О стали

Способы переработки и применения природного газа в России. Переработка природного газа (углекислого, попутного): технологическая схема утилизации, основные процессы, способы и конечные продукты

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.

На глубине 10 тыс. м находятся залежи сланцевого газа. В процессе добычи на поверхность извлекается сырьё, образованное разнообразными соединениями, поэтому универсальной формулы, обозначающей состав природного газа, не существует.

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.

В течение многих веков происходили тектонические дислокации, менялись температурные показатели, поднимался и опускался уровень давления. В результате всех этих изменений из углеводородов формировались газовые и нефтяные месторождения.

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:  Мусороперерабатывающие заводы в Москве и московской области

Перспективы развития

Эксперты обозначают следующие перспективы развития газовой отрасли России:

• Поскольку природный газ относится к исчерпаемым ресурсам, следовательно, необходимо рационально использовать уже разведанные запасы и осуществлять поиск новых месторождений, тем самым обеспечив расширенное воспроизводство сырьевой базы.
• Планируется уделить внимание совершенствованию комплексного извлечения и использования всех имеющих коммерческую и промышленную ценность компонентов попутного и природного газа.
• Необходимо дальнейшее формирование и развитие новых крупных перерабатывающих центров вблизи газовых месторождений.
• Существенное значение для развития отрасли имеет снижение затрат и сокращение потерь на всех стадиях технологического процесса при добыче и транспортировке.

Сколько в России сжигается попутного газа?

Удивительно, но достоверной информации о количестве сжигаемого газа никто не знает. Существуют лишь ориентировочные оценки, которые существенно разнятся. Так, к примеру, по оценке спутников «шпионов», которые с орбиты Земли наблюдают за горящими российскими факелами, суммарно сжигается порядка 60 миллиардов кубических метров газа в год. По официальным оценкам экологов — примерно 13 миллиардов. По оценкам компаний по добыче нефти не более 10 миллиардов, а на одном из заседаний Президент РФ Владимир Путин озвучил цифру в 20 миллиардов кубических метров. А вот любопытные данные Счетной палаты (источник). Так, в 2009 году, по её данным, только семь крупнейших нефтяных , «Лукойл», ТНК-BP, «Газпром нефть», «Русснефть», «Башнефть» и «Славнефть») сожгли в факелах 19,96 млрд м³ попутного нефтяного газа, что составило 64,3 %(!)
общей его добычи. В любом случае, даже средневзвешенные оценки показывают, что в факелах каждый год сгорает такое количество газа, которое сопоставимо с третью (!) объема экспорта газа в Европу. Что-же делать с этим огромным ресурсом, который не приносит никакой прибыли, да еще и съедает дополнительные деньги? Вопрос пока остается открытым.

Действующие способы

Если нефть нуждается в обязательной очистке и подготовке, газ нередко попадает в трубопровод незамедлительно. На предприятии выбирают способы переработки, соответствующие составу сырья:

• задействуют физические и энергетические методы;
• проводят химические и каталитические реакции;
• используют термохимический процесс.

Действующие варианты проверены временем и отвечают уровням безопасности. С помощью вторичной переработки происходит окончательная очистка газа от примесей.

Физическая переработка

Основа метода базируется на физических и энергетических характеристиках газа. В начале процесса происходит нагрев, и изменяется состав сырья. Удается на месте разработки избавиться от примесей.

Нагрев приводит к последующему охлаждению. Вместо компрессоров стали устанавливать нефтяные насосы и эжекторы, удешевляющие очистку и разделение.

Использование химических реакций

Химико-каталитическое воздействие приведет к выбору метода. Применяют углекислотную или паровую конверсию или парциальное окисление.

Последняя схема переработки получила приоритет. Отпадает необходимость в катализаторе, и увеличивается скорость реакции. Термохимический режим связан с тепловыделением, происходящим из-за неполного окисления углеводородов.

Минус заключается в поднятии температуры до 11 тысяч градусов и необходимости выдерживать давление в 3 атмосферы. В результате переработки возникает синтезированный газ, нераспадающийся на элементы.

