Что такое природный газ?
Не существует единой химической формулы природного газа – в каждом месторождении он имеет состав с различным соотношением входящих в него компонентов.
Природный газ – это смесь углеводородов, большую часть которых составляет метан. Остальными компонентами являются: бутан, пропан, этан, водород, сероводород, гелий, азот, диоксид углерода.
Природный газ не имеет цвета и запаха, его наличие в воздухе невозможно определить без помощи специальных приборов. Знакомый каждому человеку запах придаётся газу искусственным путём (одоризацией). Благодаря этому процессу имеется возможность ощущать присутствие газа в воздухе и предотвращать опасные для жизни ситуации.
Энергетическая утилизация ПНГ
Энергетическая ценность переработки нефтяных производных состоит в том, что после подготовки сырья появляется возможность применять их в качестве топлива. Оно используется для работы газопоршневых, газотурбинных электростанций, котельных, обеспечивая собственные нужды предприятий, добывающих и перерабатывающих нефть.
ПНГ после обработки на специальных установках сжижения представляет собой обензиненный газ, который является альтернативой бензину и аналогом природного газа. По себестоимости этот вид топлива гораздо дешевле, спрос на этот продукт на мировом рынке неуклонно растет в связи с удорожанием топлива.
Сжиженный газ чаще всего является смесью технического пропана и бутана (СПБТ), в таком виде его поставляют потребителям, промышленному сектору, на автозаправки (пропан автомобильный).
ПНГ в качестве сырья может использоваться на предприятиях, перерабатывающих нефть и нефтепродукты. Это прекрасная основа для создания полимеров, пластика и не только. Разделяя на компоненты нефтяные газы, появляется возможность выделить широкие фракции тяжелых и легких углеводородов для получения различных соединений в дальнейшем.
Выбор того или иного варианта переработки ПНГ зависит от размера и характеристик месторождения нефти. Существует несколько основных схем использования побочного продукта добычи нефти:
- На малых месторождениях наиболее выгодным является выработка электроэнергии, которую можно направить на собственные нужды добывающей организации либо на нужды расположенных вблизи потребителей.
- Если речь идет о средних размерах месторождения, экономически целесообразно будет организовать извлечение из ПНГ сжиженного газового вещества (СНГ) на специализированном газоперерабатывающем заводе. Затем может осуществляться продажа СНГ и прочей нефтехимической продукции.
- При наличии крупного месторождения одним из наиболее перспективных методов переработки ПНГ признано использование его для генерирования электроэнергии на электростанции. Впоследствии данный ресурс может продаваться оптовыми партиями в энергосистему.
Переработка попутного 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 типам месторождений.
| Состав газа | формула | Содержание в попутном газе по месторождениям , % масс | |||
| Самотлорское | Варьеганское | Аганское | Советское | ||
| Метан | СН4 | 60,64 | 59,33 | 46,94 | 51,89 |
| Этан | С2Н6 | 4,13 | 8,31 | 6,89 | 5,29 |
| Пропан | С3Н8 | 13,05 | 13,51 | 17,37 | 15,57 |
| Изо-Бутан | i-С4Н10 | 4,04 | 4,05 | 4,47 | 5,02 |
| Н-Бутан | n-C4H10 | 8,6 | 6,65 | 10,84 | 10,33 |
| Пентан | С5Н12 | 2,52 | 2,2 | 3,36 | 2,99 |
| Н-Пентан | n-С5Н12 | 2,65 | 1,8 | 3,88 | 3,26 |
| Углекислый газ | СO2 | 0,59 | 0,69 | 0,5 | 1,02 |
| Азот | N2 | 1,48 | 1,51 | 1,53 | 1,53 |
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%.
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.
Основные месторождения РФ.
И видео, как сжигают попутный газ
Если статья оказаласьполезной , в качестве благодарностивоспользуйтесь одной из кнопок ниже — это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее.
Происхождение и состав сырья
Природный газ представляет собой углеводородное соединение с примесью различных компонентов. Состав углеводородов отличается в зависимости от места добычи. Химические элементы, которые есть в полезном ископаемом:
- водород;
- сероводород;
- соединения углерода;
- гелий;
- азот;
- этан;
- метан;
- пропан;
- бутан;
- примеси.
Добываемый газ не имеет запаха и цвета, поэтому определить его наличие в породе возможно только с помощью высокочувствительного оборудования. В болотистых местах, где выделяется газообразное вещество, можно ощутить характерный запах, но это пахнет гниющая органика.
Возникновение природного ископаемого обусловлено появлением углеводородных соединений. Много веков назад микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности образовывали органику, и впоследствии она накапливалась в местах, куда не поступал кислород. Под высоким давлением органические остатки разлагались, а затем их компоненты вступали в реакцию с молекулами водорода. Так возникли первые углеводороды.
Месторождения газообразного сырья различаются по структуре и расположению. Так, ископаемое может образовывать самостоятельные залежи или находиться в верхней части нефтяного месторождения. По состоянию этот вид сырья бывает кристаллическим (при низких температурах), газообразным и жидким. В последнем случае газ растворён в воде или нефти.
Рекомендуем: Особенности переработки автомобильных шин
Переработка нефти и газового конденсата
Основные мощности Группы «Газпром» по переработке жидкого углеводородного сырья (нефти, газового конденсата, мазута) по состоянию на 31 декабря 2020 года:
- Сургутский завод по стабилизации конденсата им. В. С. Черномырдина;
- Уренгойский завод по подготовке конденсата к транспорту;
- Астраханский ГПЗ;
- Оренбургский ГПЗ;
- Сосногорский ГПЗ;
- Нефтеперерабатывающий ;
- Московский НПЗ Группы «Газпром нефть»;
- Омский НПЗ Группы «Газпром нефть»;
- Ярославнефтеоргсинтез (доступ Группы «Газпром» к 50% мощности через ПАО «НГК „Славнефть“»);
- Мозырский НПЗ, Республика Беларусь (до 50% от объема поставляемой на НПЗ нефти, доступ Группы «Газпром» через ПАО «НГК „Славнефть“»);
- НПЗ Группы «Газпром нефть» в гг. Панчево и Нови-Сад, Сербия.
Омский НПЗ
Основным нефтеперерабатывающим предприятием Группы «Газпром» является Омский НПЗ — один из самых современных нефтеперерабатывающих заводов России и один из крупнейших в мире.
Московский НПЗ
В 2020 году Группой «Газпром» переработано 67,4 млн т жидкого углеводородного сырья.Объемы переработки нефти и газового конденсата, млн т
| За год, закончившийся 31 декабря | |||||
| 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | |
| Переработка нефти и газового конденсата, млн т | |||||
| ПАО «Газпром» и его основные дочерние общества | 16,38 | 17,26 | 17,55 | 17,47 | 17,75 |
| Газпром нефть | 43,48 | 43,07 | 41,89 | 40,11 | 42,91 |
| в том числе за рубежом | 3,78 | 3,54 | 3,23 | 3,42 | 3,56 |
| Газпром нефтехим Салават | 8,13 | 6,44 | 6,47 | 6,48 | 6,74 |
| Всего | 67,99 | 66,77 | 65,91 | 64,06 | 67,40 |
Нефтеперерабатывающий завод в Панчево, Сербия
Пример компонентного состава ПНГ
Поэтапно просепарированный ПНГ из нефтяного месторождения достигает плотности на 1 кубометр до 2700 грамм или почти 2 кг чистого углеводорода. На третьей ступени сепарации он содержит 23% пентана и его производных, 19% — метана, 17% — гексанов, 12% бутана и его соединений, 5% этана, 4,5 % — пропана, 4% — октана. После проведения необходимых технологических операций (осушки, очистки от серы и углекислого газа, удаления механических примесей, компримирования) полученные газовые компоненты используются для промышленного назначения и используется как топливо для получения электрической энергии. Основные отличительные свойства ПНГ- более высокая плотность, вязкость, сжимаемость по сравнению с обычным природным газом.
Зачем нужна маркировка товаров
Маркировка — это уникальный штрих-код, присваиваемый товару. Его можно увидеть на упаковке. С помощью такого кода легко отслеживать каждое движение продукта, от производства до продажи.
Маркировка сокращает количество контрафактной продукции на рынке. В первую очередь, эта проблема затрагивает рынок лекарств и алкоголя. Поддельные товары невозможно контролировать, у них нет лицензии, а их производители не платят налоги. Так в аптеки и на прилавки может попасть некачественный товар. Маркировка решает эту проблему, отслеживая производство продукта.
Помимо этого, более 40 лет назад, была создана специальная экологическая маркировка. Запрос на экологически чистые товары растет с каждым годом, однако отличить такой продукт от любого другого сложно. Российский потребитель слабо разбирается в экомаркировках, хотя сейчас в стране встречаются штампы десяти международных организаций.
Товар с такой маркировкой оценивала независимая экспертная организация на каждом этапе его производства. Он был признан безопасным.
С помощью знаков переработки мусора процедура его сбора и сортировки упрощается.
Вред экологии
Даже самые продвинутые технологии не сделали переработку нефтяного газа эффективной и рентабельной. О переработке ПНГ заговорили, когда начали проявлять себя негативные факторы сжигания газа:
- усиление парникового эффекта;
- потеря промышленностью ценного сырья;
- загрязнение атмосферы токсинами;
- заболевания местного населения, в том числе и связанные с экологией.
Токсины и углекислый газ вредят и окружающей среде, и местному населению, увеличивая риск развития серьёзных заболеваний, в том числе онкологических.
На сжигание попутного газа государством установлен налог. Но он не столь велик, чтобы стимулировать руководителей предприятий включать в план затрат внедрение технологий по переработке ПНГ.
Налаживание поставок ПНГ потребителям и продолжение работы над усовершенствованием методов переработки нефтяного газа станет базой новой отрасли, способной улучшить экологическую и экономическую ситуацию в Российской Федерации.
Оборудование для переработки попутного нефтяного газа
В России оборудование для утилизации нефтегазовых продуктов устанавливается преимущественно на масштабных месторождениях. Поэтому разрабатываются технологии и механизмы, которые позволяют утилизировать газ вне зависимости от объёмов производства.
Сегодня создаются и совершенствуются мини-заводы и мобильные ГПЗ. Для использования нефтяного газа необходима установка оборудования, которое обеспечит бесперебойную и экономичную работу. Оборудование для переработки должно работать с неочищенным попутным газом, состав которого может отличаться.
На месторождениях часто используют одновременно несколько способов переработки газа. С помощью ПНГ повышается скорость нефтедобычи, вырабатывается электричество, необходимое для самообеспечения вахтового поселения и работ на месторождении.
Переработка газа, образующегося во время добычи нефти – необходимая мера для защиты экологии от негативного воздействия продуктов горения. Внедрение данной технологии позволит уменьшить ущерб от нефтедобывающей промышленности и рационально использовать природные ресурсы.
Узнайте еще много нового:
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Влияние добычи нефти на окружающую среду
Экологические проблемы топливно-энергетического комплекса
Закон о скважинах на воду в частном доме и на даче 2023
Экологические проблемы при добыче нефти
Влияние газовой промышленности на окружающую среду
Загрязнение мирового океана нефтью и нефтепродуктами
Плюсы и минусы геотермальной энергетики
Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития
Утилизация бурового шлама: захоронение, переработка, центрифугирование
Геотермальные электростанции: плюсы и минусы выработки электроэнергии ГеоТЭС
Что такое пиролиз и продукты, получаемые на выходе из пиролизных установок
Сфера применения ПНГ
Также природный материал нашёл применение в нефтехимическом производстве. При глубокой переработке из газа можно выделить компоненты, которые пользуются на рынке большим спросом.
Помимо сказанного, ПНГ используют для получения синтетического топлива. Данная технология только начинает развиваться. Специалисты прогнозируют стремительный рост направления, так как цены на топливо продолжают расти.
За пределами России было реализовано два масштабных проекта, планируется реализовать ещё 15 проектов. Большинство из них не опробованы в холодных регионах, потому есть вероятность, что проекты будут реализовываться не во всех областях России.
Рассматривая направления применения ПГН, следует вспомнить ещё один метод, получивший название «газлифт». С его помощью более успешно добывают нефть из скважин, имеющих высокий газовый фактор. Технология упрощает обслуживание скважин и регулирует режим их работы.
Как уже отмечалось, затраты на оборудование скважин при использовании попутного газа, возрастают. Метод использования попутного сырья зависит от размера месторождения. Если ПНГ немного, целесообразнее использовать его на месте. Есть смысл осуществлять переработку материала и применять его в промышленности при больших масштабах сырья.
Из ПНГ можно получить:
- Полиэтилен. Имеет широкий спектр применения: для изготовления пакетов, пленки, скотча, пластиковых бутылок и иной тары, электроизоляционного материала, брони, термоклея, теплоизоляции и пр.
- Стабильный газовый бензин.
- Гелий.
- Сероводород, серу и серную кислоту.
- Газовое моторное топливо.
- Ацетилен, используемый для производства карбидных ламп, взрывчатых веществ; для получения различных растворителей, этилового спирта, синтетического каучука, уксусной кислоты, пластмасс.
Применения ПНГ
Помимо использования в качестве источника энергии на электростанциях и для производства в нефтехимической промышленности, попутный нефтяной газ нашел применение и как сырье для производства синтетического топлива (GTL). Эта технология только начала свое распространение, и, согласно прогнозам, она станет достаточно рентабельной при условии дальнейшего повышения цен на топливо.
На сегодняшний день за рубежом реализовано 2 крупных проекта и запланировано еще 15. Несмотря на кажущиеся огромными перспективы, схема еще не была апробирована в жестких климатических условиях, например, в Якутии, и с маленькой вероятностью сможет быть реализована в подобных регионах без каких-либо значительных изменений. Иными словами, даже при хорошем раскладе в России данная технология получит распространение далеко не во всех регионах.
Один из современнейших способов эффективного производственного применения попутного газа получил название «газлифт». Эта технология позволяет легко регулировать режим работы скважины, упростить ее обслуживание и успешно добывать нефть из месторождений с большим газовым фактором. Недостатком технологии является то, что перечисленные преимущества заметно повышают капитальные затраты на техническое оснащение скважины.
Сфера применения переработанного ПНГ должна определяться размером месторождения, откуда он был получен. Так, газ из небольших скважин уместно использовать на местах в качестве топлива, не затрачивая средств на его транспортировку, в то время как сырье в более крупных масштабах может подвергаться переработке и использованию на промышленных предприятиях.
Предлагаем ознакомиться Зеленый камень в украшениях это
Россия — на первом месте
В четверку стран с наибольшим сжиганием газа входят Россия, Ирак, США и Иран, на их долю приходится около 45% общемирового сжигания газов за три прошедших года (с 2017-го по 2019-й). В остальных нефтедобывающих странах в период с 2012 до 2019 год сжигание газа уменьшилось на 10%. В первом квартале 2020 года его глобальное сжигание сократилось на 10%, уменьшение коснулось топ-30 стран, использующих газ. Очевидно, что данное падение связано с замедлением мировой экономики в связи с пандемией.
Образованное Всемирным банком партнерство по уменьшению сжигания газа (World Bank’s Global Gas Flaring Reduction Partnership (GGFR) продолжает работу с правительствами стран, нефтяными компаниями и иными организациями с целью оказания помощи по идентификации технических и законодательных барьеров, которые препятствуют уменьшению сжигания газов, развитию соответствующих программ, специфических в каждой стране, проведению исследований и способствуют совместному использованию положительных практик в этой области
Немаловажное значение имеют также инициативы данной организации по совершенствованию мониторинга сжигания газов и выполнению достоверной отчетности. GGFR выпускает регулярные отчеты (Global Gas Flaring Tracker Report) в которых, в частности, приводятся данные о том, что за период с 1996 по 2019 год добыча нефти увеличилась на 37%, сжигание газа уменьшилось на 9%.
В таблице представлены объемы сжигания газа в основных нефтедобывающих странах (в миллиардах кубометров), а также общие данные за последние пять лет.
Партнерство (GGFR) совместно с National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) использует объективные данные по сжиганию газов, получаемые со спутников, оснащенных современными автоматическими датчиками с высокой разрешающей способностью, определяющими эмиссию тепла газовыми факелами в инфракрасном диапазоне на газовых и нефтяных месторождениях. Датчики способны различать высокотемпературное сжигание непосредственно газов от иных источников сжигания, например биомассы или вулканов. Спутники для данного мониторинга были выведены на орбиту в 2012 году. За последние годы эксплуатации спутники в автоматическом режиме мониторили примерно 16 тысяч источников сжигания газов ежегодно. При поддержке Oil and Gas Climate Initiative (OGCI) создается интернет-сайт, запланировано, что данные с этих спутников по мониторингу сжигания газов будут находиться в открытом доступе в интернете примерно с 2022 года.
Обработка попутного нефтяного газа
Концентрация продуктов нефтепереработки негативно влияет на экологию и здоровье населения. В связи с этим возникла необходимость в переработке ПНГ и практическом применении.
Существуют несколько способов утилизации и переработки:
- Фракционный метод – основан на разделении газа на компоненты.
- Закачка в пласт нефти, для повышения давления и увеличения объемов добычи.
- Мембранная очистка с дальнейшим сжижением и использованием для получения топлива и нефтехимического сырья.
- Переработка в сжиженный газ.
Переработка каменного угля
Переработка данного вида ресурса называется коксованием, которое осуществляется путем накаливания угля до 900-1100°С без доступа воздуха.
В результате получаются следующие продукты:
- кокс с высоким содержанием углерода;
- коксовый газ;
- каменноугольная смола.
Более 90% всей энергии, потребляемой человечеством в настоящее время, добывается из ископаемых природных органических соединений. ПО своим свойствам газ превосходит нефть.
Смотри также:
- Понятие о металлургии: общие способы получения металлов
- Общие научные принципы химического производства (на примере промышленного получения аммиака, серной кислоты, метанола). Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия
- Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки
- Применение изученных неорганических и органических веществ
Необходимы научные исследования
В условиях российской действительности вопрос малой энергетики на ПНГ весьма актуален и технически вполне разрешим. Однако требуется проведение научных исследований по созданию систем компримирования и очистки ПНГ от механических примесей, серы, тяжелых углеводородов и капельной жидкости. Кроме того, необходимо понимать, что некоторые составы ПНГ с серой и забалластированные, даже после очистки не могут быть применены; очистка ПНГ приведет к частичной потере газа и дополнительным затратам энергии на реализацию технологии очистки исходного ПНГ до уровня топливного газа, что снизит экономические показатели. В таком случае возможность применения ПНГ в качестве горючего может быть либо при его смешении с другим «чистым» газом, например с природным, либо применение цикла раздельного использования рабочих тел с промежуточным парогенератором и паровой турбиной.
Архитектура энергетической установки на ПНГ, цифровое моделирование должны быть предметом разработок, которые в итоге благоприятно скажутся как на экономике нефтедобычи, так и на экологической обстановке, позволят загрузить малые и средние предприятия бизнеса выработкой электроэнергии сравнительно небольшой мощности на условно бесплатном ПНГ. Целесообразной также является разработка классификации методов подготовки ПНГ для его использования в качестве горючего газа в котлах, вырабатывающих тепло и пар, и для его использования в газогенераторах для дальнейшей подачи в газовую или парогазовую турбины; разработка классификации схемных вариантов автономной выработки энергии на ПНГ в зависимости от качества и свойств попутного газа. Научные исследования по данным направлениям могли бы финансироваться как усилиями государственного бюджета, так и непосредственно нефтяными компаниями. Техническую реализацию, на радость экологам всего мира, мог бы взять на себя бизнес, последовательно гасящий газовые факела и направляющий попутный газ в мирное энергетическое русло малой энергетики.
Виталий СТАРКОВ
