Сообщение что производят из газа

Обновлено: 08.07.2024

Природный газ является ценным энергетическим сырьем для различных отраслей промышленности. Он состоит в основном из метана (до 98 %), его гомологов (этана, пропана, бутана), сернистых соединений, углекислого газа, азота и, в небольшом количестве, меркаптанов (слабых кислот). В некоторых месторождениях газа присутствует гелий.

Основная продукция из природного газа — это сырье для энергетики. Почти 40 % переработанного природного газа сжигается на электростанциях. Еще около 30% используется в металлургической промышленности. Примерно по 4% объемов добываемого природного газа применяется для отопления жилых зданий, промышленных предприятий и бытовых нужд населения, на цементных предприятиях, строительстве, в сельском хозяйстве, производстве медикаментов. В США на нужды энергетики и тяжелой промышленности и в качестве бытового топлива используется 98% газа.

На компрессорных станциях сухой природный газ сжимается до 200 атм и охлаждается до -162 оС. Такой продукт называется компримированным природным газом. Его можно хранить в жидком виде в подземных хранилищах и использовать для сглаживания пиков потребления сырья в холодной период года. Транспортировка его производится в специальных криоцистернах, чаще всего морским путем, танкерами-газовозами.

Компримированный природный газ является стратегическим энергетическим сырьем на мировом рынке. Его удобно перевозить в районы, отстоящие на десятки тысяч км от мест добычи. По оценкам аналитиков до 2020 года 35% переработанного природного газа в мире будет доставляться заказчику в виде компримированного газа. В настоящее время наметились перспективы применения его в качестве топлива для автотранспорта. Ведущие автоконцерны уже выпускают автомобили, работающие на компримированном газе.

По количеству тяжелых фракций в составе добываемого природного газа различают чисто газовые месторождения (содержащие сухой газ) и газоконденсатные (с большей долей тяжелых гомологов метана). Еще в начальный период переработки природного газа из него выделяют водород, сернистые соединения и сухую серу, имеющие применение во многих отраслях экономики. Ценным сырьем для нефтехимии являются тяжелые углеводороды. В процессе технологической переработки из них получают следующие виды продукции:

• сжиженный углеводородный газ (СУГ);
• различные виды растворителей;
• водород, аммиак, метанол, формальдегид, сажа;
• уксусная кислота;
• синтетические красители;
• пластмассы;
• газы, используемые для консервации сельскохозяйственной продукции и при производстве медикаментов.

Многие газовые месторождения содержат гелий. Этот ценный инертный газ востребован во многих отраслях экономики. Наиболее богатые районы добычи гелия находятся в США и в России (Восточно-Европейские и Сибирские газоносные регионы).

Высокомолекулярные углеводороды являются основой получения СУГ, который применяется вместо бензина для автотранспорта, используется в качестве топлива в быту и промышленности.

Одна из самых удивительных вещей в окружающем нас современном мире то, что он в значительной мере сделан из газа, о котором принято думать, что он способен лишь гореть в плите на кухне. На самом деле экраны телефонов и телевизоров, краски и пластиковые контейнеры для еды, аппараты МРТ и спутниковые антенны все это как минимум частично было газом.

Большинству людей трудно представить, как газ, пусть даже из жидкого состояния, может превратиться во твердое. Этот процесс называется полимеризацией. Эту магию в ежедневном режиме творит с газом химическая промышленность.

Практически все пластиковое, что есть сейчас вокруг нас, в прошлом было газом. Например, гелий, больше знакомый нам по праздничным шарам, в жидком виде используют при производстве аппаратов МРТ, , оптоволокна, полупроводников, спутниковых антенн, авиационного титана. Пропан нужен для производства красок. Из этана и смеси делают полимеры и пластики, а из бутана даже пищевые добавки.

Конечно, газ прежде всего его метановая, пропановая и бутановая фракции как и раньше, важен в качестве топлива. И все больше автовладельцев экономят существенные деньги, переводя свои машины на дешевый газ, особенно метан.

В мире есть и большие газовые корабли. К примеру, финский паром Viking Grace гигант, вмещающий до 2800 пассажиров и до 550 автомобилей. Без дозаправки он может провести в море до трех суток.

На газовом топливе ездят даже поезда. На магистрали, где много неэлектрифицированных участков, затяжных подъемов и спусков, очень оценили газотурбовоз. Он проходит до 900 км на одной заправке и при этом может тянуть до 170 вагонов.

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

Значительные объемы газа использует также металлургическая промышленность. Но и здесь природный газ также используется как источник энергии — для разогрева доменных печей.

Зеленое топливо

На газе можно ездить

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле 76-го бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию городов. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

Компримированный газ получают на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях ( АГНКС ) путем сжатия природного газа, поступающего по газопроводу, до 20–25 МПа (200–250 атмосфер).

Впервые жидкие углеводороды из синтез-газа получили немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш еще в 1923 году. Правда, тогда в качестве источника водорода они использовали уголь. В настоящее время различные варианты метода Фишера-Тропша используются во многих представленных на рынке процессах превращения газа в жидкие углеводороды.

Отбензинивание

Первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах .
Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий , пары воды.
Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку — очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ — продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы. Этот же уже очищенный газ идет на химических заводы, где из него производят метанол и аммиак.

А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом — ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.

Краска, клей и уксус

По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (CH₃OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.

Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура.

Аммиак сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.

Как получается аммиак

Вначале природный газ очищают от серы, затем он смешивается с подогретым водяным паром и поступает в реактор, где проходит через слои катализатора. Эта стадия называется первичным риформингом, или парогазовой конверсией. Из реактора выходит газовая смесь, состоящая из водорода, метана, углекислого (СО₂) и угарного газов (СО). Далее эта смесь направляется на вторичный риформинг (паровоздушная конверсия), где смешивается с кислородом из воздуха, паром и азотом в необходимом соотношении. На следующем этапе из смеси удаляют СО и СО₂. После этого смесь водорода и азота поступает собственно на синтез аммиака.

Одна из самых удивительных вещей в окружающем нас современном мире — то, что он в значительной мере сделан из… газа! Да-да, того самого, про который мы привыкли думать, что он способен только гореть в плите на кухне. На самом деле, экраны телефонов и телевизоров, краски и пластиковые контейнеры для еды, аппараты МРТ и спутниковые антенны — всё это (по крайней мере частично) когда-то было газом!

Природный газ – это сложная смесь, максимальную пользу из которой можно извлечь, только разделив. В быту для таких целей мы можем использовать что-то вроде сита, на котором останется только крупное, а мелкое пройдёт дальше. У газа эти части называются фракциями, и разделить их вовсе не так просто.

Основное вещество природного газа – метан, его больше всего, от 85 до 88%, остальные 12-15% — ценные примеси, которые и требуется отделить. Кстати, гигантские и суперсовременные заводы для этого строятся сейчас в Ленинградской области, под Усть-Лугой, и вблизи города Свободный к северу от Благовещенска. Площадь Амурского завода 800 гектаров, больше 1100 футбольных полей. Здесь будет 6 технологических линий, сложнейшее оборудование, полный цикл переработки. Высота одной из колонн, деметанизатора, 87 метров. Это практически 30-этажный дом.

Сначала смесь, добытую из земли, очищают от воды, чтобы даже мельчайшие капли потом, замерзая при сверхнизких температурах, не повредили оборудование. Процесс вообще предстоит очень серьёзный.

Ближайшая бытовая аналогия для процесса разделения газов – это обычный химический перегонный аппарат. В народе известный также как самогонный. Конечно, чтобы проделать тоже самое с газом бытовых температур не достаточно. Нужен, в частности, экстремальный холод.

Компоненты природного газа имеют разную температуру перехода из летучего состояния в жидкое. Внизу самой большой колонны, того самого деметанизатора, всего +10-20 градусов, это оптимально, чтобы отделить углеводородные компоненты (пентан, гексан, бутан, пропан, этан). В верхней части, наоборот, создают холод в -110. При этой температуре смесь метана, азота и гелия перекачивается в соседнюю установку, деазотирования. В ней мороз становится ещё крепче. Температуру понижают до -162, чтобы метан превратился в жидкость. Оставшиеся компоненты охлаждают ещё — до -196 – тут сдаётся азот, и самым последним обработку холодом не выдерживает и сжижается гелий. Ему нужна температура -269 градусов Цельсия.

Такие условия надо ещё и поддерживать во время хранения и транспортировки — поэтому используются специальные изолированные контейнеры. И превращения газа на этом только начинаются! Гелий, больше знакомый нам по праздничным шарам, в жидком виде используют при производстве аппаратов МРТ, ЖК-экранов, оптоволокна, полупроводников, спутниковых антенн, авиационного титана. Пропан нужен для производства красок. Из этана и пентан-гексановой смеси делают полимеры и пластики, а из бутана — даже пищевые добавки.

Так что практически всё пластиковое, что есть сейчас вокруг вас, в прошлом было газом! Конечно, он — прежде всего его метановая, пропановая и бутановая фракции — как и раньше, важен в качестве топлива. И всё больше автовладельцев экономят существенные деньги, переводя свои машины на дешёвый газ (особенно метан).

Салават Сайфуллин, таксист из Томска, рассказывает, что когда ездил в отпуск в Крым, специально прокладывал маршрут через метановые заправки. Дорогу это удлинило, но экономия всё равно оказалась двукратной по сравнению с бензином. Константин Молодцов, который уже 17 лет переводит автомобили на газ, приводит примерные расчёты.

Команде Константина, кстати, приходилось переводить на газ не только машины, но и как-то раз даже судно на воздушной подушке. В мире есть и большие газовые корабли. К примеру, финский паром Викинг Грейс. 12-палубный гигант, вмещает до 2800 пассажиров и до 550 автомобилей. Без дозаправки может провести в море до 3 суток.

На газовом топливе ездят даже поезда. На Байкало-Амурской магистрали, где много не электрифицированных участков, затяжных подъёмов и спусков, очень оценили газотурбовоз. Он проходит до 900 км на одной заправке, и при этом может тянуть до 170 вагонов! В общем, о чудесах, связанных с газом, мы в ближайшее время явно будем слышать всё чаще — и далеко не всегда он будет выступать тем, что просто греет чайник на нашей кухне.

Благодарим за помощь в съёмке сюжета:

Химический факультет МГУ за профессионализм и помощь в организации съёмок

Выставку достижений народного хозяйства за приятную атмосферу и помощь в организации съёмок

С середины XX века переработка природного газа является ключевым фактором в развитии всех отраслей промышленного производства. Являясь топливом высокой калорийности, различные способы переработки природного газа обеспечивают как сырьем, так и энергией все спектры человеческой жизни – начиная с обогрева жилища, заканчивая возможностью запуска космических спутников.

Происхождение и состав газа

Научное определение природного газа – это смесь газов различного химического состава на основе углеводородного соединения. В зависимости от месторождения, состав углеводородов разнится в количественном соотношении, основными компонентами природного газа служат следующие химические элементы:

Метан.
Бутан.
Этан.
Пропан.
Водород (сероводород).
Углерод (в соединении).
Азот, гелий и пр.
Примеси.

При добыче сланцевого газа, залежи которого находятся на глубине 10 тыс. м, в составе ископаемого сырья находится большее количество различных углеводородных соединений.

Поэтому невозможно научно обосновать единственную общую формулу для обозначения состава ископаемого.

В природе газ бесцветен и не имеет никакого запаха, его присутствие в породе определяется искусственным методом с помощью оборудования. В болотах часто на поверхности выделяют болотный газ специфического запаха. Однако это не запах ископаемого, а запах растительных компонентов конкретной среды (брожение, гниение растений и пр.).

Предполагаемое происхождение

Происхождение природного газа связывают с возникновением углеводородов. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов, органика накапливалась в местах без доступа кислорода. Вступая в соединение с молекулами водорода при повышенном давлении в нижних слоях пород, происходило возникновение углеводородов. Под действием тектонического движения, передвигая горные породы, в процессе перепада давления и температур, возникали нефтяные и газовые месторождения.

Природный газ относится к осадочным ископаемым породам, его залежи могут быть как отдельным месторождением, так и верхним слоем нефтяного пласта. При низких температурах природный газ имеет кристаллическую форму, различаются также месторождения газа, растворенного в нефти или воде.

Добыча газа

Все современные способы переработки газа начинаются с проведения анализа структуры месторождения. Залегая в пустотах, ископаемое сырье извлекается методом бурения газовых скважин на всей территории обозначенного месторождения. При залежах газоносного пласта внутри мелкофракционных пород или в соединении с другими химическими элементами, помимо прямого бурения, по периметру газодобычи устанавливаются перерабатывающие комплексы.

Современные технологии газодобычи позволяют извлекать природное ископаемое сырье с глубины залегания до 12 тыс. м.

Переработка природного газа начинается с момента сбора ископаемого продукта, при смежной добыче с нефтеносного пласта первичным является откачка газовых накоплений.

В современных условиях, при месторождении значительного объема предполагаемой добычи ископаемого в течение 10 лет, строятся очистительные и перерабатывающие комплексы. Эти заводы, перерабатывая сырье сразу после извлечения из пласта, позволяют значительно сэкономить средства при транспортировке.

Важность переработки природного газа

После добычи, начинается процесс первичной очистки, в ходе которого сырье очищается от примесей серы и проходит осушение на комплексах первичной подготовки газа к дальнейшей транспортировке. При первичной сепаратной очистке, сера, выделенная из природного газа, преобразуется в сероводород, подвергается дальнейшей переработке с целью последующего использования в химической промышленности.

Дальнейшая, более плотная очистка происходит на химических и газоперерабатывающих комбинатах.

Главное внимание при очистке природного газа уделяется экологическому компоненту и минимизации энергетических затрат на выработку сырья.

Технология переработки газа предполагает первичную очистку на территории месторождения, поскольку транспортировка неочищенного сырья приводит к быстрому коррозийному износу газовых магистралей.

Дальнейшая транспортировка осуществляется с помощью газогонов (90%), танкерная перевозка сжиженного газа (10%).

Способы переработки природного газа

Перед подачей природного газа в главный газопровод, данное сырье не требуется дополнительно очищать, это преимущество перед нефтью (которую следует подвергнуть первичной подготовке, перед подачей в нефтепровод), дает значительную экономию средств при транспортировке.

Перед тем как получить окончательный химический и производственный состав, газовая смесь подвергается вторичной переработке на заводах химической индустрии, которая, в зависимости от применяемых технологий, подразделяется на главные и вторичные способы переработки газа.

Физическая переработка

Этот способ основан на физико-энергетических показателях. Добытый ископаемый материал подвергается глубокому сжатию и разделяется на фракции путем воздействия высоких температур.

При переходе от низких температур к высоким, сырье интенсивно очищается от примесей. Использование мощных компрессоров, позволяет производить переработку на месте газодобычи. При выкачке газа с нефтеносного пласта используют нефтяные насосы, которые отличаются сравнительной дешевизной.

Использование химических реакций

При химико-каталитической переработке происходят процессы, связанные с переходом метана в синтезированный газ, с последующей переработкой. Химические способы подразумевают использование двух методов:

паровая, углекислотная конверсия;
парциальное окисление.

Последний способ является наиболее энергосберегающим и удобным, поскольку скорость химической реакции при парциальном окислении довольно высокая, отпадает необходимость использовать дополнительные катализаторы.

Использование в качества инструмента воздействия на ископаемое сырье высоких и низких температур называют термохимическим способом переработки природного газа. При температурном воздействии на данное сырье образуются такие химические соединения, как этилен, пропилен и пр. Сложность такого вида переработки заключается в использовании оборудования способного выдать нагрев до 11 тыс. градусов при одновременном увеличении давления до трех атмосфер.

Современные технологии для переработки природного газа используют дополнительный синтез метана, позволяющий удвоить количество выделяемого водорода. Водород представляет собой натуральное сырье, из которого выделяют аммиак, являющийся материалом для получения азотной кислоты, компонентов аммония, анилина и пр.

Продукты переработки газа и сфера их применения

В процессе добычи и очистки газа, помимо основного своего использования как топлива (80%), из составляющих компонентов получают несколько продуктов переработки.

При переработке выделенного метана, химическим путем извлекают его главную производную – формальдегиды. Данные компоненты используют в производстве фенопластов, которые широко применяются при производстве строительного материала (прессовка фанеры, производство ДВП, теплоизоляция на основе пенопласта и минеральной ваты).

Смолы. Данный компонент широко используется для производства лаков и строительных красителей.

При первичной очистке ископаемого выделяют гелий, который используется при производстве высокоточного (часто медицинского) оборудования и в космической отрасли.

При производстве сельскохозяйственных удобрений используют аммиак, производную составляющую, выделяемую из водорода. Пищевая промышленность использует данный компонент как натуральный канцероген. При разработке новых лекарственных форм используется водный раствор аммиака.

В основе производства полиэтилена и пластмасс находится такой продукт переработки, как этан.

Выделенный метанол используется как компонент транспортного топлива.

Кислоты. Легкая (бумажное и текстильное производство) промышленность использует выделенные из газа кислоты (уксусная) при производстве необходимых красителей.

В оборонном комплексе используется нитрат аммония, являющийся основой при производстве взрывчатых веществ.

Современные технологии переработки газа, экономия и рациональное использование ресурсов позволяют применять альтернативные виды топлива для удовлетворения увеличивающихся потребностей промышленности и населения в энергоносителях.

Видео по теме: Природный газ

Читайте также: