تبديل گاز به سوخت مايع يا Gas To Liquids، در واقع يك فرايند سه مرحلهاي است كه مرحلة نخست آن، تبديل گاز طبيعي متان به “گاز سنتز”، بوسيلة افزودن مقدار معتنابهي اكسيژن است. در مرحلة دوم، گاز سنتز به درون يك راكتور فيشر-تروپس، تزريق ميشود و در مجاورت كاتاليست مناسبي كه نوع آن بستگي به تكنولوژي مورد استفاده دارد، به هيدروكربن‌هاي مايع تبديل ميشود. در مرحلة سوم هيدروكربن‌هاي حاصله از طريق هيدروكراكينگ و هيدروايزومرينگ به سوخت مايع تبديل ميشوند. در راكتورFT، كاتاليستي به مصرف ميرسد كه تركيبي از كبالت، آلومينيوم، سيليس، منيزيم، زيركونيم يا تيتانيوم و اندكي نيكل است. تركيب دقيق اين عناصر در همه فرايندها يكسان نبوده و هر شركتي از تركيب خاص خود استفاده ميكند كه اين تركيبات محرمانه هستند.
هزينة سرمايهگذاري لازم براي يك كارخانةGTL عبارت است از فرايند تبديل گاز طبيعي به گاز سنتز كه 60% هزينه صرف آن ميشود، مرحلة تبديل گاز سنتز به هيدروكربن‌هاي مايع در راكتور ، 30% هزينه و مرحلة سوم هيدروكراگينگ و تبديل محصول به سوخت مايع10% هزينه را شامل ميشود.
كارخانةSMDS شركت شل در كشور مالزي يك مرحلة ديگر نيز به اين مراحل اضافه كرده است كه به ادعاي شركت شل با احتساب هزينة آن، هزينة سرمايهگذاري براي ايجاد ظرفيت معادل هر بشكه در روز، 25 الي30 هزار دلار افزايش مي‌يابد. اين مرحله شامل توليد برخي محصولات ويژه نظير پارافين با غلظت بالا است كه به قيمتي بالا در بازارهاي محدود به فروش ميرسد. سابقاً ميزان توليد اين گونه محصولات ويژه در كارخانههاي SMDS، تنها شرط سودآوري اين كارخانهها بوده است.
در كارخانههاي GTL دنيا، 80% محصول را انواع سوخت‌هاي مايع نظير گازوئيل و نفت سفيد و مابقي را نفت تشكيل ميدهد كه مادة ارزشمندي براي صنايع پتروشيمي است.
عوامل موثر بر سودآوري پروژههاي GTL
علاوه بر هزينههاي سرمايهگذاري اوليه، عوامل ديگري نيز هستند كه مقرون به صرفهبودن پروژههاي GTL را تعيين مي‌كنند. مدير كارخانه فرآورده‌هاي ميان تقطير از شركت SMDS، مهمترين اين عوامل را قيمت گاز در بازار، وضعيت بودجه دولتي در مكان فعاليت كارخانه، هزينههاي عملياتي جاري و سرانجام قيمت سوخت‌هاي سنتزي و گازوئيل و نفت مرغوب توليد شده در اين كارخانجات ميداند. عواملي نظير كيفيت گاز مصرفي و زمان كاركرد نيز بر سودآوري پروژه موثرند. در ذيل به شرح بيشتري از عوامل فوق ميپردازيم:
1- قيمت گاز طبيعي
چنانچه قيمت گاز مصرفي براي توليد سوخت مايع معادل50 سنت در هر ميليون بي.تي.يو باشد، سهم آن در هزينة تمام شدة هر بشكه سوخت مايع، به 5 دلار ميرسد. اين يك حساب تقريبي براي پروژههاي منطقة خاورميانه است. البته به نظر ميرسد كه بيشتر پروژه‌هايي كه در آينده احداث ميشوند، در مكان‌هايي قرار خواهند گرفت كه به گاز طبيعي با قيمت كمتر دسترسي خواهند داشت. يكي از اينگونه مكان‌ها حوزة گاز شمال قطر است. البته در اغلب موارد، گاز همراه، معمولاً مادة اولية ارزانتر براي صنايع GTL است زيرا توليد آن اجتناب ناپذير بوده و در صورتيكه فروخته نشود، توليد كننده براي پرهيز از پرداخت جريمههاي زيستمحيطي بابت سوزاندن آن، بايد هزينهاي حدود 30 سنت در هر ميليون بي.تي.يو را صرف تزريق دوباره آن به چاه كند.
