Литература по нефтяной
и газовой промышленности

Попутный газ доступное сырье для малой энергетики

Автор: В.С. Арутюнов /Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН/

Название: Попутный газ - доступное сырье для малой энергетики

Разработана технология селективного окислительного крекинга тяжелых компонентов ПНГ в более легкие высокооктановые соединения, позволяющая более широко ис­пользовать ПНГ и сырые природные газы малодебитных месторождений для собст­венного энергоснабжения промыслов и значительно снизить объем факельного сжи­гания газа.
 
Одна из острых проблем российской нефтегазовой отрасли - недопустимо вы­сокий объем сжигаемых на факелах попутных газов. По зарубежным оценкам, на Россию приходится до трети сжигаемых в мире попутных газов - около 50 млрд м3/год. На­дежды на быстрое решение этой проблемы с принятием закона о по­путном газе безосновательны. Ведь проблема носит не юридический, а экономический характер. Прове­денная для условий Поволжского федерального округа технико-эко­номическая оценка различных ва­риантов утилизации на базе суще­ствующих технологий небольших объемов попутных газов, харак­терных для многих сотен отечест­венных месторождений, показала, что все они глубоко убыточны. Для удаленных районов Сибири и Крайнего Севера эти решения бу­дут еще более убыточными. Необ­ходим принципиально иной подход к утилизации ПНГ, рассматриваю­щий его не как досадную помеху при добыче нефти, а как самостоя­тельный ценный углеводородный ресурс, требующий разработки специальных технологий для его квалифицированного и эффектив­ного использования.
 
Широко распространенное в оте­чественной нефтяной отрасли рас­точительное отношение к попутно­му газу парадоксальным образом сочетается с острым дефицитом энергетического топлива и многих видов необходимых для самих неф­тяников химических продуктов, ко­торые могут быть получены непо­средственно из попутного газа. По­этому наиболее реальный и эконо­мически рациональный путь утили­зации ПНГ - разработка техноло­гий, использующих его в качестве сырья для удовлетворения собст­венных потребностей нефтепро­мыслов и прилегающих регионов в топливе и химических продуктах, замена дорогостоящей привозной продукции местным производст­вом на базе собственного обильно­го и дешевого сырья.
 
Утилизации ПНГ в качестве энер­гетического топлива способствует все более очевидная тенденция мировой энергетики к децентрали­зации производства энергии. Де­централизация энергоснабжения с использованием местных источни­ков энергии наиболее эффективно позволяет исключить угрозу преры­вания энергоснабжения вследст­вие техногенных катастроф и сис­темных аварий, вероятность кото­рых по мере развития техносферы непрерывно нарастает. Децентра­лизованная энергетика дает воз­можность ликвидировать регио­нальные диспропорции в развитии энергетики. Во многих случаях го­раздо выгоднее экономить на элек­трических сетях, чем на оборудова­нии электростанций. Сооружение малых электростанций при некото­ром росте стоимости оборудования сильно снижает затраты на элект­рические сети. При этом общее увеличение установленной мощно­сти, несмотря на снижение загруз­ки, повышает эффективность ис­пользования энергоресурсов и ве­дет к снижению их потерь. В связи с этим прогнозируется увеличение доли местных и индивидуальных резервирования мощности, полу­чаемой от централизованных ис­точников) до 25-30% мирового энергопотребления. С учетом боль­шого количества доступных источ­ников ПНГ и малодебитных источ­ников природного газа в стране ав­тономное энергоснабжение на их базе могло бы стать надежной ос­новой местной энергетики, серьез­ным ресурсом ее развития.

Однако при использовании по­путных и сырых углеводородных га­зов в качестве моторного топлива большую проблему представляют содержащиеся в них тяжелые угле­водороды С5+, которые существен­но снижают их метановое число (аналог октанового числа для газо­вого топлива в двигателях с искро­вым зажиганием). Даже незначи­тельная, более 1-2% об., концентра­ция С5+ углеводородов с низкими октановыми числами (см. таблицу) приводит к появлению детонации в двигателе и не позволяет достигнуть его номинальной мощности. Кроме того, из-за высокой склонности С5+ углеводородов к саже- и смолообра­зованию повышается образование нагара и увеличивается износ час­тей двигателя, снижается ресурс его работы.

