Переработка газа

Одной из проблем, возникающих при добыче нефти, является утилизация попутного газа. Этот продукт содержится в самой нефти и составляет газовую шапку месторождений. 

Еще в середине прошлого века переработка попутного газа в местах залегания нефти считалась нерентабельной, он по большей части просто сжигался в факелах. В настоящее время подход существенно изменился. До 82,5 % ПНГ перерабатывается и только 17,5 % сжигается на местах. Однако, учитывая масштабы добычи нефти в Российской федерации, ежегодно в факелах сгорает около 6 млрд. м. куб. ценного не восполняемого сырья.  Помимо потерь сырьевого ресурса, продукты сгорания загрязняют атмосферу и усиливают парниковый эффект, за счет увеличения выбросов углекислого газа. Согласно международным соглашениям РФ обязана довести объемы безопасной утилизации ПНГ до 95 %.

Процесс переработки нефти начинается на месторождении. Нефтедобывающее предприятие – это крупный объект, имеющий в своем составе установки комплексной подготовки нефти (УКПН). В результате технологической очистки нефти, в качестве побочного продукта отделяются легкие углеводороды, образующие попутные нефтяные газы. Состав этих газов зависит от исходного сырья и несколько отличается по типамместорождений.

Способы переработки попутного газа следующие:  • использование ПНГ в качестве сырья для нефтехимии;  • получение сжиженного углеводородного газа (СУГ);  • обеспечение электроэнергией и топливом инфраструктуры добычи нефти (первичные энергоресурсы);  • внедрение технологий GTL (газ в жидкость), выработка синтетического жидкого топлива (СЖТ);  • повышение отдачи от месторождений нефти путем закачки в пласт нефтяного газа.

Из перечисленного списка первые три способа являются наиболее приемлемыми. Основная часть попутных нефтяных газов использована на газоперерабатывающих заводах (43,6%), доля сырья для производства электроэнергии на ГРЭС составила (39,3%), обеспечение жизнедеятельности инфраструктур на месте добычи нефти еще 17,1%.

В природном газе содержатся углеводороды с небольшой отно­сительной молекулярной массой. Он имеет следующий примерный состав (по объему): 80...90% метана, 2...3% его ближайших го­мологов — этана, пропана, бутана и небольшое содержание при­месей — сероводорода, азота, благородных газов, оксида углерода (IV) и паров воды. Так, например, газ Ставропольского месторож­дения содержит 97,7% метана и 2,3% прочих газов, газ Саратов­ского месторождения—93,4% метана, 3,6% этана, пропана, бу­тана и 3% негорючих газов.

К природным газам относятся и так называемые попутные газы, которые обычно растворены в нефти и выделяются при ее добыче. В попутных газах содержится меньше метана, но больше этана, пропана, бутана и высших углеводородов. Кроме того, в них присутствуют в основном те же примеси, что и в других природных газах, не связанных с залежами нефти, а именно: сероводород, азот, благородные газы, пары воды, углекислый газ.

Раньше попутные газы не находили применения и при добыче нефти и сжигались факельным способом. В настоящее время их стремятся улавливать и использовать как в качестве топлива, так и главным образом в качестве ценного химического сырья. Из попутных газов, а также газов крекинга нефти путем перегонки при низких температурах получают индивидуальные углеводо­роды. Из пропана и бутана путем дегидрирования получают непре­дельные углеводороды — пропилен, бутилен и бутадиен, из кото­рых затем синтезируют каучуки и пластмассы.

Природный газ широко используют как дешевое топливо с вы­сокой теплотворной способностью (при сжигании 1м3выделяется до 54400кДж). Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Кроме того, природный газ служит ценным сырьем для химической промышленности.

Разработано много способов переработки природных газов. Главная задача этой переработки — превращение предельных угле­водородов в более активные — непредельные, которые затем пере­водят в синтетические полимеры (каучук, пластмассы). Кроме того, окислением углеводородов получают органические кислоты, спирты и другие продукты.

В последние годы значительно возросло производство газов путем переработки каменных углей, торфа и сланцев. Уголь, так же как и природные газы и нефть, является источником энергии и ценным химическим сырьем.

Основной проблемой использования попутного нефтяного газа является наличие транспортных сетей. Если имеется газопровод, то продукты перекачиваются далее потребителю, в противном случае – используются для местных нужд. Как и всякое горючее вещество ПНГ пожаро- и взрывоопасен. Он более тяжелый, чем воздух, поэтому при утечках скапливается в низинах, что может привести к взрыву с серьезными последствиями.

В зависимости от степени переработки ПНГ получают «сухой» газ, близкий по составу с природным и комплекс ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов). Более глубокие технологии предусматривают выработку помимо «сухого» газа и этана, сжиженный углеводородный газ (СУГ), стабильный газовый бензин (СГБ) и т.д.

Одним из способов увеличения использования ПНГ на местах является применение блочных комплексов очистки попутного газа, которые представляют собой мобильные установки, доставляемые непосредственно на площадку месторождения. Их назначение: переработка попутного и природного газа в низконапорных и небольших месторождениях, там, где нерентабельно строительство крупных комплексов. На одной площадке могут быть смонтированы несколько установок, работающих параллельно. При необходимости они могут быть быстро передислоцированы на другое место.

Технологии GTL только начинают внедряться на зарубежных нефтепромыслах. Требуется отработка техпроцессов для их рентабельного использования.

Наиболее распространена закачка попутных нефтяных газов обратно в нефтяной пласт. Это увеличивает отдачу сырой нефти на месторождении. Среди практикуемых способов наиболее прогрессивным считается сайклинг-процесс, при котором часть ПНГ сжигается в электростанциях, а в нефтяной пласт поступают дымовые газы. В РФ такой способ в настоящее время не применяется.