Закачка ПНГ в пласт для интенсификации нефтеотдачи

Попутный нефтяной газ нередко используется для повышения нефтеотдачи на месторождениях через его обратную закачку в пласт – так давление повышается, и из одной скважины можно добыть на 10 тыс. т. нефти больше. Данный способ применения газа считается дорогостоящим, поэтому не получил широкого распространения на территории РФ и используется преимущественно в Европе. Основное преимущество способа заключается в его дешевизне: предприятию необходимо закупить лишь необходимое оборудование. В то же время подобные меры не утилизируют ПНГ, а лишь отсрочивают проблему на некоторое время.

Установка энергоблоков

Газотурбинный энергоблок
Ещё одна значимая сфера эксплуатации попутного газа – это обеспечение энергией электростанций. При условии нужного состава сырья способ отличается высокой эффективностью и пользуется большой популярностью на рынке.

Ассортимент установок широк: компании наладили выпуск как газотурбинных, так и поршневых энергоблоков. Эти устройства позволяют обеспечить полноценное функционирование станции с возможностью вторичного использования вырабатываемого на производстве тепла.

Подобные технологии активно внедряются в нефтехимическую промышленность, так как компании стремятся к независимости от поставок электроэнергии РАО. Однако целесообразность и высокая рентабельность схемы может быть обусловлена только близким расположением электростанции к месторождению, так как затраты на транспортировку ПНГ превысят потенциальную экономию средств. Для безопасного функционирования системы газ нуждается в предварительной сушке и очистке.

Переработка в сжиженный газ

Способ основан на криогенном процессе сжатия с использованием однопоточного холодильного цикла. Сжижение подготовленного ПНГ происходит через его взаимодействие с азотом в искусственно созданных условиях.

Потенциал рассматриваемого метода зависит от целого ряда условий:

• производительность установки;
• давление исходного газа;
• запас газа;
• содержание тяжелых углеводородов, этана и сернистых соединений и т. д.

Наиболее эффективно схема проявит себя, если устанавливать криогенные комплексы на распределительных станциях.

Мембранная очистка

Мембранная очистка попутного нефтяного газа

Одна из наиболее перспективных на данный момент технологий. Принцип работы метода заключается в различной скорости, с которой компоненты попутного газа проходят сквозь специальные мембраны. С появлением половолоконных материалов способ приобрёл массу преимуществ над традиционными способами очистки и фильтрации ПНГ.

Очищенный газ подвергается сжижению и затем проходит через процедуру разделения в двух промышленных сегментах: для получения топлива или нефтехимического сырья. В результате процесса, как правило, образуется отбензиненный газ, который легко транспортируется, и ШФЛУ, которые отправляются на предприятия для производства каучука, пластмасс и топливных присадок.

Читайте также:  Куда можно сдать энергосберегающие лампочки, отслужившие свой срок?

Основной принцип работы заводов по переработке

Главная задача предприятия, занимающегося переработкой природного газа, – максимально возможное извлечение всех компонентов ископаемого и доведение их до товарного состояния. При этом не должен наноситься вред окружающей среде и земным недрам, а финансовые затраты необходимо сводить к минимуму.

Благодаря выполнению всех аспектов этого правила, продукты переработки природного газа считаются высококачественными и экономичными.

Что можно получить из природного газа?

Туркменистан входит в число мировых лидеров по доказанным запасам природного газа, занимая четвертое место после России, Ирана и Катара. О том, какое это богатство, говорит не только его значение для экономики и национального бюджета страны, но и практически безграничное количество разнообразных продуктов и товаров, которые можно получить путем его переработки.

Важно, что природный газ — самое чистое среди ископаемых видов углеводородного топлива. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола.

Кроме того, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря высоким экологическим характеристикам природного газа растет его доля в мировом энергетическом миксе.

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Природный газ приводит в действие газотурбинные установки американской корпорации General Electric , которые более 20 лет работают на электростанциях Туркменистана и дают львиную долю электроэнергии, вырабатываемой в стране. Газ поставляется не только на электростанции, но и для нужд коммунального хозяйства, чтобы в домах был свет и горячая вода.

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. Из природного газа можно производить и жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). На основе этой технологии на туркменском инновационном предприятии в Овадандепе производятся синтетический бензин ECO-93, соответствующий экологическому стандарту Euro-5, очищенное дизельное топливо и сжиженный газ, предназначенные для внутреннего рынка и экспорта.

Природный газ служит исходным сырьем, из которого через цепочку химических превращений получают другие виды сырья, например, такие легкие углеводороды, как этан, пропан, бутан, пентан. Они становятся сырьем для дальнейшей переработки и производства полимеров и каучука.

Получаемый из газа метанол может стать сырьем для производства сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, уксусной кислоты. Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак, который уже 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.

В Туркменистане карбамид производят три завода Государственного концерна «Туркменхимия», из которых самым современным является «Гарабогазкарбамид». Это полностью автоматизированное предприятие, не имеющее аналогов в регионе, оснащено датскими, итальянскими, голландскими и американскими технологиями.

Две трети его продукции отправляются на экспорт, поскольку она пользуется высоким спросом на мировом рынке минеральных удобрений. Его закупают сельхозпроизводители Болгарии, Турции, Румынии, Испании и других стран. Ускоренной отправке продукции завода способствует специальный причал, на который карбамид подается по транспортеру, что позволяет значительно облегчить и удешевить процесс его отправки морем.

Природный газ служит исходным сырьем для производства такого универсального полимера, как полипропилен, который занимает второе место в мире по объему потребления, с долей 26 % уступая только полиэтилену. Из этого материала производят неограниченное количество полезной продукции.

Читайте также:  Загрязнение мировых водных бассейнов

Так, полипропиленовые трубы ввиду их стойкости к химическому и тепловому воздействию, доступной стоимости и удобству стали популярны как в промышленных, так и в жилых и коммерческих системах. Полипропилен используется в производстве больших групп продуктов – это упаковка, текстиль, канцелярия, детали, контейнеры, оборудование, составляющие автомобилей и т.д.

Различными способами производятся продукты для сада и ванной комнаты, предметы декора, кухонные принадлежности и вещи для домашнего обихода, ведра, ящики, контейнеры, автодетали, пластмассовая мебель, разовые шприцы, расходные медицинские материалы, трубопроводная арматура и другие сантехнические изделия, крышки от бутылок, упаковка для парфюма и косметики и многое-многое другое. Этими изделиями каждый из нас пользуется в повседневной жизни.

А еще полипропилен используется в производстве синтетических ковров, которое является современным дополнением к всемирно известному ручному искусству туркменского ковроткачества. Такое производство было запущено в Туркменистане несколько лет назад, когда в Абаданском этрапе Ашхабада был введен в эксплуатацию комплекс «Абадан халы».

Производственная мощность предприятия рассчитана на выпуск 800 тыс. кв. метров ковров и ковровых изделий из полипропилена в год. Предприятие включает в себя несколько цехов, в которых установлено оборудование от ведущих европейских производителей.

Применяемые инновационные разработки позволяют из исходного материала — гранулированного полипропилена и синтетических красителей — получать готовые цветные нитки высокой прочности, различной толщины и широкой цветовой гаммы.

Главное сырье – гранулированный полипропилен производится на Туркменбашинском комплексе нефтеперерабатывающих заводов, где первый в Туркменистане полипропиленовый комплекс был построен совместно с японскими партнерами – консорциумом , «Иточу», «Нишо Ивай» и «Марубени».

Огульгозель РЕДЖЕПОВА

2+

Переработка газа: основные экономические цели и экологические задачи

Предприятия, основная задача которых переработка природного газа, пытаются извлекать все газовые компоненты и придавать им товарное состояние. При этом их главной целью остается защита окружающей среды, земных недр и безопасная утилизация остатков с минимальными финансовыми затратами.

Ключевыми аспектами деятельности газоперерабатывающих предприятий являются:

• использование простых и финансово доступных методик производства моторного топлива и других сопутствующих продуктов, отличающихся от привычных;
• разработка способов решения проблем, связанных с экологией;
• разработка возможности перерабатывать газ непосредственно в местах добычи.

Стоит напомнить, что в большей мере попутный газ состоит из метана с прочими примесями, из-за чего возникают трудности в транспортировке и использовании смеси в первозданном виде. Поэтому важна переработка попутного газа.

Существует несколько направлений процесса. Непосредственно после извлечения, смесь проходит первичную обработку, состоящую в удалении из состава серы и паров воды. Полученную массу отправляют на заводы, где газ получает товарное состояние и делится на сопутствующие продукты.

Переработка углекислого и попутного газа необходима для транспортировки и дальнейшего хранения. В дальнейшем сырье смешивается с веществом Одорантом, который придает ему резкий запах, позволяющий быстро находить опасные утечки.

Технологическая схема переработки газа

Подготовка газа к транспортировке

Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.

Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.

В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).

Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.

Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.

Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.

Пути переработки ПНГ

Как и в советские времена, попутный нефтяной газ сегодня нерентабельно перерабатывать. Отличие нашего времени в том, что химики активно ищут пути решения проблемы. В прошлом столетии больше внимания уделялось экономической целесообразности, что было ошибкой, так как традиционное сжигание факелами сильно ухудшило экологическую ситуацию и привело к тому, что начало ухудшаться здоровье населения планеты.

Как только общественность пришла к выводу, что ПНГ нельзя сжигать, начался поиск способов его переработки. Было найдено несколько решений. Наиболее популярный способ – фракционный.

Особенности фракционного способа

При использовании данного метода осуществляют разделение ПНГ на части, из которых он складывается. Продукты переработки это:

• широкая фракция лёгких углеводородов;
• очищенные сухие газы.

Перечисленное легко реализуется как в РФ, так и за рубежом. Проблема в том, что полученное сырьё нужно транспортировать по трубопроводам. Есть ещё один недостаток – получаемые продукты тяжелее, чем воздух, потому им свойственно скапливаться в низинах. В результате образуются облака, которые легко взрываются и могут принести значительный урон.

Закачивание нефтяного попутного газа в пласт для интенсификации нефтеотдачи

Ещё один способ рационального использования ПГН – повышение с его помощью нефтеотдачи. Для этого сырьё закачивают в пласты, чтобы повысить давление. Это позволяет добыть из скважины на 10 000 тонн больше нефти.

Данный способ требует больших затрат. По этой причине его не применяют в России. Однако метод распространён в Европе, где экологии и рациональному использованию ресурсов уделяют больше внимания.

При использовании данного метода компания должна установить специальное оборудование. Таким образом проблема не решается, но отсрочивается на некоторое время.

Метод мембранной очистки

Данная технология относится к самым перспективным методам. Суть её в том, что сырьё пропускается сквозь специальные мембраны на разных скоростях. Алгоритм такой:

Читайте также:  Все, что нужно знать о переработке шлаков

1. ПНГ сжижают.
2. Сырьё разделяют в 2-х промышленных сегментах: для получения нефтехимического сырья или топлива.
3. Полученное отбензиненное вещество и ШФЛУ транспортируют в места дальнейшего применения или переработки.

Продукты отбензинивания

«Сырой», необработанный природный газ, помимо метана, содержит целый спектр примесей: гелий, вода, углекислый газ, азот, сероводород, а также лёгкие углеводороды, алканы – этан, пропан, бутан и др., которые мы называем бензиновой фракцией.

Процедура отбензинивания даёт нам ряд полезных и ценных продуктов: сам отбензиненный газ (именно он, очищенный, осушенный и повышенный, течёт по магистральному трубопроводу), и нестабильный газовый бензин (те же вышеописанные легкие углеводороды). Последний становится сырьем для получения различных полимеров и каучуков, а также известной нам пропан-бутановой фракции.

Современные методы добычи

Все способы добычи включают предварительную оценку и анализ залежей. Если газ залегает в пустотах, его добывают через пробуренные скважины. Добыча осуществляется одновременно на всей площади месторождения. Если газоносные пласты находятся внутри суглинистых, глинистых или песчаных горных пород, на территории устанавливаются комплексы для переработки.

Технологии, применяемые в российской газодобывающей отрасли, позволяют извлекать природный газ с глубины 12 км. Переработка ископаемого начинается сразу после добычи. Когда газ находится в верхних слоях нефтеносного пласта, производят смежную добычу, при этом в первую очередь откачивают вещества в газообразном состоянии.

На крупных месторождениях с предполагаемой продолжительностью добычи около 10 лет экономически выгодно строить перерабатывающие и очистительные предприятия. Такое совмещение позволяет минимизировать затраты на логистику. Сырьё не перевозится на большие расстояния в исходном виде, а очищается и перерабатывается непосредственно на месте добычи.

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

Важность переработки

Первое, что делают с добытым полезным ископаемым, — очищают от соединений серы и других химических элементов. Затем газ проходит сушку в специальных установках, после чего он готов к транспортировке. Выделенная при первичной очистке сера вступает в соединение с водородом. В результате образуется сероводород, который переправляют к месту дальнейшей переработки и очистки.

Следующий этап очистительных мероприятий осуществляется в газоперерабатывающих и химических комплексах. Главные вопросы, которые приходится решать в процессе плотной очистки газообразного ископаемого, касаются минимизации загрязнения окружающей среды и сокращения расходов энергии на воспроизводство топлива.

Добытый газ целесообразно очищать на месте разработки месторождения ещё и потому, что при транспортировке с примесями происходит быстрый коррозионный износ трубопроводов. Полностью очищенное сырьё транспортируют двумя способами:

• перевозка танкерами в сжиженном виде — 10%;
• в газогонах — 90%.

Рекомендуем:  Правила переработки макулатуры и картона в домашних условиях

Экологическое значение

Природный газ наносит минимальный ущерб окружающей среде. Данный вид топлива экологически чист. При его горении практически не выделяется вредных отходов, в отличие от угля, дров и нефти. Но существует другая опасность для биосферы.

За прошлый век было использовано большое количество топлива, включая природный газ. Это повлекло за собой увеличение доли углекислого газа в атмосфере. Ученые обеспокоены, что из-за этого возможен парниковый эффект с последующим глобальным потеплением. Как результат – таяние ледников, поднятие уровня воды Мирового океана.

В 1997 году многие страны мира подписали Киотский протокол, чтобы помочь остановить процесс глобального потепления. Он является дополнительным документом к конвенции ООН 1992 года об изменении климата. Международное соглашение было подписано в городе Киото (Япония).

Протокол ратифицирован 192 странами. На эти страны приходится больше половины мировых загрязнений. Главная цель государств – сокращение выбросов парниковых газов. Ученые ищут другие пути получения топливной энергии.

После этого последовало внедрение программы по преодолению техноэкологического кризиса. Задачей является преобразование цен на источники энергии, исходя из их топливной калорийности.

Утилизация и сжигание попутного нефтяного газа:

Сжигание попутного нефтяного газа в факелах нефтеносных скважин не только причиняет непоправимый вред окружающей среде, нарушает экологическую обстановку в нефтепромысловых районах и в целом по всем мире, но и приводит к существенным экономическим потерям, составляющим сотни миллиардов рублей в год.

Во-первых, при сжигании газа помимо диоксида углерода образуется твердые отходы в виде активной сажи, объем которой за год накапливается до 0,5 миллионов тонн.

Во-вторых, при сжигании газа образуется лишний СО2, который увеличивает количество парниковых газов на планете Земля.

В-третьих, метан, содержащийся в ПНГ, полностью не сгорает при сжигании. В итоге он попадает в атмосферу и еще больше способствует росту парникового эффекта. Помимо несгоревшего метана в атмосферу попадают окись азота, сернистый ангидрид и прочие несгоревшие тяжелые углеводороды, опасные для человека, растений и животных.

В-четвертых, вокруг факела нефтеносной скважины радиус термического разрушения почв колеблется в пределах 10-25 метров, растительности – от 50 до 150 метров.

В итоге, такое нерациональное использование – утилизация попутного нефтяного газа приводит к значительным выбросам твердых загрязняющих веществ, к ухудшению экологической обстановки в нефтепромысловых районах и во всем мире, к увеличению заболеваемости местного населения: раком легких, бронхов, поражениям печени и желудочно-кишечного тракта, нервной системы, зрения.

Постановлением Правительства России от 8 января 2009 г. № 7 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках» был установлен целевой показатель сжигания попутного нефтяного газа в размере не более 5 процентов от объема добытого попутного нефтяного газа. По предварительным оценкам экспертов ежегодно в России сжигается порядка 25 миллиардов м3 попутного нефтяного газа. Хотя и эта цифра может быть существенно занижена из-за отсутствия на многих месторождениях узлов учета газа.

Крупнейшие газоперерабатывающие предприятия России

Заводы-лидеры в этой отрасли:

• Газпромнефть-Оренбург (Оренбургский ГПЗ);
• Астраханский ГПЗ (Газпромдобыча Астрахань);
• Нижневартовский ГПЗ(СибурТюменьгаз);
• Татнефтегазпереработка;
• Газоперерабатывающий комбинат в Сосногорске;
• Газоперерабатывающий комбинат «Белозёрный»;
• Вынгапуровский ГПЗ;
• Южно-Балыкский ГПЗ;
• Нефтегорский ГПЗ;
• Коробковский ГПЗ.

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Газоперерабатывающие заводы.

Историческая справка

Хотя массовое использование и промышленная добыча природного газа началась только в XIX в., он был известен еще с древнейших времен.

Этот топливный ресурс часто выходит на поверхность в виде газовых факелов. Возле таких «вечных огней» на Кавказе, в Северной Америке, Иране, Индии и Китае строились храмы, слагались легенды. Именно древним китайцам впервые пришла идея поставить природный газ на службу человечеству. Основная проблема состояла в транспортировке. Для этого уже в III в. (а по некоторым источникам и в IV) был реализован бамбуковый трубопровод, который использовался вплоть до XVIII в. Также газ применяли для выпаривания соли в соляных месторождениях.

В Европе практическое использование энергоресурса началось значительно позже, в XVIII в. Он применялся во Франции и Великобритании для уличного освещения. Тогда газ получали из нефти и каменного угля. После изобретения газогенератора в XIX в. это полезное ископаемое стало эксплуатироваться в производстве.

В Российской империи, несмотря на огромные запасы, газ добывали всего несколько мелких заводов. Широкое применение и, соответственно, развитие газодобывающих предприятий пришлось на советский период индустриализации, с конца 20-х и до начала Великой Отечественной войны. В 1980-х гг. СССР был ведущей державой по добыче природного газа. В тот же период запущен трансконтинентальный газопровод «Западная Сибирь – Западная Европа».

В 90-е гг. XX в., плачевные для большинства производств, газоперерабатывающая промышленность продолжала развиваться. РФ становится одним из крупнейших экспортеров природного газа.

В 2000-х гг. добыча чуть сократилась, так как те же страны Западной Европы стали разрабатывать месторождения сланцевого газа.

Видео: Вся цепочка добычи и подготовки природного газа

Влияние добычи газа на экологию

Природный газ, используемый как топливо, считается экологически чистым продуктом, поскольку наносит минимальный вред окружающей среде. В процессе его горения не выделяются вредные составляющие, что отличает элемент от нефти, дров или угля.

Основные мощности Группы «Газпром» по переработке в том числе газового конденсата

Наконец 2020 года в состав группы Газпром по переработке природного газа вошли:

• Астраханский ГПЗ;
• Московский НПЗ;
• Мозырский НПЗ Республика Беларусь;
• НПЗв гг. Панчево и Нови-Сад, Сербия;
• Омский НПЗ;
• Оренбургский ГПЗ;
• Сосногорский ГПЗ;
• Сургутский завод по стабилизации конденсата им. В. С. Черномырдина;
• Уренгойский завод по подготовке конденсата к транспорту;
• Ярославнефтеоргсинтез;
• НПЗ ООО «Газпром нефтехим Салават».

Сосногорский ГПЗ

Таблица: Продукты переработки природного газа, востребованные во многих отраслях промышленности

ЭлементХарактеристикиСфера применения

Аммиак	Без цвета, отличается резким специфическим запахом	Сельское хозяйство: изготовление удобрений; Фармацевтика: производство нашатырного спирта; Пищевая промышленность: усилитель вкуса; Входит в основу полимеров и растворителей
Анилин	Жидкое, бесцветное вещество с сильным запахом. Сложно растворить в воде	В процессе производства полиуретана, каучука и бытовых красок
Гелий	Не имеет цвета, запаха и вкуса	Применяется для изготовления медицинского оборудования, магнитных подушек для транспорта общего пользования. Встречается при конструировании ядерных ракет, спутников. Используется геологами для определения расколов земной коры
Метанол	Жидкость отличается сильным запахом этилового спирта, не имеет цвета	Используется как топливо для автомобильного транспорта. Может входить в состав растворителей
Уксусная кислота	Есть кислый вкус и резкий запах	В кулинарии в малой концентрации. Является природным растворителем и применяется в текстильной промышленности
Этан	Не имеет вкуса, цвета и запаха	Является основой полиэтилена и пластика. Используется при получении этиленовых соединений
Формальдегид	Не имеет цвета и запаха	В строительной промышленности. Необходим в составе косметики как антисептик и консервант. Является сырьем для тормозных накладок, бильярдных столов, прочих фенопластов и смол

Аммиачный газ

Химическое производство

В процессе нехитрых химических превращений из природного газа получают метанол, который является сырьём для различных веществ, востребованных как в производственной сфере, так и в быту. Среди них – различные клеи, лакокрасочные покрытия, изоляционные материалы, формальдегиды, уксусные кислоты и присадки для топлива. Также метанол помогает устранить гидратные пробки в нефте- и газопроводах и добывающих скважинах углеводородов.

Специальная обработка позволяет получить из природного газа высококачественные минеральные удобрения, а также газы гелий и аммиак, широко применяемые в производстве, медицине и приборостроении.

Варианты процесса

В отличие от нефти, которую до подачи в нефтепровод подвергают очистительным и подготовительным процедурам, очищенная газовая смесь подаётся в газопровод без дополнительной подготовки. Но до транспортировки сырье проходит переработку на химических предприятиях, причём применяемые способы делятся на основные и вторичные.

Физический способ

В основе этого способа переработки природного газа лежат энергетические и физические свойства природного газа. Сырьё подвергают высокой температуре и сильному сжатию. В результате происходит разделение на химические элементы.

По мере повышения температуры изменяется фракционный состав и происходит очистка от посторонней породы. Как правило, этот способ применяют на месте добычи. Очистительные процедуры осуществляются в высокопроизводительных компрессорах. С нефтеносных слоёв газ выкачивают специальными насосами, применение которых обходится сравнительно недорого.

Метод с использованием химических реакций основан на том, что метан сначала переходит в синтезированный газ, а потом снова подвергается воздействию. Существует два основных способа химико-каталитической переработки:

• парциальное окисление;
• углекислотная (паровая) конверсия.

С экономической точки зрения выгодным является первый способ. Реакция парциального окисления протекает очень быстро, при этом нет необходимости применять катализаторы.

Термохимическая технология

Суть термохимического способа переработки газа заключается в том, что на сырьё воздействуют высокой и низкой температурой. При этом происходят химические реакции и образуются соединения разной сложности (например, пропилен или этилен). Обрабатывать газ, добытый термохимическим способом, сложно, так как это требует значительных затрат. Используется дорогостоящее оборудование, способное выдавать давление до 3 атмосфер и температуру 11 тыс. градусов.

Некоторые из применяемых технологий подразумевают синтез метана. Такие способы переработки природного газа в России применяются довольно часто. В процессе выделяется удвоенное количество водорода — ценного сырья, используемого в промышленности для получения анилина, азотной кислоты и соединений, входящих в состав аммония.

Рекомендуем:  Переработка лома: утилизация черного металла

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.

Зачем нужна переработка природного газа

Образование природного газа приходится на период формирования слоёв пористых пород, содержащих нефть, и угольных пластов. Помимо компонентов, важных для нужд промышленности, он содержит примеси, затрудняющие процесс транспортировки и использования конечными потребителями.

Сразу после добычи газ на установках комплексной подготовки осушается, в ходе чего из него извлекаются пары воды и серы. Дальнейшая переработка природного и попутного газа осуществляется на химических и газоперерабатывающих заводах.

Компонентный состав природного газа и сферы его применение

Сам по себе газ не имеет единой химической формулы, поскольку соотношение его компонентов может меняться в зависимости от месторождения. В составе может быть:

• азот;
• бутан;
• водород;
• гелий;
• диоксид углерода;
• этан;
• пропан;
• сероводород;
• углекислый газ.

Основную массу чаще составляет метан. В зависимости от его содержания газ делится на группы:

• Н (высококалорийный газ) – считается наиболее качественным, содержание метана в составе (87-99%);
• L (низкокалорийный газ) – отличается низким содержанием метана (80-87%).

На сегодняшний день природный газ является единым безопасным источником энергии, который в процессе сгорания почти не выделяет СО2. Такая высокая теплотворная функция позволяет эффективно использовать его во многих сферах промышленности.

Природный газ применяется:

• как горючее для электростанций;
• в цементной и стекольной сфере;
• при изготовлении строительных материалов;
• в коммунально-бытовых сферах;
• в металлургии при выплавке металлов;
• в процессе получения бензина, сажи, метилового спирта и т.д.

В современном мире это природное ископаемое является одним из главных источников энергии во многих странах.