Переработка природного газа

Содержание

Что такое природный газ?

Природный газ представляет собой смесь газов, образовавшихся в результате анаэробного разложения органических веществ в недрах земли, тем самым относясь к группе осадочных горных пород и являясь полезным ископаемым. В условиях залегания в недрах земли или в пластовых условиях природный газ находится в газообразном состоянии в виде отдельных газовых скоплений – залежей либо в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, а также в растворенном состоянии в нефти или в воде.

В нормальных условиях, предусматривающих 101,325кПа и +200С, природный газ находится в исключительно газообразном состоянии, тогда как в других условиях может иметь кристаллическую форму в виде естественных газогидратов. Еще в 1813 году ученый–химик сэр Гемфри Дэви сделал вывод на основе своих анализов относительно того, что рудничный газ представляет собой смесь метана с небольшим содержанием азота N2 и углекислого газа СО2, что делает его качественно идентичным тому, что выделяется из болот.

Подготовка природного газа к транспортировке

Поступающий из скважин природный газ требуется подготовить перед отправкой непосредственному потребителю в виде химических заводов, котельных, теплоэлектроцентралей и городской газовой сети. Это обусловливается наличием в его составе, помимо целевых компонентов, различающихся по типу для различных потребителей, также и различных примесей, которые способны затруднить как транспортировку, так и последующее применение газа.

Например, содержащиеся в газе пары воды в определенных условиях провоцируют образование гидратов или конденсата, впоследствии скапливающегося в местах изгибов трубопроводов и тем самым затрудняя продвижение по магистрали газа. Кроме того, сероводород провоцирует ускоренное образование коррозии в газовом оборудовании, в частности в трубопроводах емкостях теплообменников и прочее. Кроме подготовки газа также предусматривается обязательная подготовка трубопровода, в большинстве случаев обеспечиваемая посредством специальных азотных установок, применяемых для создания в трубопроводе инертной среды.

В настоящее время, подготовка газа осуществляется по различным схемам, одна из которых предусматривает сооружение в непосредственной близости от месторождения газа специальной установки комплексной подготовки газа – УКПГ, осуществляющей очистку и сушку газа в специальных абсорбционных колоннах. В настоящее время данная схема очистки газа применяется на Уренгойском месторождении. В том случае, если в составе газа содержатся в большом количестве сероводород или гелий, его очистка осуществляется на специализированных газоперерабатывающих заводах, извлекающих из газа серу и гелий. Подобный опыт очистки газа имеется на Оренбургском месторождении.

Транспортировка природного газа

1. По газопроводу

В современных реалиях основным методом транспортировки газа к непосредственному потребителю является трубопроводный, предусматривающий транспортировку газа под давлением 75 атмосфер по трубам диаметром 1,4м. По мере продвижения по трубам газ теряет потенциальную энергию за счет силы трения между газом и стенкой трубы, а также за счет силы трения между слоями газа с потерей энергии, рассеивающейся в виде тепла.

Именно поэтому трубопровод оснащается через определенные промежутки специальными компрессорными станциями – КС, осуществляющими дожим газа до давления от 55 до 120 атмосфер, с последующим охлаждением. Строительство и обслуживание газового трубопровода предусматривает более чем высокие финансовые затраты, с оговоркой на то, что в современных реалиях данный метод транспортировки газа на короткие и средние расстояния остается самым дешевым и, соответственно, целесообразным с точки зрения начальных капиталовложений и организации.

2. С помощью танкеров-газовозов

В настоящее время кроме трубопроводной транспортировки широко используется метод доставки газа по месту назначения посредством специальных танкеров – газовозов, конструктивно представляющих собой специальные суда, которые осуществляют транспортировку газа в сжиженном состоянии в специальных изотермических емкостях в условиях низких температур уровнем от –600С до –500С (иногда ниже). Сжижение газа осуществляется методом охлаждения в условиях повышенного давления, с учетом того, что данный метод обеспечивает степень сжатия газа до 600 раз, в зависимости от потребностей.

Транспортировка газа посредством танкеров–газовозов предусматривает прокладку газопровода непосредственно от месторождения газа до ближайшего морского побережья, а также строительство на берегу терминала, обеспечивающего сжижение газа и закачку на танкеры, которые также должны иметься в наличие у организатора данного предприятия. Следует отметить, что строительство спецтерминала обходится значительно дешевле, чем обычного порта. Стандартная вместительность современных танкеров–газовозов составляет от 150 до 250 тысяч кубических метров, в зависимости от типа судна.

В настоящее время данный метод транспортировки газа является более экономичным, в отличие от трубопроводного, начиная с дистанций до непосредственного потребителя 2–3 тысячи километров, так как предусматривает основные финансовые затраты не на транспортировку а на погрузочно–разгрузочные работы. Но в отличие от трубопроводного метода предусматривает более высокие начальные капиталовложения в инфраструктуру. В качестве преимущества танкерного метода транспортировки газа можно также считать более высокий уровень безопасности, так как при перевозке и хранении сжиженный газ значительно безопаснее, нежели в сжатом виде.

По данным статистики международные поставки газа по трубопроводам составили 502 миллиарда кубических метров, и в сжиженном виде – 178 миллиардов кубических метров.

Другие методы транспортировки

В настоящее время также существуют и другие методы транспортировки газа, и в частности посредством железнодорожных цистерн, соответственно, в сжиженном состоянии. Также существовали проекты транспортировки газа посредством дирижаблей или в газогидратном состоянии, которые по ряду причин так и не нашли применения.

Экология

Способы переработки природного газа на заводе фото

В плане экологической безопасности природный газ представляет собой самый чистый вид органического топлива, так как в процессе горения из него выделяется минимальное количество вредных веществ в отличие от других видов топлива. Несмотря на это сожженное за предыдущие 50 лет человечеством огромное количество топлива, и в том числе природного газа, стало причиной незначительного увеличения содержания углекислого газа в атмосфере, также являющегося парниковым газом. В настоящее время на данном основании многие ученые предполагают риск возникновения парникового эффекта с последующим значительным потеплением климата.

Результатом чего в 1997 году стало подписание большинством стран мира Киотского протокола относительно ограничения парникового эффекта. В настоящее время к данному протоколу присоединилось 181 мировая держава, на долю которых приходится более 61% общемировых выбросов в атмосферу вредных веществ. На следующем этапе последовало внедрение в жизнь негласной глобальной альтернативной программы, целью которой являлось ускорение преодоления последствий техноэкологического кризиса. В основе данной программы заложено установление адекватного ценообразования на энергоносители, в зависимости от их топливной калорийности, с учетом определения стоимости, исходя из стоимости получаемой энергии на конечном потреблении из единицы измерения энергоносителя.

Зачем надо перерабатывать газ?

Образование природного газа приходится на каменноугольный период, то есть на период формирования угольных пластов и нефтеносных горизонтов. По своему составу природный газ является неоднородным и включает в себя следующие компоненты: пропан, бутан, метан, эталон и прочие примеси, из расчета, что содержание метана в природном газе варьируется от 70 до 99% (примерно).

Способы переработки природного газа предусматривают первичную стадию – осушение с целью извлечения из газовой фракции паров воды и серы (H2

Способы переработки природного газа

Все существующие способы переработки природного газа базируются на процессах каталитического синтеза с получением из основного компонента природного газа метана водорода. В силу того, что водород не представляет собой широковостребованный в химической промышленности продукт, в большей мере он используется в качестве сырья для получения аммиака, в свою очередь являющегося более чем востребованным сырьем в той же химической промышленности.

Объяснением тому может служить получение из аммиака таких химических веществ как:

  • Азотная кислота;
  • Нитрат аммония, использующийся как для производства удобрений, так и взрывчатых веществ,
  • Анилин, являющийся основой для производства красителей.
  • Метанол производят методом синтеза из окиси углерода и водорода, который является одним из основных компонентов различных химических производств,
  • Этан, являющийся вторым по значению компонентом природного газа, который служит основой для производства пластмасс.