2- بودجه و رژيم مالي دولت‌هاي مالك گاز
قوانين مالياتي در محل استقرار يك پروژة GTL، ميتواند نقش تعيين‌كنندهاي در سودآوري آن داشته باشد. در قراردادهاي اعطاي امتياز اكتشاف و توليد و يا قراردادهاي مشاركت در توليد كه در گذشته منعقد ميگرديده، غالباً در خصوص امكان بهرهبرداري تجارتي از گازهاي همراه، يا منابع مستقل گاز از حوزه‌هاي نفتي- گازي، پيشبيني لازم صورت مي‌گرفت. ضمناً مقرر ميگرديد كه شركت نفتي طرف قرارداد، هيچگونه حقي در زمينة اكتشاف گاز در كشورهاي ميزبان نداشته باشد و اين حق منحصراً از آن دولت محلي و يا شركت نفتي مربوطه باشد. بنابراين ارزش يك پروژةGTL به اين امر بستگي دارد كه امكان بهرهبرداري تجارتي گاز در قراردادهاي نفتي يا گازي بين شركت‌هاي نفتي خارجي و دولت ميزبان پيشبيني شده باشد.
3- هزينههاي عمليات جاري
شركت استات‌اويل و شركت ساسول هزينة عمليات جاري در يك پروژة GTL را ارائه دادهاند (جداول 1 و 2). يكي از مزاياي فرايند GTL، توليد گازوئيل با كيفيت نسبتا بالا است. ليكن براي استفاده از آن در خودروهاي ديزلي بايد تغييراتي در موتور خودرو داده شود. بنابراين براي اينكه اين گازوئيل در بازار به فروش برسد، بهترين راه در كوتاه مدت اين است كه آن را با گازوئيل حاصله از نفت خام مخلوط كرده و از اين طريق با بهبودي كه در نوع سوخت حاصل ميشود، ميتوان سوخت مزبور را به قيمتي بالاتر( تا 20% گرانتر در ايالات متحده آمريكا) به فروش رساند.
مدير بازاريابي سوخت‌هاي سنتزي شركت ساسول در اين باره معتقد است كه گازوئيل تركيبي فوق الذكر را ميتوان چند دلار در هر بشكه، گرانتر به فروش رساند ( اين چند دلار در شرايط مناسب ميتواند به 5 دلار هم برسد!).
4- كيفيت گاز
گاز طبيعي ايده‌ال براي مصرف در يك كارخانة GTL ترجيحاً بايد شيرين و عاري از مواد اضافه باشد. در صورتي كه گاز حاوي گوگرد باشد، بايد تمام گوگرد آن را قبل از استفاده جدا ساخت، البته وجود كربن را در گاز ميتوان تا حدودي تحمل كرد. كارشناسان شركت شل معتقدند كه ميزان CO2 موجود در گاز نبايد بيشتر از 5 درصد باشد، همچنين نيتروژن نيز بايد در صورت لزوم از گاز جدا شود كه اين امر بستگي به تكنولوژي به كار رفته در فرايند توليد گاز سنتز دارد. در اغلب فرايندها نيتروژن نقش چنداني ندارد اما در برخي از فرايندها مانند فرايندي كه در شركت سينتروليوم به كار ميرود به جاي بخار آب و اكسيژن هوا، از مخلوط اكسيژن و نيتروژن استفاده ميشود. مقرون به‌صرفه بودن اين امر به كيفيت گاز مصرفي بستگي دارد.
5- مدت زمان كاركرد سيستم
اين امر در واقع به معني ضريب بهرهبرداري از ظرفيت موجود است. شركت‌هايي كه در حال حاضر از تجربه عملي نسبتاً طولاني در زمينة تكنولوژي GTL برخوردار هستند، اين عامل را در سودآوري بسيار موثر مي‌دانند. با استانداردهاي موجود، چنانچه يك مجتمع توليد سوخت مايع از گاز، با ظرفيت 90درصد به فعاليت خود ادامه دهد، ميتوان عملكرد آن را از اين نقطه نظر مقرون به صرفه دانست.
برخي پروژههاي مطالعاتي در جهت كاهش هزينههايGTL
بدون شك توسعة تكنولوژي، نقش اساسي در كاهش هزينههاي GTL دارد ولذا طرحهاي مطالعاتي مختلفي در دنيا در اين زمينه در حال انجام است. به برخي از آنها در زير اشاره شده است:
1- اصلاح فرايندي
در ژوئن 1998، نتايج يك پروژة تحقيقاتي به رهبري شركت ملي گاز بريتانيا (BG) كه با حمايت مالي اتحادية اروپا ظرف مدت دو سال و نيم به انجام رسيده بود، منتشر شد. در اين تحقيق بر روي فرايند، اصلاحاتي انجام شد كه در زمينة پالايش گاز طبيعي و كاهش هزينة عمليات در راكتورهاي FT و فرايندهاي تبديل گاز به مايع سنتز شده، كاربرد دارد. 
2- تكنولوژي استفاده از غشاء سراميكي
اين پروژه در ايالات متحدة امريكا با كمك مالي وزارت انرژي اين كشور و با هزينهاي بالغ بر 84 ميليون دلار و ظرف مدت 8سال سرانجام سال گذشته به نتيجه رسيد. اين پروژة تحقيقاتي كه سرپرستي آن را شركت Air Products بر عهده داشت، مطالعهاي مفصل و دامنهدار پيرامون كاربرد تكنولوژي انتقال يوني غشاء سراميكي انجام داده بود كه هدف از آن، كاهش هزينة عمليات در مرحله تبديل گاز طبيعي به گاز سنتز مي‌با‌شد. تعداد زيادي از دانشگاه‌هاي آمريكايي و شركت‌هاي معروفي نظير آركو، شورون، نورسك هيدرو، مك درموت و غيره در اين پروژه مشاركت داشتند.
اين پروژه به موازات پروژة ديگري، تحت سرپرستي شركت بي‌پي انجام شد كه پيرامون همين موضوع به اجرا درآمده است. در پروژة تحقيقاتي مزبور تلاش شده است تا با آزمون مواد مختلف در فرايند توليد گاز سنتز، جنبههاي مهندسي و حتي فرايند ارزيابي شود.
به طور كلي، تحقيقات در زمينه غشاهاي سراميكي بسيار پر هزينه و وقت‌گير است و چندين سال طول ميكشد تا از نظر تجاري قابل بهرهبرداري باشد. اما به نظر ميرسد كه رمز كاهش هزينه توليد سوخت‌هاي سنتزي در همين پژوهشها نهفته باشد. وزارت انرژي ايالات متحده كه حمايت مالي مؤثري از اين گونه پژوهشها به عمل آورده است، در صدد است تا نتيجه اين پژوهشها، هزينة تبديل گاز طبيعي به گاز سنتز(پر هزينه ترين بخش از فرايند GTL) را حدود 25% كاهش دهد. آنچه در اين پژوهشها مدنظر است، پايين آوردن هزينة تامين اكسيژن خالص براي افزودن متان در فرايند تهية گاز سنتز است.
شركت Air Products مدعي است با تركيب عمليات واحد سازي هواي كرايوژنيك و واحد توليد گاز پرحرارت گاز سنتز ميتوان هزينة سرمايهگذاري اوليه براي پروژههاي GTL را بين 25 تا 50 درصد كاهش داد.
3- تبديل مستقيم
با پيشرفت تحقيقات در زمينه تكنولوژيهاي مختلف كه با GTL ارتباط دارند، در آينده امكان تبديل مستقيم گاز متان به فراورده‌هاي مايع، در يك مرحله فراهم خواهد شد. برخي از كارشناسان معتقدند با دستيابي به اين تكنولوژي ميتوان آن را جايگزين راكتورهاي FT ساخته و هزينة تبديل را تا 50 درصد كاهش داد. شركت آمريكايي كاتاليستا، در حال حاضر در اين زمينه پيشرو است و بخشي از هزينههاي تحقيقات اين شركت را كمپانيهاي ميتسوبيشي و پتروكانادا بر عهده دارند و شركت سينتروليوم به شرط برخورداري از حق انحصار فروش و بازاريابي اين تكنولوژي، حاضر به ارائه كمك مالي به اين تحقيقات شده است.
منبع: مجلة اقتصاد انرژي شمارة 5، با عنوان “GTL، راهكار‌ها و محدوديت‌ها”