Повышение эффективности разделения целевых компонентов природного газа | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Ишмурзин А. А., Мияссаров Р. Ф., Махмутов Р. А. Повышение эффективности разделения целевых компонентов природного газа // Молодой ученый. — 2017. — №7. — С. 72-74. — URL https://moluch.ru/archive/141/39825/ (дата обращения: 19.06.2018).



Россия является мощной газовой державой, располагающей огромными запасами природных газов и газоконденсата. Разведанные запасы природного газа и конденсата достаточны для организации их крупномасштабной добычи [1]. Попутный нефтяной газ (ПНГ) и природный газ (ПГ) добываемые из недр Земли представляют собой смесь углеводородов метанового ряда: этана, пропана, бутана и др [2]. Все углеводородные газы по их происхождению можно разделить на две большие группы: природные газы и газы нефтеперерабатывающих заводов.

Природные газы — это газы, добываемые непосредственно из земных недр, в зависимости от условий залегания они имеют различный состав. Обычно с нарастанием глубины и, соответственно, пластового давления изменяется состав газа. Для так называемого сеноманского газа, например, на Уренгойском газоконденсатном месторождении характерны глубины 1040–1230 м и содержание метана в природном газе более 98 %. Ачимовские залежи Уренгойского ГКМ расположены в диапазоне 3370–3800 м, содержание метана в пластовом газе ачимовских залежей составляет менее 80 % [6]. Содержание этана этих месторождений колеблется от 4,5 до 6 % для валажинских залежей и свыше 8 % для ачимовских отложений газа. Природные газы могут быть извлечены из месторождений трех типов: чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных.

Газы чисто газовых месторождений (к ним чаще всего применимо название «сухой» газ), в основном состоят из метана, содержание которого достигает 98 %.

Природный газ (ПГ) и попутный нефтяной газ (ПНГ) в последние годы расширили свои функции, перестав просто быть нефтехимическим сырьем, а становясь заменителями нефти. Нефть, природный газ, а также продукты их переработки составляют основу топливно-энергетического комплекса Российской Федерации и определяют экономическое развитие других отраслей и страны в целом.

Рассматривая долгосрочные перспективы добычи нефти в России, большинство экспертов оценивают их очень сдержанно. Открытые и вновь открываемые месторождения характеризуются большой долей трудно- извлекаемых запасов и невысокой продуктивностью. Из-за отдаленности новых нефтяных провинций, суровых природно-климатических и тяжелых геолого-экономических условий, а также отсутствия инфраструктуры возросли издержки добычи и транспорта нефти. Требуются огромные средства для того, чтобы поддерживать уровень добычи на действующих месторождениях.

В то же время, по разведанным запасам газа и объемам его добычи Россия занимает первое место в мире. Добыча газа в России надежно обеспечена разведанными запасами.

Таким образом развитие сырьевой базы для топливно-энергетического комплекса страны и для производства различных химических продуктов характеризуется двумя основными тенденциями:

– небольшим увеличением объемов добычи нефти при одновременном возрастании ее себестоимости из-за вложения значительных средств в разработку малопродуктивных и выработанных месторождений, а также роста затрат на транспорт;

– стабильным ростом объемов добычи природного газа, который используется неквалифицированно, в основном как бытовое и промышленное топливо.

В настоящее время использование полезных компонентов газа в нашей стране не отвечает потенциальным возможностям сырьевой базы и не соответствует мировой практике. За последние 25 лет запасы конденсата возросли в 100 раз, а его выделение не превышает 3–6 млн. т в год. Об отношении США к целевым компонентам можно судить по тому факту что еще в 1977 году был построен трубопровод, для транспортирования этана, этилена, пропана и бутанов из западных районов Канады в США [2].

Одной из ключевых задач при освоении северных газоконденсатных месторождений России является создание высокоэффективных малогабаритных установок комплексной подготовки природного газа к транспорту (УКПГ). Существующие УКПГ, базирующиеся на процессе низкотемпературной сепарации (НТС), основанном на охлаждении газа за счет падения его давления в клапане Джоуля-Томсона или турбодетандере, не отвечают современным требованиям ресурсо- и энергосбережения при эксплуатации месторождений. Поэтому значительный интерес представляет технология газодинамической сепарации (ГДС) газа которая базируется на использовании охлаждения газа в сверхзвуковом закрученном потоке природного газа [3].

Принцип действия: Сырой газ поступает в сепаратор С-1, где за счет действия гравитационных сил из газа отделяется жидкая фаза. Далее все компоненты, находящиеся в газообразном состоянии, поступают в теплообменник Т-1, где охлаждается до минусовой температуры. И подается на вход завихрителя устройства 1 и поступает в сопло 3, где резко возрастает скорость, происходит снижение давления и температуры. В результате этого пропан-бутановая фракция переходит в жидкое состояния и поступает в вихревую трубу 4, где за счет центробежных сил отбрасывается к периферии, и далее выводится через кольцевые щели, образованные вихревой трубой 4 и диффузором 5. Центральный поток газа проходит через диффузор 5 где частично восстанавливает свое давление.

Рис. 1. Схема разделения газов: 1 — завихритель; 2 — корпус; 3 — сверхзвуковое сопло Лаваля; 4 — вихревая труба; 5 — диффузор; 6 — вывод пропан-бутана

Основные отличия данной схемы от схем, использующих клапан Джоуля-Томсона или турбодетандер, состоит в том, что в сверхзвуковом сепараторе происходит охлаждение потока и его дальнейшее разделение на газовую и жидкую составляющие. Технологические же схемы с использованием клапана Джоуля-Томсона предполагают после охлаждения газа его разделение в низкотемпературном сепараторе на двухфазный поток. Другим важным преимуществом технологии ГДС, по сравнению с традиционными технологиями, базирующимися, например, на охлаждении газа при его расширении в дроссельном клапане, является возможность обеспечения более низких температур газа в сверхзвуковом потоке при одном и том же перепаде давлений на входе из устройств.

Литература:

  1. Берлин М.А, В. Г. Гореченков, Н. П. Волков. Переработка нефтяных и природных газов.-М.: Химия- 472с
  2. Берлин М. А., Аношина К. В. Не попутчик неудобный, а равноправный «пассажир» // Сфера. Нефть и газ 2013. № 4 С 106–110.
  3. Ишмурзин А. А., Мияссаров Р. Ф. Повышение эффективности разделения компонентов природного и попутного нефтяного газа. // Материалы IV Международной научной конференции «Актуальные проблемы нано- и микроэлектроники». —Уфа: «РИЦ БашГУ», 2015 — С. 206.
  4. Андреев О. П., Минигулов Р. М., Корытников Р. В., Багиров Л. А., Имаев С. З. Технологические схемы УКПГ на основе 3S-технологии для северных нефте- газоконденсатных месторождений // Наука и техника в газовой промышленности. 2009. № 2. С. 4–10
Основные термины (генерируются автоматически): природного газа, охлаждении газа, охлаждения газа, компонентов природного газа, добычи природного газа, запасы природного газа, потоке природного газа, подготовки природного газа, ачимовских отложений газа, Повышение эффективности разделения, разведанным запасам газа, Природные газы, природный газ, полезных компонентов газа, состав газа, попутного нефтяного газа, нефтяной газ, Добыча газа, Центральный поток газа, сеноманского газа.


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос