Seotud naftagaasid. Viide

ÕLI JA GAAS, NENDE KOOSTIS JA FÜÜSIKALISED OMADUSED

ÕLI

Õli on tuleohtlik õline vedelik, valdavalt tumedat värvi ja spetsiifilise lõhnaga. Keemilise koostise järgi on õli peamiselt segu erinevatest selles sisalduvatest süsivesinikest väga erinevates kombinatsioonides, mis määravad selle füüsikalised ja keemilised omadused.

Õlides leidub järgmisi süsivesinike rühmi: 1) metaan (parafiinne) üldvalemiga C i H 2i + 2; 2) nafteenne üldvalemiga С„Н 2П; 3) aromaatne üldvalemiga

spn 2l -in- /

Levinuim aastal looduslikud tingimused metaani seeria süsivesinikud. Selle seeria süsivesinikud - metaan CH 4, etaan C 2 H in, propaan C 3 H 8 ja butaan C 4 Nu - at atmosfääri rõhk ja normaalne temperatuur on gaasilises olekus. Need on osa naftagaasidest. Rõhu ja temperatuuri tõustes võivad need kerged süsivesinikud osaliselt või täielikult muutuda vedelaks.

Pentaan C 8 H 12, \ heksaan C H 14-s ja heptaan C 7 H 1b samadel tingimustel on ebastabiilses olekus: nad lähevad kergesti gaasilisest olekust vedelikku ja vastupidi.

Süsivesinikud alates C 8 H 18 kuni C 17 H tähed on vedelad ained.

Süsivesinikud, mille molekulides on rohkem kui 17 süsinikuaatomit, on tahked ained. Need on parafiinid ja tseresiinid, mis sisalduvad teatud kogustes kõikides õlides.

Õlide ja naftagaaside füüsikalised omadused, aga ka nende kvalitatiivsed omadused sõltuvad üksikute süsivesinike või nende erinevate rühmade ülekaalust neis. Komplekssete süsivesinike (rasked õlid) ülekaalus olevad õlid sisaldavad väiksemas koguses bensiini ja õlifraktsioone. Sisaldus õlis

B, M-ANT B

suur hulk vaigused ja parafiinsed ühendid muudavad selle viskoosseks ja mitteaktiivseks, mistõttu on vaja erimeetmeid selle pinnale eraldamiseks ja sellele järgnevaks transportimiseks.

Lisaks jaotatakse õlid põhiliste kvaliteedinäitajate järgi – kerge bensiini, petrooleumi ja õlifraktsioonide sisaldus.

Õlide fraktsionaalne koostis määratakse laboratoorse destilleerimisega, mis põhineb asjaolul, et igal koostises sisalduval süsivesinikul on oma kindel keemistemperatuur.

Kergetel süsivesinikel on madal keemispunkt. Näiteks pentaani (C B H1a) keemistemperatuur on 36 ° C ja heksaani (C 6 H1 4) keemistemperatuur on 69 ° C. Rasketel süsivesinikel on kõrgem keemistemperatuur ja need ulatuvad 300 ° C ja kõrgemale. Seetõttu keevad õli kuumutamisel esmalt ära ja aurustuvad selle kergemad fraktsioonid ning temperatuuri tõustes hakkavad keema ja aurustuma raskemad süsivesinikud.

Kui teatud temperatuurini kuumutatud õli aurud kogutakse ja jahutatakse, muutuvad need aurud uuesti vedelikuks, mis on süsivesinike rühm, mis keeb õlist välja antud temperatuurivahemikus. Seega olenevalt õlikütte temperatuurist aurustuvad sellest kõigepealt kõige kergemad fraktsioonid - bensiinifraktsioonid, seejärel raskemad - petrooleum, seejärel päikeseenergia jne.

Protsentõlis üksikute fraktsioonide, teatud temperatuurivahemike järel keemine, iseloomustab õli fraktsioonilist koostist.

Tavaliselt toimub õli destilleerimine laboritingimustes temperatuurivahemikus kuni 100, 150, 200, 250, 300 ja 350 °C.

Lihtsaim õli rafineerimine põhineb samal põhimõttel nagu kirjeldatud laboratoorsel destilleerimisel. See on õli otsene destilleerimine, mille käigus eraldub sellest atmosfäärirõhul bensiin, petrooleum ja päikesefraktsioonid ning kuumutatakse temperatuurini 300–350 ° C.

NSV Liidus on erinevaid õlisid keemiline koostis ja omadused. Isegi samast väljast pärit õlid võivad olla väga erinevad. Kuid ka iga NSV Liidu piirkonna õlidel on oma eripärad. Näiteks Uurali-Volga piirkonna õlid sisaldavad tavaliselt märkimisväärses koguses vaiku, parafiini ja väävliühendeid. Emba piirkonna õlisid iseloomustab suhteliselt madal väävlisisaldus.

Suurim koostise mitmekesisus ja füüsikalised omadused on Bakuu piirkonnast pärit nafta. Siin on lisaks värvitutele õlidele Surakhani välja ülemises horisondis, mis koosnevad praktiliselt ainult bensiini ja petrooleumi fraktsioonidest, õlisid, mis ei sisalda bensiinifraktsioone. Selles piirkonnas on õlisid, mis ei sisalda vaiguseid aineid, aga ka väga vaiguseid. Paljud Aserbaidžaani õlid sisaldavad nafteenhappeid. Enamik õlisid ei sisalda parafiine. Väävlisisalduse järgi on kõik Bakuu õlid klassifitseeritud madala väävlisisaldusega.

Üks peamisi nafta kaubandusliku kvaliteedi näitajaid / on selle tihedus. Õli tihedus standardtemperatuuril 20°C ja atmosfäärirõhul jääb vahemikku 700 (gaasi kondensaat) kuni 980 ja isegi 1000 kg/m 3 .

Välipraktikas kasutatakse selle kvaliteedi ligikaudseks hindamiseks toornafta tihedust. Kõige väärtuslikumad on kerged õlid tihedusega kuni 880 kg/m 3; need sisaldavad tavaliselt rohkem bensiini ja õli fraktsioone.

Õlide tihedust mõõdetakse tavaliselt spetsiaalsete hüdromeetritega. Hüdromeeter on paisutatud klaastoru põhja, millesse on paigutatud elavhõbeda termomeeter. Elavhõbeda olulise kaalu tõttu võtab hüdromeeter õlisse sukeldades vertikaalse asendi. Ülemises kitsas osas on hüdromeetril tiheduse mõõtmise skaala, alumises osas temperatuuriskaala.

Õli tiheduse määramiseks lastakse hüdromeeter selle õliga anumasse ja mõõdetakse selle tiheduse väärtus piki moodustunud meniski ülemist serva.

Saadud õlitiheduse mõõtmise viimiseks antud temperatuuril standardtingimustesse, st temperatuurini 20 ° C, on vaja sisse viia temperatuurikorrektsioon, mida võetakse arvesse järgmise valemiga:

p2o = P* + b(<-20), (1)

kus p 20 on soovitud tihedus 20 °C juures; p/ - tihedus mõõtmistemperatuuril I; a- õli mahupaisumise koefitsient, mille väärtus võetakse spetsiaalsetest tabelitest; ta on

Hõlmab seotud naftagaasi. Seda ressurssi pole kunagi varem kasutatud. Nüüd on aga suhtumine sellesse väärtuslikku loodusvarasse muutunud.

Mis on seotud naftagaas

See on süsivesinikgaas, mis eraldatakse kaevudest ja reservuaariõlist selle eraldamise käigus. See on segu aurulistest süsivesinikest ja looduslikku päritolu mittesüsivesinikest.

Selle kogus õlis võib olla erinev: ühest kuupmeetrist kuni mitme tuhandeni ühes tonnis.

Vastavalt tootmise spetsiifikale käsitletakse seotud naftagaasi naftatootmise kõrvalsaadusena. Siit pärineb selle nimi. Gaasi kogumiseks, transportimiseks ja töötlemiseks vajaliku infrastruktuuri puudumise tõttu läheb suur osa sellest loodusvarast kaduma. Sel põhjusel põletatakse suurem osa seotud gaasist lihtsalt ära.

Gaasi koostis

Seotud naftagaas koosneb metaanist ja raskematest süsivesinikest – etaanist, butaanist, propaanist jne. Gaasi koostis erinevates naftaväljades võib veidi erineda. Mõnes piirkonnas võib seotud gaas sisaldada mittesüsivesinike komponente – lämmastiku-, väävli- ja hapnikuühendeid.

Seotud gaasi, mis purskab välja pärast naftareservuaaride avamist, iseloomustab väiksem kogus raskeid süsivesinikgaase. Gaasi "raskem" osa on õlis endas. Seetõttu toodetakse naftaväljade arendamise algfaasis reeglina palju suure metaanisisaldusega seotud gaasi. Maardlate töötamise ajal need näitajad järk-järgult vähenevad ja suurema osa gaasist moodustavad rasked komponendid.

Looduslik ja sellega seotud naftagaas: mis vahe on

Seotud gaas sisaldab maagaasiga võrreldes vähem metaani, kuid sellel on suur hulk selle homolooge, sealhulgas pentaan ja heksaan. Teine oluline erinevus on konstruktsioonikomponentide kombinatsioon erinevates valdkondades, kus toodetakse nendega seotud naftagaasi. APG koosseis võib samal väljal erinevatel perioodidel isegi muutuda. Võrdluseks: komponentide kvantitatiivne kombinatsioon on alati konstantne. Seetõttu saab APG-d kasutada erinevatel eesmärkidel, samas kui maagaasi kasutatakse ainult energia lähteainena.

APG hankimine

Seotud gaas saadakse naftast eraldamisel. Selleks kasutatakse erineva rõhuga mitmeastmelisi separaatoreid. Seega luuakse eraldamise esimeses etapis rõhk 16–30 baari. Kõigil järgnevatel etappidel vähendatakse rõhku järk-järgult. Tootmise viimasel etapil vähendatakse parameetrit 1,5-4 baarini. APG temperatuuri ja rõhu väärtused määratakse eraldustehnoloogia abil.

Esimeses etapis saadud gaas suunatakse kohe alla 5 baari rõhuga gaasi kasutamisel tekivad suured raskused. Varem oli selline APG alati põletatud, kuid hiljuti on gaasi kasutamise poliitika muutunud. Valitsus asus välja töötama stiimuleid keskkonnareostuse vähendamiseks. Seega kehtestati 2009. aastal riigi tasandil APG põletamise määr, mis ei tohiks ületada 5% kogu kaasnevast gaasitoodangust.

APG rakendamine tööstuses

Varem ei kasutatud APG-d kuidagi ja kohe pärast ekstraheerimist põletati see ära. Nüüd on teadlased näinud selle loodusvara väärtust ja otsivad võimalusi selle tõhusaks kasutamiseks.

Seotud naftagaas, mis on propaanide, butaanide ja raskemate süsivesinike segu, on energia- ja keemiatööstuse jaoks väärtuslik tooraine. APG-l on kütteväärtus. Niisiis vabaneb see põlemisel 9–15 tuhat kcal / kuupmeeter. Seda ei kasutata algsel kujul. Vajab kindlasti puhastamist.

Keemiatööstuses valmistatakse plasti ja kummi metaanist ja sellega seotud gaasis sisalduvast etaanist. Raskemaid süsivesinikkomponente kasutatakse toorainena kõrge oktaanarvuga kütuselisandite, aromaatsete süsivesinike ja veeldatud süsivesinikgaaside tootmisel.

Venemaa territooriumil moodustab üle 80% vastuvõetud seotud gaasi mahust viis naftat ja gaasi tootvat ettevõtet: OAO NK Rosneft, OAO Gazprom Neft, OAO Neftyanaya OAO TNK-BP Holding, OAO Surgutneftegaz. , toodab riik aastas üle 50 miljardi kuupmeetri APG-d, millest 26% kasutatakse töötlemiseks, 47% kasutatakse tööstuslikel eesmärkidel ja ülejäänud 27% põletatakse.

On olukordi, kus sellega seotud naftagaasi kasutamine ei ole alati tulus. Selle ressursi kasutamine sõltub sageli hoiuse suurusest. Seega on väikeväljadel toodetud gaasi otstarbekas kasutada kohalike tarbijate elektriga varustamiseks. Keskmise suurusega põldudel on kõige ökonoomsem LPG taaskasutada gaasitöötlemistehases ja müüa see keemiatööstusele. Parim võimalus suurte maardlate jaoks on elektri tootmine suures elektrijaamas koos järgneva müügiga.

APG põlemisest tulenev kahju

Seotud gaasipõletamine saastab keskkonda. Põletiku ümber toimib termiline hävitamine, mis mõjutab pinnast 10-25 meetri raadiuses ja taimestikku 50-150 meetri raadiuses. Põlemisel satuvad atmosfääri lämmastik- ja süsinikoksiidid, vääveldioksiid ja põlemata süsivesinikud. Teadlased on välja arvutanud, et APG põletamise tulemusena eraldub aastas umbes 0,5 miljonit tonni tahma.

Samuti on gaasi põlemisproduktid inimeste tervisele väga ohtlikud. Statistika kohaselt on Venemaa peamises naftatöötlemispiirkonnas - Tjumeni piirkonnas - elanikkonna esinemissagedus mitut tüüpi haigustesse kõrgem kui kogu riigi keskmine. Eriti sageli kannatavad piirkonna elanikud hingamisteede patoloogiate all. Suundumus on kasvajate, meeleelundite ja närvisüsteemi haiguste arvu suurenemise suunas.

Lisaks põhjustab PNH patoloogiaid, mis ilmnevad alles mõne aja pärast. Nende hulka kuuluvad järgmised:

• viljatus;
• raseduse katkemine;
• pärilikud haigused;
• immuunsüsteemi nõrgenemine;
• onkoloogilised haigused.

APG kasutustehnoloogiad

Naftagaasi kasutamise peamine probleem on raskete süsivesinike kõrge kontsentratsioon. Kaasaegne nafta- ja gaasitööstus kasutab mitmeid tõhusaid tehnoloogiaid, mis võimaldavad raskete süsivesinike eemaldamise kaudu parandada gaasi kvaliteeti:

1. Gaasi eraldamine.
2. adsorptsiooni tehnoloogia.
3. Madala temperatuuri eraldamine.
4. membraanitehnoloogia.

Seotud gaasi kasutamise viisid

Meetodeid on palju, kuid praktikas kasutatakse vaid mõnda. Peamine meetod on APG kasutamine komponentideks eraldamise teel. See rafineerimisprotsess tekitab kuiva põhjagaasi, mis on sisuliselt sama mis maagaas, ja suure osa kergetest süsivesinikest (NGL). Seda segu saab kasutada naftakeemiatööstuse toorainena.

Naftagaasi eraldamine toimub madala temperatuuriga absorptsiooni- ja kondensatsiooniseadmetes. Pärast protsessi lõppu transporditakse kuiv gaas läbi gaasitorude ja maagaasi saadetakse edasiseks töötlemiseks rafineerimistehastesse.

Teine tõhus viis APG töötlemiseks on tsükliprotsess. See meetod hõlmab gaasi süstimist tagasi reservuaari rõhu suurendamiseks. See lahendus võimaldab suurendada reservuaarist õli kogumise mahtu.

Lisaks saab sellega seotud naftagaasi kasutada elektri tootmiseks. See võimaldab naftaettevõtetel oluliselt säästa raha, kuna pole vaja elektrit väljastpoolt osta.

Tänapäeval on nafta ja gaas kõigist mineraalidest kõige väärtuslikumad. Just neid kaevandatakse, hoolimata uute tehnoloogiate arengust energeetika vallas, kogu maailmas ja kasutatakse inimeste eluks vajalike toodete tootmiseks. Kuid koos nendega on ka nn assotsieerunud naftagaas, mis üsna pikka aega ei leidnud kasutust. Kuid viimastel aastatel on suhtumine seda tüüpi mineraalidesse radikaalselt muutunud. Seda hakati hindama ja kasutama koos maagaasiga.

Seotud naftagaas (APG) on segu erinevatest gaasilistest süsivesinikest, mis lahustuvad õlis ja vabanevad õli tootmise ja töötlemise käigus. Lisaks nimetatakse APG-ks ka neid gaase, mis eralduvad nafta termilisel töötlemisel, näiteks krakkimisel või hüdrotöötlusel. Sellised gaasid koosnevad küllastunud ja küllastumata süsivesinikest, mille hulka kuuluvad metaan ja etüleen.

Tuleb märkida, et naftagaasi sisaldub õli erinevates kogustes. Ühes tonnis õlis võib olla nii üks kuupmeeter APG-d kui ka mitu tuhat. Kuna seotud naftagaas eraldub ainult nafta eraldamisel ja seda ei saa toota muul viisil, välja arvatud koos (seotud) naftaga, siis on see vastavalt naftatootmise kõrvalsaadus.

Metaan ja raskemad süsivesinikud nagu etaan, butaan, propaan ja teised hõivavad APG koostises peamise koha. Väärib märkimist, et erinevad naftaväljad sisaldavad esiteks erinevas mahus seotud naftagaasi ja teiseks on sellel erinev koostis. Nii et mõnes piirkonnas võib sellise gaasi koostises leida mittesüsivesinike komponente (lämmastiku, väävli, hapniku ühendid). Samuti on pärast õlikihtide avanemist maapinnast purskkaevude kujul väljuv gaas oma koostises vähendatud raskete süsivesinikgaase. See on tingitud asjaolust, et see osa gaasist, mis tundub olevat "raskem", jääb õli enda sisse. Sellega seoses toodetakse naftaväljade arendamise alguses koos naftaga APG-d, mis sisaldab suures koguses metaani. Valdkonna edasiarendamisel see näitaja aga väheneb ja rasked süsivesinikud muutuvad gaasi põhikomponentideks.

Seotud naftagaasi kasutamine

Kuni viimase ajani ei kasutatud seda gaasi kuidagi. Seotud naftagaas põletati kohe pärast selle tootmist. See oli peamiselt tingitud asjaolust, et selle kogumiseks, transportimiseks ja töötlemiseks puudus vajalik infrastruktuur, mille tagajärjel läks suurem osa APG-st lihtsalt kaduma. Seetõttu põletati suurem osa sellest tõrvikutes. Seotud naftagaasi põletamisel oli aga mitmeid negatiivseid tagajärgi, mis on seotud tohutu hulga saasteainete, nagu tahmaosakesed, süsihappegaas, vääveldioksiid ja palju muud, sattumisega atmosfääri. Mida suurem on nende ainete kontsentratsioon atmosfääris, seda halvem on inimeste tervis, kuna need võivad põhjustada inimkeha reproduktiivsüsteemi haigusi, pärilikke patoloogiaid, onkoloogilisi haigusi jne.

Seega on kuni viimase ajani palju tähelepanu pööratud sellega seotud naftagaasi kasutamisele ja töötlemisele. Niisiis, APG kasutamiseks kasutati mitmeid meetodeid:

1. Seotud naftagaasi töötlemine energeetika eesmärgil. See meetod võimaldab kasutada gaasi tööstuslikel eesmärkidel kütusena. Selle töötlemismeetodiga saadakse lõpuks paremate omadustega keskkonnasõbralik gaas. Lisaks on see utiliseerimisviis tootmisele väga kasulik, kuna võimaldab ettevõttel oma raha säästa. Sellel tehnoloogial on palju eeliseid, millest üks on keskkonnasõbralikkus. Lõppude lõpuks, erinevalt lihtsast APG põletamisest, ei toimu sel juhul põlemist ja sellest tulenevalt on kahjulike ainete eraldumine atmosfääri minimaalne. Lisaks on võimalik gaasi kasutamise protsessi kaugjuhtida.
2. APG kasutamine naftakeemiatööstuses. Sellist gaasi töödeldakse kuiva gaasi, bensiini välimusega. Saadud tooteid kasutatakse kodumajapidamiste tootmisvajaduste rahuldamiseks. Näiteks on sellised segud lahutamatud osalised paljude tehislike naftakeemiatoodete, näiteks plastide, kõrge oktaanarvuga bensiini, paljude polümeeride tootmisel;
3. Täiustatud õli taaskasutamine APG süstimisega reservuaari. See meetod põhjustab APG ühenduse vee, õli ja muude kivimitega, mille tulemuseks on reaktsioon, mis interakteerub vahetuse ja vastastikuse lahustumisega. Selles protsessis küllastatakse vesi keemiliste elementidega, mis omakorda toob kaasa õlitootmise intensiivsema protsessi. Kuid hoolimata asjaolust, et see meetod on ühelt poolt kasulik, kuna see suurendab õli taaskasutamist, teisalt põhjustab see seadmetele korvamatut kahju. See on tingitud soolade sadestumisest tehnikale selle meetodi kasutamise ajal. Seetõttu, kui sellist meetodit on mõttekas rakendada, võetakse koos sellega palju meetmeid elusorganismide säilitamiseks;
4. "Halzifti" kasutamine. Teisisõnu, gaas süstitakse kaevu. Seda meetodit eristab ökonoomsus, kuna sel juhul on vaja raha kulutada ainult õige varustuse ostmiseks. Soovitatav on kasutada meetodit madalate kaevude puhul, kus täheldatakse suuri rõhulangusi. Lisaks kasutatakse kaablisüsteemide paigutusel sageli "gaasiliftit".

Vaatamata sellele, et seotud naftagaasi töötlemise meetodid on erinevad, on kõige levinum gaasi eraldamine komponentideks. Tänu sellele meetodile on võimalik saada kuiva puhastatud gaasi, mis pole tavalisest maagaasist halvem, aga ka laia fraktsiooni kergeid süsivesinikke. Sellisel kujul sobib segu kasutamiseks naftakeemiatööstuse lähteainena.

Seotud naftagaasi kasutamine

Tänapäeval ei ole sellega seotud naftagaas vähem väärtuslik maavara kui nafta ja maagaas. Seda ekstraheeritakse koos naftaga ja kasutatakse kütusena, samuti erinevate ainete tootmiseks keemiatööstuses. Naftagaasid on ka suurepärane propüleeni, butüleeni, butadieeni ja muude materjalide, näiteks plastide ja kummide tootmisega seotud toodete allikas. Tuleb märkida, et seotud naftagaasi mitmekordsete uuringute käigus selgus, et see on väga väärtuslik tooraine, kuna sellel on teatud omadused. Üks neist omadustest on kõrge kütteväärtus, kuna selle põlemisel eraldub umbes 9-15 tuhat kcal / kuupmeeter.

Lisaks, nagu varem mainitud, on assotsieerunud gaas tänu metaani ja etaani sisaldusele oma koostises suurepärane lähtematerjal erinevate keemiatööstuses kasutatavate ainete tootmiseks, samuti kütuselisandite, aromaatsete ainete tootmiseks. süsivesinikud ja veeldatud süsivesinikgaasid.

Seda ressurssi kasutatakse olenevalt hoiuse suurusest. Näiteks väikestest maardlatest ammutatavat gaasi oleks asjakohane kasutada maapealsete tarbijate elektriga varustamiseks. Kõige ratsionaalsem on müüa keskmise suurusega maardlatest kaevandatud ressurss keemiatööstuse ettevõtetele. Suurte maardlate gaasi on otstarbekas kasutada elektri tootmiseks suurtes elektrijaamades koos edasimüügiga.

Seega väärib märkimist, et seotud maagaasi peetakse praegu väga väärtuslikuks maavaraks. Tänu tehnoloogiate arengule, uute viiside leiutamisele atmosfääri puhastamiseks tööstusreostusest, on inimesed õppinud, kuidas APG-d eraldada ja ratsionaalselt kasutada nii, et see kahjustaks keskkonda minimaalselt. Samal ajal tänapäeval APG-d praktiliselt ei kasutata, vaid kasutatakse ratsionaalselt.

GAASI TAOTLUS

Gaasi võib looduses leida kolme tüüpi maardlates: gaas, gaasiõli ja gaasikondensaat.

Esimest tüüpi - gaasi - maardlates moodustab gaas tohutuid looduslikke maa-aluseid kogumeid, millel pole otsest seost naftaväljadega.

Teist tüüpi maardlates – gaas ja nafta – kaasneb naftaga gaas või gaasiga kaasneb nafta. Gaasiõlimaardlaid, nagu eespool mainitud, on kahte tüüpi: gaasikorgiga õli (mille põhimaht on nafta) ja õliveljega gaas (põhimaht on gaas). Iga gaasiõli maardlat iseloomustab gaasitegur - gaasi kogus (m 3) 1000 kg õli kohta.

Gaasikondensaadi ladestumist iseloomustab kõrge rõhk (üle 3–107 Pa) ja kõrge temperatuur (80–100°С ja kõrgem) reservuaaris. Nendes tingimustes lähevad süsivesinikud C5 ja kõrgemad gaasi ning rõhu langusega need süsivesinikud kondenseeruvad - pöördkondensatsiooni protsess.

Kõikide vaadeldavate maardlate gaase nimetatakse maagaasideks, erinevalt nendega seotud naftagaasidest, mis on lahustunud naftas ja vabanevad sellest tootmise käigus.

maagaasid

Maagaasid koosnevad peamiselt metaanist. Koos metaaniga sisaldavad need tavaliselt etaani, propaani, butaani, vähesel määral pentaani ja kõrgemaid homolooge ning vähesel määral mittesüsivesinike komponente: süsinikdioksiidi, lämmastikku, vesiniksulfiidi ja inertgaase (argoon, heelium jne). .

Süsinikdioksiid, mida tavaliselt leidub kõigis maagaasides, on süsivesinike orgaanilise lähteaine olemuslikest muundumisproduktidest. Selle sisaldus maagaasis on väiksem, kui looduses leiduvate orgaaniliste jääkide keemilise muundumise mehhanismi põhjal eeldada võiks, kuna süsihappegaas on aktiivne komponent, läheb see kihistu vette, moodustades vesinikkarbonaadi lahuseid. Süsinikdioksiidi sisaldus ei ületa reeglina 2,5%. Tavaliselt ka looduses esineva lämmastiku sisaldus on seotud kas atmosfääriõhu sisenemisega või valkude lagunemisreaktsioonidega elusorganismides. Lämmastiku hulk on tavaliselt suurem, kui gaasiladem tekkis lubja- ja kipsikivimites.

Heelium on mõne maagaasi koostises erilisel kohal. Looduses leidub heeliumi sageli (õhus, maagaasis jne), kuid piiratud koguses. Kuigi maagaasi heeliumi sisaldus on madal (maksimaalselt 1–1,2%), on selle eraldamine kasulik nii selle gaasi suure defitsiidi kui ka maagaasi suure tootmismahu tõttu.

Vesiniksulfiid reeglina gaasimaardlates puudub. Erandiks on näiteks Ust-Vilyui maardla, kus H 2 S sisaldus ulatub 2,5%-ni ja mõned teised. Ilmselt on vesiniksulfiidi olemasolu gaasis seotud peremeeskivimite koostisega. On täheldatud, et sulfaatide (kips jne) või sulfitidega (püriit) kokkupuutuv gaas sisaldab suhteliselt rohkem vesiniksulfiidi.

Maagaase, mis sisaldavad peamiselt metaani ja mille homoloogide sisaldus on C5 ja rohkem, nimetatakse kuivadeks või halbadeks gaasideks. Kuivad gaasid hõlmavad valdavat enamust gaasimaardlates tekkivatest gaasidest. Gaasikondensaadi lademete gaasi iseloomustab väiksem metaani sisaldus ja suurem selle homoloogide sisaldus. Selliseid gaase nimetatakse rasvadeks või rikasteks. Gaasikondensaadi lademete gaasid sisaldavad lisaks kergetele süsivesinikele ka kõrge keemistemperatuuriga homolooge, mis rõhu alandamisel eralduvad vedelal kujul (kondensaadina). Sõltuvalt kaevu sügavusest ja rõhust põhjaaugus võivad kuni 300–400°C keevad süsivesinikud olla gaasilises olekus.

Gaasikondensaadi lademete gaasi iseloomustab sadestunud kondensaadi sisaldus (cm 3 1 m 3 gaasi kohta).

Gaasikondensaadi sademete moodustumine on tingitud asjaolust, et kõrgel rõhul toimub pöördlahustumise nähtus - õli vastupidine kondenseerumine surugaasis. Umbes 75×10 6 Pa rõhul lahustub õli kokkusurutud etaanis ja propaanis, mille tihedus ületab sel juhul oluliselt õli tihedust.

Kondensaadi koostis sõltub kaevu töörežiimist. Seega, säilitades konstantse reservuaari rõhu, on kondensaadi kvaliteet stabiilne, kuid rõhu langusega reservuaaris muutub kondensaadi koostis ja kogus.

Mõnes valdkonnas on stabiilsete kondensaatide koostis hästi uuritud. Nende keemise lõpp ei ületa tavaliselt 300°C. Rühma koostise järgi: enamuse moodustavad metaani süsivesinikud, mõnevõrra vähem nafteenseid süsivesinikke ja veelgi vähem aromaatseid süsivesinikke. Gaasikondensaadiväljade gaaside koostis pärast kondensaadi eraldamist on lähedane kuivade gaaside koostisele. Maagaasi tihedus õhu suhtes (õhu tihedus ühikuna) jääb vahemikku 0,560–0,650. Põlemissoojus on umbes 37700–54600 J/kg.

Seotud (nafta)gaasid

Seotud gaas ei ole kogu antud maardla gaas, vaid naftas lahustunud ja sellest tootmise käigus vabanev gaas.

Pärast kaevust väljumist läbivad õli ja gaas gaasiseparaatorid, milles seostatud gaas eraldatakse ebastabiilsest õlist, mis saadetakse edasiseks töötlemiseks.

Seotud gaasid on tööstusliku naftakeemia sünteesi väärtuslik tooraine. Kvalitatiivselt ei erine need koostiselt maagaasidest, kuid kvantitatiivne erinevus on väga märkimisväärne. Metaani sisaldus neis ei tohi ületada 25–30%, kuid palju rohkem kui selle homoloogid - etaan, propaan, butaan ja kõrgemad süsivesinikud. Seetõttu klassifitseeritakse need gaasid rasvadeks.

Seotud ja maagaaside kvantitatiivse koostise erinevuse tõttu on nende füüsikalised omadused erinevad. Seotud gaaside tihedus (õhu kaudu) on suurem kui looduslik - see ulatub 1,0-ni või rohkem; nende põlemissoojus on 46 000–50 000 J/kg.

Gaasi rakendus

Süsivesinikgaaside üks peamisi kasutusvaldkondi on nende kasutamine kütusena. Kõrge kütteväärtus, kasutamise mugavus ja kuluefektiivsus asetavad gaasi kahtlemata ühele esikohale teiste energiaressursside seas.

Seotud naftagaasi teine ​​oluline kasutusala on selle katmine, st maabensiini ekstraheerimine sellest gaasitöötlemistehastes või -rajatistes. Gaas allutatakse tugevale kokkusurumisele ja jahutamisele võimsate kompressorite abil, samal ajal kui vedelate süsivesinike aurud kondenseeruvad, lahustades osaliselt gaasilisi süsivesinikke (etaan, propaan, butaan, isobutaan). Moodustub lenduv vedelik - ebastabiilne gaasbensiin, mis on kergesti eraldatav separaatoris olevast ülejäänud mittekondenseeruvast gaasimassist. Pärast fraktsioneerimist - etaani, propaani, osa butaanide eraldamist - saadakse stabiilne gaasbensiin, mida kasutatakse kaubandusliku bensiini lisandina, mis suurendab nende lenduvust.

Kütusena kasutatakse maabensiini stabiliseerimisel eralduvat propaani, butaani, isobutaani silindritesse süstitud veeldatud gaaside kujul. Metaani, etaani, propaani, butaane kasutatakse ka naftakeemiatööstuse toorainena.

Pärast C 2–C 4 eraldamist seotud gaasidest on ülejäänud heitgaas koostiselt kuivamislähedane. Praktikas võib seda pidada puhtaks metaaniks. Kuivad ja heitgaasid, kui neid põletatakse väikese õhuhulga juuresolekul spetsiaalsetes seadmetes, moodustavad väga väärtusliku tööstustoote - gaasitahma:

CH4 + O2 a C + 2H2O

Seda kasutatakse peamiselt kummitööstuses. Juhtides metaani veeauruga üle nikkelkatalüsaatori temperatuuril 850 ° C, saadakse vesiniku ja süsinikmonooksiidi segu - "süntees - gaas":

CH4 + H2O à CO + 3H 2

Kui see segu juhitakse üle FeO katalüsaatori temperatuuril 450 °C, muundatakse süsinikmonooksiid dioksiidiks ja eraldub täiendav kogus vesinikku:

