1【原创】萨索故事（0） 85 橡树村 2007-07-13 01:44:17
煤化工是需要大规模资金支持的行业。煤化工技术的发展，也都是需要持续的高额投入的。所以，这种基础化工，基本上关键技术都掌握在发达国家手里，象德国，美国，英国，就是这个领域的领先者。
所以，南非这样一个偏远的，远离文明世界的，还是来自非洲的一个遥远的地方，能够产生世界领先的煤化工技术，并四处输出，实在是很罕见的。
这个企业，就是南非最大的化工企业萨索SASOL。
这个系列，争取介绍一下这个企业的发展历史，并借此介绍一下相关的煤化工常识。
文字是基于萨索的公开资料和我个人的经验。

我第一次去萨索讲课，是1999年，那个时候是油价低谷，原油价格跌到过每桶12美元，正是萨索赔钱的时候。我们去讲课，连简单的手指午餐都只给了一点点，根本不能果腹。那个时候也是萨索技术人员流失最厉害的时候，低于同行业的工资，在南非都缺乏竞争力，更不要说薪水高出好几倍的欧美同行。
不过现在不一样了，萨索目前不仅员工收入在南非的同类大公司里面位居前列，还在欧洲建立了研究中心，那钱花的，仿佛是白来的一样。我们再去那里，待遇自然完全不一样了。
不过才八年时间，变化的原因，就是油价涨了，萨索这个世界上唯一的煤液化的企业，终于依靠卖油也能赚钱了。

萨索的合成油目前供应南非29%的油品市场，有两百多种化学产品，是从煤炭生产到最终化学品销售一体的一个庞然大物，虽然比起欧美的大油品公司仍然还算一个小不点。
2006/7财年，萨索每股的利润达到了22。93兰特（目前汇率1美元大约折合7兰特），毛利润超过200亿兰特。对于一个年产量不过是六百多万吨油品和化学品的企业来讲，利润是非常可观的。萨索同时还有超过130亿兰特的对外投资项目在进行。

不过五十多年的路，走起来可是真不容易。





这个是SASOL的LOGO。

还有会动的



萨索的企业网站是链接出处


【原创】萨索故事（1）

煤液化的简单版本：
【原创】科普一下煤变油

关于替代能源的帖子：
【原创】生物能源
【半原创】煤液化与二战时期的日本
【半原创】生物丁醇
【半原创】石油没有了用什么
【原创】生物柴油
【原创】生物柴油的生产究竟合不合算？
关键词(Tags): 萨索 煤液化 南非
铁手 选转。MacArthur 荐,海天 荐,晨枫 荐,爱莲 荐,最后于2007-07-20 05:10:44改,共7次;

2开始给村长的萨索送花 2 荷子 2008-04-04 11:09:12
上回光顾看了，现在补上。
                                                                                                                                                                                    

2翻半天才翻出来，顶一下留个记号。 张家兄弟 2008-03-17 15:50:55

2老兄这一系列雄文 1 老马丁 2007-07-28 08:55:11
读下来真是长知识呀。下面准备写点啥？南非钻石工业？

3钻石工业咱不大懂 橡树村 2007-07-29 06:17:13
                                          
                          
还是找找化工的题目的好。

2【原创】萨索故事（38） 32 橡树村 2007-07-23 01:45:46
八十年代，和前面提到的壳牌和BP一样，有很多国际石油大公司加入了费托合成的研究，比如菲利普，美孚，挪威石油公司等等。他们的主要兴趣在于从天然气液化。

和煤炭液化相比，天然气液化的工艺要简单一些，投资也要低。当时天然气的开发比较热闹，现在已经开始工业化的液化天然气LNG，天然气液化等等都是那时候的研究结果。

天然气液化需要先把天然气变成合成气。这里面也有很多选择。

工业化最成熟的，是甲烷的水蒸气重整，反应是这样的：

CH4 + H2O -- CO + 3H2

这个方法，已经广泛应用于合成氨和甲醇生产，国内在七十年代也引进了一些装置，很成熟了。目前国内单位完成设计到主要设备建造都没有问题。可能规模大了的话，大型设备的制造还需要进口。具体的，也还有很多种工艺，我们这里不谈。

不过这个方法有个问题，就是氢比较多，对于费托合成，不是很合适。当然了，氢是好东西，总是能卖出去的。

还有一种重整，叫做二氧化碳重整。

CH4 + CO2 -- 2CO + 2H2

这个途径的好处是可以消耗二氧化碳，但是得到的合成气氢气少。这个工艺目前还不能说成熟。

用作费托合成最合适的重整方法，是部分氧化：

CH4 + 1/2O2 -- CO + 2H2

这样得到的就是正好的氢碳比例。这里面又分催化部分氧化和非催化部分氧化。国内也有类似的技术，主要用于焦炉煤气的处理。用于天然气的大规模生产还罕见。

随着天然气液化的研究，又有另外一种低温费托合成反应器流行了起来。

这个反应器，与固定流化床类似，只不过除了气固两相，还有液相。不是说流化床不能有液体么？你设计的时候允许有，其实就可以的。萨索选用的这个研究方向，反应器的名字叫做罩泡浆态床反应器，是三相流化床反应器的一种。简称，就叫浆态床反应器。

萨索可不是一开始就看上这么个家伙的。

我认识南非浆态床研究的开拓者。这个人在1980年代初期在南非的国家工业研究院领导费托合成的研究小组。他当时看上了浆态床，于是申请南非政府的资助，作了不少浆态床的探索性研究。到1980年代中期，这个题目需要作进一步的试验，他去找萨索寻求资助。这个时候萨索的主要方向，还在以煤为源头的化工方面，认为产品也主要是汽油，对于低温合成还没有引起足够重视。对低温合成感兴趣的，也把精力放在固定床反应器的放大上。所以萨索竟然回答，永远不会考虑浆态床反应器。这个题目也就停止了。

但是不久，萨索就意识到了浆态床反应器的发展前景，开始了这个领域的研究。

和流化床的技术改进不一样，浆态床反应器不是简单的列管式固定床的另一个反应器形式。这一次，要从催化剂设计开始了。

【原创】萨索故事（39）
关键词(Tags): 萨索 天然气液化 催化剂
最后于2007-07-23 23:35:22改,共2次;

3受益匪浅 1 四处晃荡 2007-07-23 10:00:30
您这系列可够强悍的，一路下来，都到38了，牛啊，一直在看，受益匪浅，多谢啊。

4多多挑毛病 1 橡树村 2007-07-23 23:05:22
                
我的化工是半路出家，生怕犯基本错误。
        

3能不能这样 2 乡间小径 2007-07-23 09:53:51
橡兄好文，学到不少关于煤化工的东西,送花一朵。忍不住冒个泡问一下：按方程式配平，是否可以按如下比例来生成合成气。
3CH4+2H2O+CO2-->4CO+8H2
这样一来, 可以不消耗氧气, 减少温室气体排放.不知有没有人做这方面研究?

最后于2007-07-23 09:58:53改,共1次;

4理论上是可行的 2 橡树村 2007-07-23 23:04:13
不过具体实行起来就有很多困难了。
可能水蒸气重整和二氧化碳重整的联合会方便一些，但是二氧化碳重整发展还不够成熟。
现在热门的是部分氧化。

3天然气液化不产生CO2 ? 1 蜡笔小新 2007-07-23 09:02:41

南非的天然气也不足，为啥要重视这个呢？

4天然气液化的确二氧化碳问题很轻 3 橡树村 2007-07-23 23:01:09
当然不会不排放二氧化碳，只要消耗能量就会排放一些。目前二氧化碳的政策，还不值得把二氧化碳回收放到工艺里面。

萨索当时已经打算输出技术了，而全世界热门的是天然气液化，所以当然要发挥自己的特长。实际上一直到中国追着萨索要技术，萨索才重新重视煤业化。

2【原创】萨索故事（37） 25 橡树村 2007-07-23 00:12:05
注：36的柴油部分补充了一些内容，所以固定床部分单独成章。同时补充一些内容。


还记得吗？萨索的固定床反应器就是生产柴油的。虽然得到的柴油不超过三分之一，但是得到的蜡可以通过裂解再生成汽油和柴油；必要的话，一些轻组分也可以通过寡聚得到柴油。这个反应器是否合适呢？

1955年建设的固定床反应器，单台反应器的生产能力，是日产500桶。别说与后来的日产两万桶的SAS相比小得可怜，就是比起八十年代CFB反应器日产6500桶，五十年代CFB日产2000桶的生产能力，这个反应器的生产能力也太小了一些。

化工都喜欢大家伙，那么，就放大吧。

固定床反应器的放大，想起来比较简单。前文讲过了，列管式固定床反应器每一个反应管就是个独立的反应器，放大的时候，增加反应管的数量就是了。从工艺角度来讲，这个东西放大比什么循环流化床固定流化床不知道要省心多少倍。

不过有个小问题，这个反应器有点重。萨索在1987年投产了有五千根反应管的列管式固定床反应器，生产能力达到了日产700桶。这个反应器直径五米，但是就已经超过1000吨的重量了。如果按照这个思路继续放大，将反应器建造到南非的运输极限，生产能力不过才3500桶，而重量却要5000吨以上。这样的家伙，显然从材料，机械加工，运输，吊装等等都会带来很多问题，实在不现实。并且反应器的造价也会很高。

于是萨索在1987年的反应器试车以后，就放弃了继续研发固定床反应器的思路。

当然萨索放弃了，不代表列管式固定床就没有前途。

固定床反应器的麻烦，在于反应管的直径太小，这样，单位体积的催化剂，所需要的反应管的重量就太大，从而带来麻烦。我们前面讲过，反应管的直径不能太大，因为直径大了，反应放的热就排不出去，导致反应管中心的催化剂超温，得到不希望的产物，也会影响催化剂的使用寿命。

壳牌使用了另外的解决方法，采用了类似的结构的喷淋床反应器，就是依靠液体从反应器顶部向反应管喷淋来使得催化剂浸泡在液体里面，流动的液体和气体相比，能够带走更多的热量，从而解决了散热问题，使得反应管的直径加大，从而可以增加反应器的生产能力。

壳牌的喷淋床反应器1990年代初在马来西亚用于天然气液化生产，单台反应器生产能力超过日产3000桶。设计的时候，壳牌使用的工艺与萨索的有很大不同，企业可以有两种操作模式，一个是以柴油为主，一个是以蜡产品为主。

这个厂子在最初几年运行一直不好，1999年更是遭受了一场大火，损失惨重，很多主要设备被毁。但是2002年以后，这家企业一切都正常了起来，运行也开始稳定，当然，油价高了，也开始赚钱。2004年雅典奥运会上壳牌推出的清洁柴油，就是这家企业的产品。


Shell在马来西亚Bintulu的GTL厂


2006年，壳牌公布了新的喷淋固定床反应器的一些设计参数，在两千吨的重量下，可以把生产能力达到日产19000桶。这是非常有吸引力的。这个反应器可能会首先用于壳牌在卡塔尔的天然气液化项目。目前这个项目还在进行基础设计工作，进行基础设计的，是KBR公司的英国分公司。KBR公司在GTL领域非常厉害，萨索在尼日利亚的GTL项目，EPC总包商就是KBR的美国公司。

国内也对壳牌的这个技术感兴趣。神华集团控股的宁夏煤业集团在于萨索谈判引进萨索技术的同时，也在于壳牌谈判引进这个技术。

目前壳牌是萨索在天然气液化领域最强劲的竞争对手。

其他石油公司也有时用固定床费托合成反应器的，比如BP。BP在阿拉斯加建了天然气液化的实验厂，从公开的资料来看，使用的也是固定床技术，但是技术细节没有公布。

BP在阿拉斯加的GTL实验装置


【原创】萨索故事（38）
关键词(Tags): 萨索 固定床 壳牌
爱莲 荐,最后于2007-07-23 01:46:26改,共4次;

3哈哈，鲜花得宝。 1 蜡笔小新 2007-07-23 08:56:51
恭喜：意外获得【西西河通宝】一枚
鲜花已经成功送出。
此次送花为【有效送花赞扬，涨乐善、声望】

2【原创】萨索故事（36） 34 橡树村 2007-07-22 05:58:16
柴油呢？柴油发动机的点燃过程，是在气缸中压缩，燃料在里面就被加压，加热，然后达到燃点，燃料自己燃烧，从而推动发动机做功。所以柴油机里面是没有火花塞的。

由于需要燃料自燃，对于使用的燃料来讲，就需要结构不稳定的燃料，也就是说，燃料里面的直链越多越好。费托合成得到的柴油组分，就基本上全是直链的。由于费托反应本身有一定温度压力，在反应的时候，会出现一些异构化，就是生成一些支链烃，但是这个比例比较低。

衡量柴油的自燃能力的指标，叫做十六烷值。正十六烷具有很高的自燃能力，所以就把纯的正十六烷的十六烷值定义为100，其他的成分，按照其自燃能力与正十六烷的比较，得到相应的正十六烷值。实际上，柴油里面的十六烷含量并不多。

十六烷值cetane这个数字也是越高越好。目前传统石油得到的柴油的十六烷值是在45左右，费托合成得到的柴油，十六烷值可以达到六十几，是非常优秀的柴油原料。

可惜由于费托合成柴油比例太小，现在的柴油发动机还不能充分发挥这么好的柴油的特点，否则就可以进一步提高压缩比，降低油耗。不过呢，至少费托合成柴油可以作为高品质油与低品质油掺杂使用，从而降低柴油加工成本。

费托合成得到的油品还非常干净。由于在合成油的过程中已经把杂质基本上除掉了，油品就非常的干净，硫含量可以达到百万分之一以下，比目前最好的硫含量标准也要低上个数量级。燃料里面的硫的排放是比温室气体严重得多的一个污染物。燃烧之后，硫在车辆尾气里面的存在形式是二氧化硫。二氧化硫本身有毒，但是由于浓度比较低，倒没有太严重的毒害作用，但是空气里面有水，特别是下雨的时候，如果二氧化硫含量高，就会与水形成硫酸，这就是酸雨的一个重要来源。酸雨有非常直接的危害。所以硫含量的控制要比温室气体排放控制还要紧迫。

硫对于发动机本身也有危害。油里面或多或少的都会有一些水，硫会和水反应形成酸，从而腐蚀发动机，降低发动机寿命。目前很多高档的柴油车，都是坚决不能使用高硫含量的柴油的，否则发动机寿命大大降低。

目前使用的柴油，硫含量有越来越严格的趋势，这个时候，合成油的优势就显出来了。

传统方法得到的液体油，里面都是含有不同程度的硫的。从液体里面除硫，要比从气体里面除硫难很多，消耗更过的能量，需要更多的投资。这也就是为什么低硫燃料要比高硫燃料贵的原因。费托合成油的硫含量极低，在实际应用中，经常作为传统油品的高品质调和油来使用，从而降低传统油品处理成本。

费托合成得到的油品，油里面的芳香烃含量也很低。柴油里面的芳香烃是柴油发动机排放的黑色颗粒的主要来源，芳香烃含量少了，柴油排放的颗粒物就会减少。这样，费托合成得到的油品，燃烧起来就更加干净。同时，燃烧生成颗粒物就浪费了燃料中的碳，减少颗粒物排放，还可以提高燃烧效率，这是一举两得的事情。

使用费托合成得到的柴油，尾气中的总烃含量和一氧化碳含量也比较低。

费托合成柴油有个缺点，就是凝点比较高。凝点是油品降温降到不能流动时候的温度。凝点高，那么这个油就不能在温度低的情况下使用。这可是大麻烦。直接合成出来的费托合成柴油，凝点是高于摄氏零度的，在略微寒冷的地方就无法使用。不过这是有办法解决的。通过处理，牺牲一点十六烷值，或者使用一些添加剂，就可以降低凝点。从技术上讲，将费托合成柴油处理到可以在大部分地区的冬天使用是可以的。当然这会增加费托合成柴油的一些成本。

还有呢，费托合成得到的柴油的密度稍微有一点低。一般的柴油的密度在每升0.8-0.85公斤之间，费托合成得到的柴油的密度小于0.8，很多时候只有0.7多一点，经过一些简单处理之后，密度可以提高，但是很难提高到0.8。

密度低有什么影响呢？油箱是有一定的体积的，油品的密度低了，所携带的油的质量就少了。而且加油的时候，计价单位是升，密度低了，所加的油的质量就少了，这样就需要消耗更多的燃料。的确，使用费托合成油的油耗，要比传统柴油高了一两个百分点。

不过总的来说，合成柴油的优点多多，是很有推广前途的。壳牌在2004年雅典奥林匹克运动会期间就曾经大力推广其在马来西亚的天然气液化工厂生产的费托合成柴油。


费托合成油品和传统燃料的排放比较


【原创】萨索故事（37）

关键词(Tags): 柴油 萨索
最后于2007-07-23 00:58:42改,共4次;

3十六烷值和柴油车屁股后面的黑烟有关系吗? 2 蜡笔小新 2007-07-22 20:48:30

国内经常看到很多柴油车屁都冒黑烟，国外好像不常见。

能不能在解释一下图，字太小看不清

4颗粒物和芳香烃含量有关 1 橡树村 2007-07-22 23:24:05
柴油这部分我要补充一些资料，重写。

2【原创】萨索故事（35） 29 橡树村 2007-07-22 05:52:51
大约从八十年代开始，由于石油危机的影响，欧美主要国家开始研究节能技术。柴油由于单位体积提供的能量高于汽油，燃烧效率也高，开始得到主要发达国家的青睐。特别是八十年代后期开始，降低二氧化碳排放成了人们的话题，柴油的低二氧化碳排放量就更受人喜欢了。这样，柴油逐渐地重要了起来。

虽然到目前为止，也只有在欧洲柴油的使用量超过了汽油，但是从全世界的范围看，这个趋势是不可阻止的了。

萨索Secunda厂区是以汽油为主要产品的，柴油的比例很低，显然不适应这个要求，这就需要萨索开发适合大规模生产的柴油生产工艺。

其实费托合成得到的合成油，本来就是非常优秀的柴油原料。

使用汽油的一般都是奥图发动机，使用的点火方式是点燃式。简单的说，就是汽油进入了汽缸以后，被发动机压缩，达到一定的温度和压力，然后点火，使得汽油燃烧提供能量。这样的工作方式，就要求燃油不能自己在点火之前燃烧，这样就要求燃油尽可能的稳定。评价这个稳定性的指标，叫做辛烷值。平常加油的时候，说的多少多少号的油，那个多少号，实际上就是说的这个辛烷值。

显然，辛烷值越高，就可以使用更高的压缩比，就可能设计更稳定运行的发动机，从而提高能量效率。

什么样的油品稳定性高呢？分子结构越稳定，稳定性就越高。这样，就要求分子尽可能的结果复杂一点。烃分子的骨架结构是由碳原子组成的链子，我们叫它碳链。碳链可以是直的，也可以是枝枝杈杈的。哪一种更稳定呢？枝杈越多的越稳定。也就是说，支链多的，分子稳定，辛烷值就高；质链多的，分子就不稳定，辛烷值就低。辛烷值越高越好。

辛烷值的标准，是以异辛烷（异辛烷有很多种，这里面使用的是2,2,4-三甲基戊烷，就是主碳链的长度是5，碳链按照1，2，3，4，5编号，在2位上有两个甲基，在4位上有1个甲基）和正庚烷（直链的碳七）的混合物为标准的。比如辛烷值90就相当于这个燃料的自燃程度90%体积的异辛烷与10%的正庚烷混合物相当。

费托合成反应，能形成各种分子量的烃，也就是生成了不同长短链长的烃。现在基本公认了，长链的烃，是由短链的烃一个碳一个碳加出来的。也就是说，费托反应先要碳一，然后生成碳二，然后生成碳三，碳数一个一个地增加上去。这样的结果，得到的基本上都是直链的烃。就是说，费托合成得到的直接产品，辛烷值就很低。

有多低呢？费托合成得到的石脑油组分，辛烷值仅有二十几，可没人敢把这个往汽油发动机里面放，很快就会把发动机毁了。怎么办呢？就需要烷基化，异构化，芳构化。烷基化，就是要把组分中的不饱和的部分加氢饱和；异构化，就是把直链的烃变成支链的烃，这个反应需要温度，需要催化剂。芳构化呢，就是把直链烃变成环状的烃，这也需要温度，需要催化剂。这都是要消耗能量的，也需要这方面的设备投资等等。从费托合成得到的产品生产汽油是很麻烦的。

不过，虽然这个组分生产汽油很麻烦，但是费托合成得到的石脑油却是裂解生产乙烯丙烯的好原料，所以目前的趋势，这个组分的产品更加合适用于生产乙烯丙烯。


【原创】萨索故事（36）
关键词(Tags): 萨索 汽油
最后于2007-07-22 23:43:40改,共2次;