Ресурсы и добыча нефти

Осушка газа – это удаление из него влаги, то есть снижение абсолютной и относительной влажности.

Качество осушки (глубину осушки)  оценивают «точки россы», то есть температурой при данном давлении, при котором пары воды приходят в состояние насыщения.

Чем глубже осушка, тем ниже его  точка россы, которая обычно составляет в зависимости от последующего назначения газа от – 20⁰ до – 17⁰С.

Присутствие  в газе влаги нежелательно (а иногда опасно) для процесса его транспортировки.

Поскольку влага может выпадать в чистом виде или в виде гидратов с углеводородами, приводя к осложнениям  в работе систем  транспортного  устройства.

Нежелательна влага в газе, если его последующая переработка  ведется при низких температурах. При этом точка его россы должна быть ниже температуры технологической переработки газа.

 Достигаемая точка россы  газа зависит от способа его  осушки:

- прямым охлаждением

- абсорбцией

- адсорбцией

- комбинированными способами

 

Осушка охлаждением.

Если при постоянном давлении охлаждать  газ, то избыточная влага будет конденсироваться, и точка его россы соответственно снижается. На этом основана осушка газа охлаждением, при чем  нижний предел охлаждения газа ограничивается условиями образования гидрата. Этот метод применяется в комбинации с другими методами.

 

Абсорбционная осушка.

Основана на селективном  поглощении (растворении паров и воды жидкими адсорбатами, в качестве которых используют ди- и триэтилгликолий.

 

Адсорбционная осушка.

Сущность ее состоит в  избирательном поглощении поверхностью пор твердого адсорбента молекул соды с последующим извлечением их из пор внешними воздействиями (повышение температуры адсорбента или снижением давления среды) В качестве адсорбента используют бокситы (оксид алюминия Al₂O₃,  селикогелий, синтетические цеолиты). Их адсорбционная емкость существенно зависит от размера пор и соответствующей удельной поверхностью последней.

 

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ  УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ГАЗОВ

В составе природных газов присутствуют углеводороды от метана до пентана. Метан и этан – целевые составляющие газа, используемые в быту и промышленности как газовое топливо. Пропаны, бутаны и пентаны в газовом топливе нежелательны, но являются ценными соединениями и могут быть использованы для других нужд. Поэтому до подачи природного газа в транспортные газопроводы из него должны быть удалены углеводороды от этана (частично) до пентана (включительно). Извлекаемая сумма тяжелых углеводородов называется обычно газовым бензином и направляется на установку для разделения на отдельные углеводороды и отдельный бензин. К основным технологическим методам извлечения тяжелых углеводородов из газа относятся:

- низкотемпературная сепарация

- масляная абсорбция при высоком  давлении и низкой температуре.

 

Извлечение гелия из очищенного газа.

Гелий – это редкий и удивительный по своим свойствам газ. Он определяет развитие самых современных технологий в различных отраслях техники. В нормальных условиях гелий – один из самых легких (после водорода) инертных газов с плотностью 0,1609 кг/м³ имеющий очень высокую теплопроводность. Наиболее богатые запасами гелийсодержащих природных газов это: США, Россия, Алжир, Канада, Польша, Голландия.

В России: оренбургское и астраханское месторождения.

Основной потребитель жидкого и газообразного гелия – это предприятия и организации военно-технических ведомств (до 50% всего потребления). Его используют в креогенной технике и технологии, при проведении специальных сварочных работ, в кисонно-водолазных работах, хроматографии.

Чистый гелий получают из очищенного от примесей и глубоко осушенного природного газа, обычно в три стадии:

1) выделяют гелиевый концентрат

2) концентрируют

3) сжижают для удобства транспортировки   и хранения.

Получение гелиевого концентрата  возможно четырьмя способами:

- криогенный

- абсорбционный

- путем гидратообразования диффузии  через пористые мембраны.

 

Только  первый метод получил  массовое промышленное применение. Он основан на охлаждении газа да конденсации  азота, при которой конденсируется и метан,  а гелий остается в газовой фазе в виде концентрата

 

Абсорбционный способ основан на использовании  поглотителей метана

CCl₃F

CCl₂F₂

Их поглотительная способность  по метану в 10-20 аз выше, чем по гелию, а при пониженных температурах до -20…-30⁰С это различие еще более возрастает. В итоге в газе концентрируется гелий.

 

Способ гидрообразования основан  на том, что в отличии от метана, этана, углекислого газа и азота  гелий не образует с водой гидратов при низких температурах и высоких  давлениях.

Недостаток способа: потребность больших количеств воды и усложнение последующей глубокой осушки гелиевого концентрата.

 

Мембранный способ основан на высокой  проникающей способности гелия  в сравнении с другими газами и способностью его селективно проникать (фильтроваться) через самые мелкие поры материалов, выполненных в виде пленок-мембран.

Крупнейшее в Европе производство гелия создано в Оренбурге  на комбинированной установке по очистке газа и получению гелия, этана и более тяжелого углеводорода.

Жидкий гелий с оренбургского газоперерабатывающего завода экспортируют в Западную Европу автокриогенными контейнерами (сосуды Дюара).

Для хранения жидкого гелия используют криогенные хранилища. Сейчас в мире существует 10 таких хранилищ вместимостью по 120 м³. Одно из них в Оренбурге.

продукция газовой промышленности может классифицироваться следующим  образом:

1) Природные и нефтяные газы, подаваемые в магистральные газопроводы  и далее к конечному потреблению,  а так же на переработку.

2) Газообразные чистые углеводороды (метан и этан) и инертные газы (гелий), а так же газовые смеси заданного состава для специальных целей.

3) Жидкие смеси углеводородов:  пропан, бутан, их смеси.

4) Твердые углеводороды газопереработки  (сажа специальная, технический  углерод, техническая сера).

 

Требования к качеству газа.

Технические условия к качеству  природного и попутного нефтяного  газа можно разделить на несколько  групп:

1) Технические требования на  газы поступающие во внутрепромысловые   коллекторы (газопроводы) после их  первичной обработки на промысле.

2) Технические требования на  газы, подаваемые в магистральные  газопроводы.

3) Технологические требования на  газы предназначенные в качестве  сырья и топлива при промышленном  и коммунально-бытовом потреблении  (в том числе и при использовании  горючего газа как топлива для газобаллонных автомобилей).

4) Технические требования на  газообразные чистые компоненты, получаемые из природного газа  как топливо для газобаллонных  автомобилей.

5) технические требования для  газовых смесей определенного  состава, используются для специальных целей как стандартных смесей для хроматографии.

У показателей качества товарного  газа, подаваемого в магистральные  газопроводы и далее к конечному  потребителю газа должны учитываться  следующие технические условия:

1) Газ не должен содержать жидких углеводородов и воды.

2) Товарный газ не должен вызывать  коррозию трубопровода.

3) Газ должен обеспечивать потребительские  качества газа как топливо  из углеводородного сырья.

Техническое требование на качество природного газа в настоящее  время нормируется тремя стандартами:

- горючие

- поставляемые

- транспортируемые по магистральным  трубопроводам ОСТ 51.40

 

ГОСТ  52.42 на газоприродные для  промышленного и коммунально-ботового назначения.

 

ГОСТ 25.577 на газ природный сжатый для газобаллонных автомобилей.

 

В настоящее время все большее  распространение получает использование  природного газа как топливо для  автомобилей.

 

ГОСТ 25.577 называется «Газ природный, топливный сжатый для газобаллонных  автомобилей». Данный стандарт распространяется на природный сжатый газ, применяемый как топливо для средств передвижения с двигателями внутреннего сгорания. Сжатый природный газ, предназначенный для заправки автотранспортных средств должен соответствовать определенным требованиям, при чем более жестким, чем на газ промышленного и коммунально-бытового назначения. Получают природный топливный сжатый газ из горючего природного газа, транспортируемого по магистральным газопроводам или городским газовым сетям, компаундированием и удалением примесей.

 

Технология удаления примесей не должна допускать изменения компонентного состава газа.

Изменение возможно применение природного газа не только для автомобилей, но и на водном, железнодорожном транспорте и в авиации.

В связи с этим в стадии разработки согласования находится новый ГОСТ «Газ природный комплемированный для двигателей внутреннего сгорания. После ввода его в действие, старый гост утратит силу.

Отличие разработанного стандарта  от действия не только в расширении сфер и применяемости, но и в приведении некоторых показателях качества в соответствии с европейскими стандартами.

ГОСТ 25.577 учитывает важный показатель качества газа как топливо для  автомобилей – октановое число, оно определяется расчетным методом  как среднее объемное значение исходя из октановых чисел горючих комплектов сжатого газа

Метан – 110

Этан – 108

Пропан – 105

Бутан – 94

Изобутан – 94

Пентан – 70

Изопентан – 70

Прием газа, поступающего на автомобильные  газонаполнительные компрессорные  станции осуществляется по ГОСТ 55.42. Давление газа в баллонах необходимо определять после окончания каждой заправки автомобиля, тогда как температуру сжатого природного газа определяется только по пребыванию потребителя. Таким образом для обеспечения работы газобаллонных автомобилей качеству сжатого газа предъявляют повышенные требования по содержанию влаги точка россы должна быть – 30 и давление в баллоне 20 МПа это и определяет необходимость включения блока дополнительной осушки газа, технологическую схему подготовки газа.

В настоящее время рекомендуется  главным образом адсорбционные процессы до осушки газа с использованием в качестве сорбентов циометов.

 

 

Товарным газом определяется:

1) Количество меркоптановой, общей  серы, сероводород.

2) Механические примеси

3) Запах

4) Плотность

5) Теплота сгорания

6) Число Воббе (это показатель, который нормируется техническими условиями как определяющий взаимозаменяемость газов при сжигании в бытовых условиях, в бытовых горелках. Определяется число Воббе расчетным путем имея величины относительной плотности и теплоты сгорания)

 

- теплота сгорания газа

- плотность газа

7) Точка россы характеризует  содержание влаги в газе.

Присутствие влаги нежелательно, как в процессе сжигания и переработки, так из-за образования гидратных соединений, забивающих транспортные коммуникации запорную арматуру.

Точка россы – это температура, при которой в газе образуется капельная влага.

 

Требования к качеству смесей легких, жидких углеводородов, выделенных из газов.

При промысловой подготовке и заводской переработке природных и попутных газов, помимо товарных газов получают жидкие углеводородные продукты, которые имеют применение как топливо для зажигалок, газовые бензины, иногда ДТ.

Для характеристики качества этих углеводородов используют следующие показатели:

- давление насыщенных паров

- углеводородный состав

- содержание меркоптановой серы, сероводорода, воды, щелочей, метанола, цвет, запах.

 

 

ГАЗОКОНДЕНСАТЫ

Месторождения, в который жидкие углеводороды растворены в газовой фазе называются газоконденсатами. Газовый конденсат получают промысловой обработкой газа. Основной способ обработки газоконденсатного газа – низкотемпературная конденсация (сепарация)

С использованием холода, полученного  за счет дроссель-эффекта (пластовой энергии газа), либо холода, вырабатываемого на специальных установках. Продукцию газоконденсатных месторождений, содержащие пентаны и более тяжелые углеводороды называют газовым конденсатом или стабильным конденсатом.

Конденсаты полученных месторождений сильно различаются по своему групповому химическому составу и содержанию гетероорганических соединений. Одни конденсаты обладают ярко выраженным метановым характером, в других преобладают нафтеновые углеводороды, а в некоторых конденсатах содержаться ароматические углеводороды. Это определяет схему их переработки, количество и качество получаемых продуктов.