CO + H 2 O à CO 2 + H 2

Saadud vesinikku kasutatakse ammoniaagi sünteesiks. Kui metaani ja teisi alkaane töödelda kloori ja broomiga, saadakse asendusproduktid:

1. CH 4 + Cl 2 à CH 3 C1 + HCl - metüülkloriid;

2. CH4 + 2C12a CH2C12 + 2HC1 - metüleenkloriid;

3. CH 4 + 3Cl 2 à CHCl 3 + 3HCl - kloroform;

4. CH 4 + 4Cl 2 à CCl 4 + 4HCl - süsiniktetrakloriid.

Metaan on ka vesiniktsüaniidhappe tootmise tooraine:

2CH 4 + 2NH 3 + 3O 2 à 2HCN + 6H 2 O, samuti süsinikdisulfiidi CS 2, nitrometaani CH 3 NO 2 tootmiseks, mida kasutatakse lakkide lahustina.

Siberi avaruste kohal lennates on lihtne märgata üht naftatööstuse tänapäevast probleemi: arvukalt põlevaid tõrvikuid. Nad põletavad seotud naftagaasi (APG).

Mõnede hinnangute kohaselt töötab Venemaal mitu tuhat suurt rakettraketti. Kõik naftatootmisega tegelevad riigid seisavad silmitsi APG kasutamise probleemidega. Venemaa on selles kahetsusväärses piirkonnas juhtpositsioonil, järgnevad Nigeeria, Iraan ja Iraak.

APG sisaldab metaani, etaani, propaani, butaani ja raskemaid süsivesinike komponente. Lisaks võib see sisaldada lämmastikku, argooni, süsinikdioksiidi, vesiniksulfiidi, heeliumi. APG lahustub kõige sagedamini naftas ja eraldub tootmise käigus, kuid see võib koguneda ka naftaväljade “korkidesse”.

APG kasutamine eeldab APG ja selle komponentide sihipärast kasutamist, millel on positiivne mõju (majanduslik, keskkonnaalane jne) võrreldes selle põletamisega.

APG kasutamise tüübid ja meetodid

APG kasutamisel on mitu suunda:

- või põldudel (gaasi tarnimine gaasitorusse vastavalt Gazprom PJSC tingimustele, SPBT, LNG vastuvõtmine)

APG saatmine töötlemiseks gaasitöötlemistehases nõuab arenenud gaasitranspordi infrastruktuuri olemasolul kõige vähem kapitalikulutusi. Selle suuna puuduseks kaugemate põldude puhul on võimalik vajadus täiendavate gaasipumplate ehitamiseks.

Suure stabiilse APG deebetiga põldude jaoks, mis asuvad peagaasitorustiku ja transpordisidevõrgu lähedal, on oluline ehitada mini-GPP, kust on võimalik saada propaan-butaani fraktsioone (SPBT), jääkgaasi puhastus Gazprom PJSC standarditele koos tarnimisega magistraalgaasitorustikule, kergete komponentide veeldamine, et saada LNG-ga sarnane vedel fraktsioon. Selle suuna puuduseks on selle vastuvõetamatus kaugematele hoiustele.

Seadmed protsesside realiseerimiseks: mahtuvuslikud seadmed (separaatorid, akumulatsioonipaagid), soojus- ja massiülekandeseadmed (soojusvahetid, destillatsioonikolonnid), kompressorid, pumbad, auru-kondensatsiooniga külmutusseadmed, plokk-moodulkonstruktsiooniga gaasivedeldajad.

- elektri tootmine (GTES, GPES rakendus)

APG kõrge kütteväärtus määrab selle kasutamise kütusena. Sel juhul on võimalik gaasi kasutada nii gaasikompressorseadmete ajamiteks kui ka oma tarbeks elektri tootmiseks gaasiturbiini või gaasikolbseadmete abil. Olulise APG vooluhulgaga suurte põldude jaoks on otstarbekas korraldada elektrijaamad koos elektri väljalaskmisega piirkondlikesse toitevõrkudesse.

Selle suuna puudused hõlmavad laialdaselt kasutatavate traditsiooniliste GTPP-de ja GPPP-de rangeid nõudeid kütuse koostisele (vesiniksulfiidi sisaldus ei ületa 0,1%), mis nõuab suuremaid kapitalikulusid gaasipuhastussüsteemide kasutamisel ja tegevuskulusid seadmete hoolduseks. . Elektrienergia tarnimine välistele elektrivõrkudele ei ole välise energiataristu puudumise tõttu võimalik kaugemates väljades.

Suuna eelisteks on väljaku vajaduste tagamine elektriga ja väljaku soojusvarustuse teostamine ilma välise toitetaristu maksumuseta, elektrigaasigeneraatorite kompaktsus. Kaasaegsete mikroturbiiniseadmete kasutamine võimaldab kasutada kuni 4-7% vesiniksulfiidisisaldusega APG-d.

Seadmed protsesside rakendamiseks: mahtuvuslikud seadmed (separaatorid, mahutid), plokk-moodulkonstruktsiooniga GTES või GPES.

- keemiline töötlemine (protsessid "APG to BTK", "Cyclar")

Protsessi APG to BTK töötas välja PJSC NIPIgazpererabotka ja see võimaldab APG katalüütilist töötlemist aromaatsete süsivesinike (peamiselt benseen, tolueen ja ksüleenide segu) seguks, mida saab segada peamise õlivooluga ja viia läbi olemasoleva naftatorustiku. rafineerimistehastele. Ülejäänud kergeid süsivesinikke, mis on koostiselt sarnased maagaasiga, saab kasutada kütusena põllu vajadusteks elektri tootmiseks.

"Cyclari" protsessi töötasid välja UOP ja British Petroleum ning see hõlmab aromaatsete süsivesinike segu tootmist (paljudes aspektides sarnane protsessiga "APG to BTK") APG propaan-pentaani fraktsioonist. Puuduseks võrreldes protsessiga "APG in the BTK" on vajadus APG eelnevaks ettevalmistamiseks propaani-pentaani fraktsiooni eraldamiseks.

Selle suuna puuduseks on märkimisväärsed kapitalikulud kalapüügi infrastruktuuri laiendamiseks.

Seadmed protsesside realiseerimiseks: mahtuvuslikud seadmed (separaatorid, akumulatsioonipaagid), soojusvahetid, katalüütilised reaktorid, destillatsioonikolonnid, kompressorid, pumbad.

- gaasikeemilised protsessid (Fischeri-Tropschi protsess)

APG töötlemine Fischer-Tropschi meetodil on mitmeetapiline protsess. Algselt saadakse APG-st kõrgel temperatuuril termilise oksüdeerimise teel sünteesgaas (CO ja H 2 segu), millest kasutatakse metanooli või sünteetilisi süsivesinikke mootorikütuse tootmiseks. Suuna miinuseks on suured kapitali- ja tegevuskulud.

Seadmed protsessi teostamiseks: mahtuvuslikud seadmed (separaatorid, akumulatsioonipaagid), soojusvahetid, katalüütilised reaktorid, kompressorid, pumbad.

- rakendus valdkonna tehnoloogilisteks vajadusteks (rattaprotsess, gaasilift)

APG süstimise protsess õli sisaldavasse reservuaari (tsükliprotsess) hõlmab gaasi süstimist välja gaasi "korki", et suurendada kohapealset rõhku, mis suurendab õli taaskasutamist. Meetodi eelised hõlmavad rakendamise lihtsust ja madalaid kapitalikulusid protsessi rakendamiseks. Puuduseks on tegelik utiliseerimise puudumine – probleemi lahendamisel on vaid mõne tuleviku edasilükkamine.

Gaasitõstuki abil õli tõstmise protsess seisneb sellesse süstitud kokkusurutud APG energia kasutamises. Selle meetodi eelised seisnevad suure gaasiteguriga kaevude kasutamise võimaluses, väheses mõjus mehaaniliste lisandite tootmisprotsessile, temperatuurile, rõhule, võimaluses paindlikult reguleerida kaevu töörežiimi, hoolduse lihtsuses ja gaasitõstekaevude remont. Selle meetodi puuduseks on vajadus gaasivarustuse ettevalmistamise ja maapealse juhtimise järele, mis suurendab põllu arendamise kapitalikulusid.

Seadmed protsesside realiseerimiseks: mahtuvuslikud seadmed (separaatorid, mahutid), kompressorid, pumbad.

APG kasutamise vajaduse põhjused

Üks APG kasutamise infrastruktuuri puudumise ja selle kontrollimatu põletamise tagajärgi on keskkonna rikkumine. APG põletamisel eraldub atmosfääri suur hulk saasteaineid: tahmaosakesed, süsihappegaas, vääveldioksiid. Nende ainete suurenenud sisaldus atmosfääris põhjustab inimkeha reproduktiivsüsteemi haigusi, pärilikke patoloogiaid ja onkoloogilisi haigusi.

Väljakujunenud meetodite puudumine APG kasutamiseks Venemaal toob kaasa märkimisväärseid kaotusi majanduses. Ratsionaalsel kasutamisel on APG energia- ja keemiatööstuse jaoks väga väärtuslik.

Ametlikel andmetel kasutatakse umbes 55 miljardi m3 aastase APG toodanguga keemiatööstuses vaid 15-20 miljardit m3, väike osa kasutatakse veehoidlate rõhu tõstmiseks ja umbes 20-25 miljardit m3 põletatakse. . Sellised kaod on lähedased kõigi Venemaa elanike kodumaise gaasi tarbimisele.

Siiski on mitmeid Venemaa naftatootmise jaoks eriti olulisi tegureid, mis takistavad APG kasutamise suurenemist ja arengut:

Kaevude kaugus gaasitöötlemisrajatistest;

Vähearenenud või olematud gaasi kogumise, töötlemise ja transpordi süsteemid;

Toodetud gaasi mahtude muutlikkus;

Lisandite olemasolu, mis raskendavad töötlemist;

Madal gaasi hind koos ülimadala huviga selliste projektide rahastamise vastu;

APG põletamise keskkonnakaristused on palju väiksemad kui selle kõrvaldamise kulud.

Viimastel aastatel on naftafirmad hakanud APG kasutamise probleemidele rohkem tähelepanu pöörama. Seda soodustab eelkõige Vene Föderatsiooni valitsuse 8. jaanuari 2009. aasta dekreet nr 7 „Meetmete kohta naftagaasi põletamisel põletusseadmetega seotud õhusaaste vähendamise meetmete kohta põletusseadmetes“, mis kohustab suurendama õhusaaste suurendamist. APG kasutamise tase kuni 95%. Alates 2012. aastast on normi 5% ületava APG põletamisel tekkivate heitkoguste maksete arvutamiseks kasutusele võetud korrutustegur 4,5, alates 2013. aastast on seda koefitsienti suurendatud 12-ni, 2014. aastast 25-ni ja mõõteseadmete puudumisel 120-ni. Täiendavaks stiimuliks tööde alustamiseks APG kasutusastme tõstmiseks oli 2013. aastal vastu võetud protsess vähendada heitkoguste tasu APG kasutusprojektide elluviimise kulude summa võrra.