات مما يجعل احتراقها نظيفا جدا. ولذلك يتميز الوقود المنتج بطريقة (F-T ) نقيا بأسعاره التنافسية وخاصة عندما تتطلب تشريعات جودة الهواء انبعاثات منخفضة من وسائل المواصلات.

4. المعالجة باستخدام طريقة (Gas Cat)

في هذه العملية يمرر الغاز الطبيعي والأكسجين في برج التقطير لانتاج الغاز المصنع ، ويحتاج المصنع الذي ينتج 30,000 برميل في اليوم من وقود المواصلات الى 500 مليون قدم مكعب يوميا من الغاز الطبيعي. وتصل نسبة التحويل في هذه العملية الى 60% كمحصلة للوحدات الحرارية.

وبعد ذلك يمرر الغاز الاصطناعي الى برج التفاعل حيث يتصاعد خلال جزيئات المادة الحفازة على شكل فقاعات. ويتم التخلص من الحرارة المتولدة خلال ملفات التبريد وتستغل هذه الحرارة لتلبية متطلبات الطاقة الأخرى قي المصنع. ومع استمرار عملية التحويل، يسحب الوقود السائل من برج التفاعل وتتم عملية الفصل والتثبيت والتخزين بالطرق المعتادة. وتختلف مواصفات المنتج حسب ظروف الإنتاج إلا أن المواصفات المعتادة كتالي:

• %50 مكثفات متوسطة عالية الجودة وخالية من الكبريت والفلزات والفطريات .

• %20 من النافثا.

أما الماء الذي ينتج على الهامش فيمكن معالجته وتحويله الى ماء صالح للشرب بتكلفة قليلة جدا.

المواد الحفازة

إن أساس الجدوى الاقتصادي لطريقة المعالجة (Gas Cat) هي المواد الحفازة المطورة. فالوحدات التي تستخدم المواد الحفازة المطورة تتميز بانخفاض استثماراتها الأساسية وتكاليفها التشغيلية بالمقارنة مع الوحدات التي تستخدم المواد الحفازة المصنوعة من الفولاذ وذلك لأنها تستغني عن دورة ثاني أكسيد الكربون . بالإضافة الى ذلك فإن المميزات الأخرى للمواد الحفازة المطورة تشتمل على:

1. عمر تشغيلي أطول عشر مرات من العمر التشغيلي للمحفزات ذات الأساس الفولاذي وأطول خمس مرات من عمر المحفزات ذات الأساس التيتاني.

2. نشاط يزيد أربع مرات عن محفزات التيتانيوم المدعومة بالكوبلت بأكثر من %50 عن محفزات السيليكا والكوبلت .

3. سعر ارخص من محفزات التيتانيوم المدعوم بالكوبلت.

وبالإضافة الى وجود المواد المنتجة يمكن استخدامها المادة الحفازة (Gas Cat) لفترة أطول من المحفزات الأخرى . وهذه الخاصية مهمة بالنسبة للمصانع التجارية الكبيرة لتحقيق الاستفادة القصوى من تكنولوجيا برج التفاعل ذي المادة الهلامية ، حيث إن بيئة التفاعل أكثر اضطرابا مما هي عليه في عمود التفاعل ذي السطح الثابت . كما أن إعادة إنتاج المادة الحفازة (Gas Cat) أفضل بكثير من إعادة إنتاج المواد الحفازة الأخرى.

الجدوى الاقتصادية لطريقة (Gas Cat )

تبحث شركة ويليمز إنترناشيونال حاليا عدة فرص لترخيص استخدام المادة الحفازة (Gas Cat) ، كما تدرس عدة عروض للمشاركة في الاستثمار في مصانع جديدة . وتوصلت الشركة مع شركة (BVPI) إلى تحديد الفوائد التجارية من وراء استخدام (Gas Cat).

ويبلغ الاستثمار الابتدائي في مصنع بطاقة 50,000 برميل يوميا حوالي 945 مليون دولار بما يعادل 18,900 دولار يوميا . وبهذه التكلفة يمكن إن يكون الإنتاج من هذا المصنع مجديا إذا ما وصل سعر برميل النفط إلى 16 أو 17 دولار للبرميل مما يشكل تطورا ملحوظا بالنسبة لتكاليف التقنيات الموجدة حاليا .

كما أن التكلفة الرأسمالية للمصنع بالدولار للبرميل يوميا يمكن أن تنخفض بشكل كبير بزيادة طاقة المصنع كما هو موضح في الشكل رقم 2 . إذ تنخفض كلفة المصنع الذي ينتج 100,000 برميل يوميا من الوقود إلى أقل من 15,000 دولار في اليوم للبرميل. وبوسع المصانع الصغيرة التي تصل طاقتها إلى 30,000 برميل يوميا أن تحقق مردودا ماليا جيدا بالنسبة لكلفة رأس المال . وعلى وجه العموم تتغير اقتصاديات المشاريع بتغير الموقع والبنية التحتية المتوفرة وتكاليف الغاز واسعار المنتوجات.

وتدرس شركتا وليمز و (BVPI) حاليا عدة خيارات للتوسعة لاستعراض جدوى هذه التكنولوجيا كخطوة أخيرة قبل تسويقها تجاريا . وهما الآن في مرحلة التصميم لمصنع تجريبي.

تأثير هذه التكنولوجيا

على صعيد السوائل ، فإن منتوجات (F-T) سوف تتنافس مباشرة مع المقطرات المتوسطة المستخلصة من النفط الخام.كما أن إنتاج سوائل (F-T) العالمية الجودة سيلبي جزءا من الطلب العالمي المتزايد على وقود المواصلات النظيف والملائم للبيئة . ومن المتوقع أن تعوض هذه التكنولوجيا عن الاستثمارات الجديدة في مصافي النفط لإنتاج الوقود المطور.

وعلى صعيد الغاز ، فيمكن استخدام (Gas Cat) لتحويل مصادر الغاز المعزولة والتي كانت تصنف على ليست ذات قيمة لا يمكن تطويرها إلى احتياطيات مؤكدة وذات جدوى اقتصادية . كما توفر هذه التكنولوجيا إمكانية استغلال المصادر البترولية الأخرى عن طريق استغلال الغاز الطبيعي المصاحب. وباستبعاد التكلفة الباهظة التكاليف لنقل الغاز الطبيعي المسال فإن تكنولوجيا (Gas Cat) سوف تفتح الباب أمام المزيد من نشاطات الاستكشاف في المناطق النائية والمعزولة والتي من المجدي الاستكشاف والتنقيب فيها سابقا.

على العموم تمثل طريقة (Gas Cat -F-T) نقلة نوعية في التكنولوجيا تحويل الغاز الى نفط.

اعداد م/ عارف سمان