Использование сложных газо-фракционирующих установок не­большой мощности для переработ­ки малых объемов газов (0,2-20 млн м3/г), потребляемых энер­гоустановками мощностью от де­сятков киловатт до нескольких ме­гаватт, нерентабельно и лишь в редких случаях может быть эконо­мически оправданным. Такие газо-фракционирующие установки тре­буют высоких эксплуатационных затрат и потребляют большое коли­чество энергии на собственные нужды. Кроме того, выделение в та­ких установках тяжелых компонен­тов ПНГ приводит к снижению энергосодержания газа, а выде­ленные компоненты в условиях удаленных промыслов все равно приходится уничтожать путем их факельного сжигания.
 
Более рациональным решением этой проблемы является селектив­ная окислительная конверсия тя­желых компонентов смеси в более легкие высокооктановые соедине­ния. Технология, разработанная в Институте химической физики им. Н.Н. Семенова РАН и ООО "ОНК-ЛЕН" [1, 2], основана на селектив­ном окислительном крекинге, кото­рый протекает в присутствии не­большого количества воздуха при атмосферном давлении, соответст­вующем давлению газов второй и третьей ступеней сепарации, и в достаточно мягких условиях. Обра­зующиеся при этом более легкие молекулы, в основном водород, этилен и метан, имеют высокие ок­тановые числа и менее склонны к смоло- и сажеобразованию. Кроме того, в небольшом количестве об­разуются СО, С3Н6, С2Н6.
Октановые числа нормальных алканов
Углеводород
ОЧМ
ОЧИ
Метан
110
107,5
Этан
108
107,1
Пропан
100
105,7
н-Бутан
91,0
93,6
н-Пентан
61,7
61,7
н-Гексан
н-Гептан
26,0
0
24,8
0
н-Октан
-17*
-19*
Бензины прямой гонки
41-56
43-58
*Расчет
 
Реактор пилотной установки селективного оксикрекинга ПНГ производительностью до 30 м3газа/час, рассчитанной на работу с газопоршневым двигателем мощностью до 100 кВт.
 
На рис. 1 представлена темпера­турная зависимость конверсии тя­желых компонентов модельного ПНГ следующего состава:
СН4 81,0%
С2Н6 1,22%
С3Н8 17,0%
ХС4Н10 2,81%
ХС5Н12 1,50%
Е-С6Н14 1,83%

Температурная зависимость конверсии компонентов моднльного ПНГ в процессе селективного оксикрекинга

Рисунок 1 - Температурная зависимость конверсии компонентов модельного ПНГ в процессе селективного оксикрекинга

Разработанный процесс имеет следующие очевидные достоинст­ва. Это простая газофазная техно­логия, не требующая применения катализаторов, адсорбентов или каких-либо других расходных мате­риалов. Процесс протекает при ат­мосферном давлении, т. е. отсутст­вуют затраты энергии на компри-мирование газа или его охлажде­ние, необходимые в традиционных технологиях сепарации. Поскольку используются все компоненты га­за, не образуются требующие ути­лизации отходы и нет потерь на­чального теплосодержания газа. Процесс легко масштабируется в зависимости от реальной потреб­ности в газе и не предусматривает специального обслуживания. Его применение может решить пробле­му утилизации значительной доли ныне сжигаемого ПНГ, заметно снизить затраты на производство энергии на промыслах и в прилега­ющих к ним регионах и повысить надежность энергоснабжения до­бывающих предприятий.

Литература

1. Арутюнов В.С. Использование попутного нефтяного газа в малой энергетике // Российский химический журнал. - 2010. - Т. 54. - №5. - С. 31-36.

2. Газохимическая конверсия попутного газа для малой энергетики / В.С. Арутюнов, М.Ю. Синев, В.М. Шмелев, А.А. Кирюшин // Газохимия. -2010.-№1 (11).-С. 16-20.

Комментарии (0)



Разрешённые теги: <b><i><br>Добавить новый комментарий: