Попутный нефтяной газ применение кратко

Обновлено: 03.07.2024

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 14 мая 2011.

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти; они выделяются в процессе добычи и перегонки (это так называемые попутные газы, главным образом состоят из пропана и изомеров бутана). К нефтяным газам также относят газы крекинга нефти, состоящие из предельных и непредельных (этилена, ацетилена) углеводородов. Нефтяные газы применяют как топливо и для получения различных химических веществ. Из нефтяных газов путем химической переработки получают пропилен, бутилены, бутадиен и др., которые используют в производстве пластмасс и каучуков.

Содержание

Состав

Попутный нефтяной газ — смесь газов, выделяющаяся из углеводородов любого фазового состояния, состоящая из метана, этана, пропана, бутана и изобутана, содержащая растворенные в ней высокомолекулярные жидкости (от пентанов и выше по росту гомологического ряда) и различного состава и фазового состояния примеси.

Приблизительный состав ПНГ

Получение

ПНГ является ценным углеводородным компонентом, выделяющимся из добываемых, транспортируемых и перерабатываемых содержащих углеводороды минералов на всех стадиях инвестиционного цикла жизни до реализации готовых продуктов конечному потребителю. Таким образом, особенностью происхождения нефтяного попутного газа является то, что он выделяется на любой из стадий от разведки и добычи до конечной реализации, из нефти, газа, (другие источники опущены) и в процессе их переработки из любого неполного продуктового состояния до любого из многочисленных конечных продуктов.

Получают ПНГ путем сепарирования от нефти в многоступенчатых сепараторах. Давление на ступенях сепарации значительно отличается и составляет 16—30 бар на первой ступени и до 1,5—4,0 бар на последней. Давление и температура получаемого ПНГ определяется технологией сепарирования смеси вода—нефть—газ, поступающей со скважины.

Специфической особенностью ПНГ является обычно незначительный расход получаемого газа, от 100 до 5000 нм³/час. [источник не указан 127 дней] Содержание углеводородов С_З+ может изменяться в диапазоне от 100 до 600 г/м³. При этом состав и количество ПНГ не является величиной постоянной. Возможны как сезонные, так и разовые колебания (нормальное изменение значений до 15 %).

Пути утилизации

Технология утилизации ПНГ

Основная проблема при утилизации попутного газа заключается в высоком содержании тяжелых углеводородов. На сегодняшний день существует несколько технологий, повышающих качество ПНГ за счет удаления значительной части тяжелых углеводородов. Одна из них — подготовка ПНГ с помощью мембранных установок. При применении мембран метановое число газа значительно повышается, низшая теплотворная способность (LHV), тепловой эквивалент и температура точки росы (как по углеводородам, так и по воде) снижаются.

Мембранные углеводородные установки позволяют значительно снизить концентрацию сероводорода и диоксида углерода в потоке газа, что позволяет использовать их для очистки газа от кислых компонентов.

Конструкция

По своей конструкции углеводородная мембрана представляет собой цилиндрический блок с выходами пермеата, продуктового газа и входа ПНГ. Внутри блока находится трубчатая структура селективного материала, который пропускает только определенный вид молекул. Общая схема потока внутри картриджа показана на рисунке.

Принцип работы

Конфигурация установки в каждом конкретном случае определяется специально, так как исходный состав ПНГ может сильно разниться.

Схема установки в принципиальной конфигурации:

Предварительный сепаратор для очистки от грубых примесей, крупной капельной влаги и нефти,
Ресивер на входе,
Компрессор,
Холодильник для доохлаждения газа до температуры от +10 до +20 °C,

Фильтр тонкой очистки газа от масла и парафинистых соединений,
Углеводородный мембранный блок,
КИПиА,
Система управления, включая поточный анализ,
Система утилизации конденсата (из сепараторов),
Система утилизации пермеата,
Контейнерная поставка.

Контейнер должен быть изготовлен в соответствии с требованиями пожаро- взровобезопасности в нефтяной и газовой промышленности.

Однако, с начала ХХ века нефтедобывающие компании активно приступили к поиску способов использования, а также переработки ПНГ, с целью увеличения КПД использования недр. Если ранее степень использования попутного газа была близка к 0, то в настоящий момент за счет принятия экологических соглашений, а также развития технологий переработки и использования, доля используемого по назначению ПНГ близится к 85%

Применение ПНГ в наше время

В настоящее время ПНГ используют 3-мя основными способами - закачивают обратно в пласт, чтобы повысить нефтеотдачу месторождения, используют в качестве топлива на ГТС (Газотурбинных станциях) для выработки электроэнергии, необходимой для работы промысла, либо для продажи потребителю в случае большой удаленности месторождения и невозможности транспортировки ПНГ, и 3-ий способ - переработка ПНГ с целью получения пластиков, полимеров, каучуков, и прочих высоковостребованных и высокомаржинальных продуктов.

Первичное разделение ПНГ

Если первые два способа использования ПНГ просты и понятны, то третий способ-переработка, насчитывает в себе множество способов получения огромного количества материалов, необходимых в повседневной жизни, строительстве, медицине, и т.д.

Сначала происходит отделение тяжелых фракций C₅ и выше, которые именуются Легкий Газовый Бензин. Затем отделяется природный газ (метан) от ШФЛУ (Широкой Фракции Легких Углеводородов), которая содержит в себе углеводороды от С₂ и выше. В дальнейшем в ходе процесса пиролиза в результате термического разложения получают Этилен (С₂Н₄) и Пропилен (С₃Н₈), которые являются основным сырьем для большинства полимеров.

Что такое ПНГ

Попутный нефтяной газ не тождественен обычному природному ни по составу, ни по способам добычи, ни даже по сфере применения. Вернее, основа у них одна – метан. Это бесцветный газ без запаха, который относится к классу предельных углеводородов. Но только природный газ – это практически чистый метан, доля которого может доходить до 98%. Оставшаяся часть приходится на бутан, этан и пропан.

Добыча

В России ПНГ встречается в основном в растворенном виде. Газовых шапок значительно меньше. Соотношение примерно 62% на 38%. ПНГ локализован в следующих регионах:

Ямало-Ненецкий автономный округ (Русское, Новопортовское, Восточное и Западное Мессояхские разработки);
Красноярский край (Ванкорская и Юрубчено-Тохомская нефтяные зоны);
Иркутская область (Верхнечонское месторождение);
Ханты-Мансийский автономный округ;
на шельфе Охотского моря;
в Краснодарском крае;
в Республике Коми;
на острове Сахалин;
Оренбургская область;
Пермский край;
в Якутии (Талаканское месторождение).

Состав

В попутной разновидности метана меньше, но гораздо больше примесей. Помимо пропана, этана и бутана, которые встречаются и в природном газе, есть и другие элементы:

азот;
гексан;
изобутан;
н-бутан;
пентан;
двуокись углерода;
бензол;
гептан;
октан;
нонан;
толуол;
декан;
сероводород;
производные перечисленных веществ.

Также в меньшей концентрации могут встречаться и другие примеси.

Особенность

Его главная особенность в том, что он всегда является спутником нефти. Концентрация ПНГ в нефтяном пласте может достигать нескольких тысяч кубических метров. Причем чем глубже залегает нефть, тем богаче она растворенным газом.

Еще одна особенность – низкое давление ПНГ. При таких показателях его невозможно транспортировать. Поэтому давление нужно повысить. Достигается это путем использования компрессора (так называемая процедура компримирования). В ходе нее газ сжимается, проходя несколько ступеней повышения давления. После этого он готов течь по газопроводу, заполнять подземные хранилища и пр.

Основные виды

По способу залегания выделяют газ:

существующий в виде газовой шапки над нефтяным месторождением;
растворенный в самой нефти в качестве примеси.

По содержанию метана и других углеводородов (начиная с С₃) выделяют сухой (тощий), средний, жирный и особо жирный ПНГ. Содержание углеводородов (пропана и выше) здесь не превышает 100 г на кубический метр, а в особо жирном превышает 351 г/м 3 . В сухой разновидности этого энергоресурса содержание метана достигает 96%. Но чаще встречается ПНГ второго типа.

По концентрации меркаптановой серы и сероводорода попутный газ подразделяется на:

бессернистый;
малосернистый;
сернистый;
высокосернистый.

По содержанию азота, диоксида углерода и кислорода, т.е. негорючих компонентов, бывает безбалластный, малобалластный, среднебалластный и высокобалластный. Такие компоненты снижают ценность этого энергоресурса за счет уменьшения его теплотворной способности.

По содержанию механических примесей (частиц породы, строительного шлака, включений воды и пр.) ПНГ классифицируют на чистый, слабозагрязненный, загрязненный и сильнозагрязненный.

Способы разделения

К способам утилизации можно отнести:

В настоящее время применяется два способа: с помощью компрессионной установки и адсорбционно-ректификационный способ.

Компрессионный метод чаще всего используют для жирных и особо жирных ПНГ, где большое количество ценных тяжелых углеводородов.

Применяется в несколько ступеней, на каждой из которых газ охлаждается. При понижении температуры высококипящие углеводороды отделяются. Впоследствии эта смесь компонентов также разделяется на составляющие.

Второй способ реализуется с помощью специальных адсорберов, т. е. средств, предназначенных для поглощения адсорбентом (чаще всего слоем активированного угля) растворенных или газообразных веществ. Процесс поглощения называется гиперсорбция. Обратный процесс, то есть извлечение поглощенных газов, называется десорбция. Она проводится с помощью водяного пара:

Выжигание нефтяного газа в тех районах, где транспортировка выходит дороже его стоимости.
Транспортировка на нефтеперерабатывающий завод, но только если проложены газопроводы. Иным способом транспортировать этот ресурс чересчур затратно.
Качественная очистка для последующего использования в качестве источника энергии для электростанций.

Сфера применения

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.

Опасность для окружающей среды

Сам по себе ПНГ вреда не представляет. Разве что его основной компонент, метан, обладает слабым наркотическим действием.

Таким образом, попутный нефтяной газ – ценный ресурс, не стоит отказываться от его освоения.

Переработка попутного газа - это сложный высокотехнологический процесс. Попутный газ, получаемый с промыслов, содержит множество механических примесей, конденсата, углеводорода, воды, поэтому для его дальнейшего использования и перед утилизацией необходима подготовка и его очистка от твердых частиц, т. е. сепарация - разделение нефти и газа. Для этого необходимы современное оборудование и большие затраты, поэтому большая часть попутного газа просто сжигается.
Используется попутный газ (грубой очистки) прежде всего для получения сжиженного углеводородного газа, в металлургии, в изготовлении каучука, красок, моторных масел, как сырье для получения органических соединений при синтезе и т. д. А природный газ не нуждается в такой очистке и не содержит тяжёлых примесей и компонентов и поэтому используется прежде всего как топливо.

Газ является наиболее экономичным видом топлива и широко используется на электростанциях, в черной металлургии, для удовлетворения коммунально-бытовых нужд, в химической промышленности, получения пластмасс и др.

Читайте также: