- •Г.В. Тараканов, а.К. Мановян основы технологии переработки природного газа и конденсата
- •Введение
- •Сырье и продукция газоперерабатывающих заводов
- •1.1. Основные физико-химические характеристики сырья
- •1.1.1. Природные газы
- •1.1.2. Газовые конденсаты
- •1.2. Классификация продукции газоперерабатывающих заводов
- •Показатели качества газовых конденсатов некоторых месторождений России [5]
- •1.3.2. Широкая фракция легких углеводородов
- •1.3.3. Сжиженные газы
- •Газы углеводородные сжиженные топливные (по гост р 52087)
- •Газы углеводородные сжиженные, поставляемые на экспорт (по гост р 51104)
- •1.3.4. Стабильный газовый конденсат
- •Требования к показателям качества стабильного газового конденсата
- •1.3.5. Продукты переработки газового конденсата
- •Требования качества к газоконденсатному дизельному топливу широкого фракционного состава (ту 51-28-86)
- •Основные требования к качеству топочных и флотских мазутов по гост 10585
- •Технические требования к сере по гост 127
- •Гранулометрический состав комовой, гранулированной и молотой серы 1-4 классов по гост 127
- •1.3.6. Газовая сера
- •1.3.7. Одорант
- •Методы определения и расчета основных физико-химических свойств природного газа, конденсата и продуктов их переработки
- •2.1. Компонентный состав газа
- •Компонентный состав природного газа Астраханского газоконденсатного месторождения
- •2.2. Фракционный состав газового конденсата и жидких продуктов его переработки
- •Фракционный состав по итк газового конденсата Астраханского газоконденсатного месторождения
- •2.3. Плотность
- •2.4. Молекулярная масса
- •2.5. Энтальпия
- •2.6. Константа фазового равновесия
- •Технологические установки сепарации пластовой смеси
- •3.1. Классификация и принципиальные технологические схемы установок сепарации
- •3.1.1. Гравитационные сепараторы
- •3.1.2. Инерционные сепараторы
- •3.1.3. Центробежные сепараторы
- •3.1.4. Фильтрующие сепараторы
- •3.2. Принципы технологического расчёта гравитационных трехфазных сепараторов
- •Технологические установки очистки газов от сероводорода и диоксида углерода
- •4.1. Классификация установок очистки газов и применяемые поглотители
- •4.2. Технология аминовой очистки газов
- •4.2.1. Химизм процесса очистки газа алканоламинами
- •4.2.2. Технологические схемы и режимы процесса
- •4.2.3. Влияние параметров на процесс
- •4.2.4. Пенообразование в аминовых растворах и борьба с ним
- •4.2.5. Принципы технологического расчета основных аппаратов установок аминовой очистки
- •4.3. Основы технологии очистки газа физическими абсорбентами
- •4.4. Краткие сведения о технологии очистки растворами солей щелочных металлов и аминокислот
- •Технологические установки осушки газов от влаги
- •5.1. Влагосодержание природного газа и способы его осушки
- •Основные преимущества абсорбционных и адсорбционных процессов осушки газа
- •5.2. Абсорбционная осушка газов
- •5.2.1. Принципиальная схема и технологический режим процесса
- •5.2.2. Применяемые абсорбенты
- •5.2.3. Влияние различных параметров и процесс абсорбционной осушки
- •5.2.4. Принципы расчета процесса гликолевой осушки газа
- •5.3. Адсорбционная осушка газов
- •5.3.1. Принципиальная схема процесса
- •5.3.2. Адсорбенты и технологический режим стадии адсорбции
- •5.3.3. Технологический режим стадий десорбции и охлаждения
- •5.3.4. Влияние физико-химических характеристик осушаемого газа на процессы адсорбции и регенерации
- •5.3.5. Принципы технологического расчета адсорберов
- •5.4. Комбинированные способы осушки газа
- •Технологические установки отбензинивания газов
- •6.1. Классификация методов отбензинивания газов
- •6.2. Извлечение тяжелых углеводородов методом низкотемпературной сепарации
- •6.3. Извлечение тяжелых углеводородов методом низкотемпературной конденсации
- •6.4. Технология абсорбционного отбензинивания газов
- •6.4.1. Применяемые абсорбенты
- •6.4.2. Влияние основных факторов на процессы абсорбции и десорбции
- •6.4.3. Технологические схемы установок
- •6.4.4. Принципы расчета абсорберов и десорберов
- •6.5. Краткие сведения о технологии адсорбционного отбензинивания газов
- •Основы технологии производства газовой серы
- •7.1. Химизм получения элементарной серы
- •7.2. Влияние основных параметров на процесс получения серы методом Клауса
- •7.3. Катализаторы процесса Клауса
- •7.4. Технологическая схема и режим процесса
- •Характеристика катализаторов процесса Клауса французской фирмы "Рон-Пуленк"
- •Ориентировочные границы применимости той или иной модификации процесса Клауса
- •7.5. Краткие сведения о доочистке отходящего газа установок Клауса
- •Процессы доочистки, основанные на реакции Клауса
- •Основные параметры технологического режима и показатели работы установки Клауса (рис. 7.2)
- •7.5.2. Процессы, основанные на превращении сернистых соединений в один компонент
- •Переработка широкой фракции легких углеводородов
- •8.1. Варианты переработки
- •8.2. Краткие основы технологии очистки широкой фракции легких углеводородов от сернистых соединений
- •8.3. Ректификационное разделение широкой фракции легких углеводородов
- •8.3.1. Классификация и принципы построения технологических схем газофракционирующих установок
- •Затраты на выделение различных компонентов на гфу (% от общей суммы затрат на установке)
- •8.3.2. Влияние основных параметров на процесс ректификации
- •8.3.3. Принципы технологического расчета ректификационных колонн гфу
- •Стабилизация газовых конденсатов
- •9.1. Технология стабилизации газового конденсата
- •9.1.1. Многоступенчатая дегазация
- •9.1.2. Стабилизация в ректификационных колоннах
- •9.2. Особенности процесса и борьба с коррозией на установках стабилизации сернистых газовых конденсатов
- •Производство технического углерода из природного газа и газового конденсата
- •10.1. Назначение и основные физико-химические свойства технического углерода
- •10.2. Сырье для производства технического углерода
- •10.3. Химизм и механизм получения технического углерода
- •10.4. Способы получения технического углерода
- •10.4.1. Печной способ
- •10.4.2. Канальный (диффузионный) способ
- •Выделение гелия из природного газа
- •11.1. Области применения и основные физико-химические свойства гелия
- •11.2. Основы технологии производства гелия
- •11.2. 1. Получение гелия абсорбцией фторсодержащими соединениями
- •11.2.2. Получение гелия гидратообразованием
- •11.2.3. Получение гелия мембранной технологией
- •11.2.4. Криогенный способ получения гелия
- •Основные принципы технологии сжижения природного газа
- •12.1. Области применения сжиженного газа
- •12.2. Основы технологии сжижения газа
- •12.2.1. Установка сжижения природного газа с каскадным циклом на трех хладоагентах
- •12.2.2. Установка сжижения природного газа с однопоточным циклом на многокомпонентной смеси
- •12.2.3. Установка сжижения природного газа с каскадным однопоточным циклом и предварительным пропановым охлаждением
- •12.3. Хранение сжиженного газа
- •Краткие сведения по технологиям производства синтетичеких жидких топлив и водорода
- •13.1. Технология производства сжт из природного газа
- •Составы продуктов синтеза Фишера-Тропша в реакторах различных типов
- •13.2. Технология производства водорода из природного газа
- •Условные сокращения и обозначения
- •Литература
- •Критические температура, давление и фактор ацентричности некоторых газов
- •Фактор сжимаемости простых веществ z(0)
- •Поправочная функция z(1) для фактора сжимаемости чистых веществ
- •Значения коэффициентов d1, d2, d3, d4
- •414025, Г. Астрахань, ул. Татищева, 16
Введение
В последние 10-20 лет быстро наращивается добыча природного газа и газового конденсата. При общих запасах газа 130-140 трлн. м3 мировая добыча в 2005 году составила 2871,8 млрд. м3/год, при этом в России она составила 627,5 млрд. м3 (21,8 % от мирового производства), в США – 516,6 млрд. м3 (18,0 % от мирового производства), в Канаде – 187,2 млрд. м3 (6,5 % от мирового производства) [1]. Наиболее крупными месторождениями природного газа в России и странах СНГ являются газовые и газоконденсатные месторождения Западной Сибири, Заполярья, Оренбургской и Астраханской областей, Украины, Туркмении и Узбекистана и др. За рубежом крупные месторождения газа имеются в странах Ближнего Востока, Китае, США, Канаде, Франции, Норвегии и др.
В связи с быстрым ростом добычи природного газа изменяется и структура потребления энергии. Так, в 1973 году доля природного газа в общем объеме потребляемой энергии составляла 10 %, в 1985 году – 15,3 %, в 1995 году – 16,3 %, в 2000 году – 20,0 %. [1, 2]. Согласно прогнозам, доля газа в мировом потреблении первичных энергоресурсов к 2050 году достигнет 26,4 % [1].
Газ многих месторождений содержит в своем составе жидкую фазу – газовый конденсат, содержащий углеводороды от С5Н12 до С20Н42 в количестве 5 – 500 г/м3 газа. Газовые конденсаты являются существенным ресурсом жидкого углеводородного сырья, так как только в России их суммарная добыча достигает 25 – 28 млн. тонн в год, что в среднем составляет примерно 40 г на 1 м3 добываемого газа. В 2004 году только ОАО «Газпром» было добыто 11,1 млн. тонн газовых конденсатов [3], при этом некоторые конденсаты по своему фракционному составу и другим показателям качества практически мало отличаются от легких нефтей типа грозненской, тенгизской и некоторых других.
Добываемый природный газ в большинстве случаев требует дополнительной переработки (сепарации газового конденсата, очистки от кислых компонентов (сероводорода и диоксида углерода), осушки и др.) непосредственно на промыслах или на специализированных газоперерабатывающих заводах и производствах.
Историю развития мировой газопереработки можно условно разделить на четыре этапа.
Первый этап (20-40-е годы XX века) называется эрой газового бензина, так как газоперерабатывающие заводы тогда строили с целью извлечения газового бензина (компонент моторных топлив) и подготовки газа к дальнейшей транспортировке. На заводах имелись установки отбензинивания газа, удаления из него механических примесей и осушки.
Второй этап (50-70-е годы XX века) назван эрой сжиженных газов: на газоперерабатывающих заводах начали, помимо извлечения газового бензина и подготовки газа к транспорту, получать сжиженные газы (пропан и бутаны), которые использовали в качестве коммунально-бытового и моторного топлива и сырья для нефтехимии. На заводах появились абсорбционные процессы, включая низкотемпературную абсорбцию, и процессы низкотемпературной сепарации и конденсации.
Третий этап (начало – 70-е годы XX века) назван эрой этана, так как на газоперерабатывающих заводах стали получать этановую фракцию и применять процессы глубокого охлаждения газа до -80 -1000С.
Четвертый этап (начало – 90-е годы XX века XX века) – это эра сжиженных природных газов и газохимии (производство из газа водорода, синтетических жидких топлив, полиолефинов и др.).
Данное учебное пособие посвящено вопросам технологии глубокой переработки газа и газового конденсата, начиная от головного процесса - сепарации пластовой смеси и кончая процессами получения синтетических жидких топлив. Приведены также требования к сырью и продукции газоперерабатывающих заводов, изложены методы определения и расчета основных физико-химических свойств природного газа, конденсата и продуктов их переработки, а также принципы технологического расчета основных процессов газопереработки. С момента первого издания этого учебного пособия прошло более 8 лет, за которые изменились требования к качеству продуктов нефтегазопереработки, совершенствовалась технология переработки газа и газового конденсата и др., что нашло свое отражение в настоящем – втором – издании учебного пособия.
В данном учебном пособии обобщен опыт авторов по чтению лекций и руководству курсовым и дипломным проектированием по дисциплине "Технология переработки природного газа" и учтены современные тенденции развития мировой газопереработки.
Пособие включает 13 глав, список литературы и приложения, содержащие справочные данные по ряду физико-химических свойств газов.
Усвоение студентами материала пособия позволит поднять уровень их подготовки по процессам переработки газа и газового конденсата до требований современности и дать представления о перспективах развития этих процессов.
Г Л А В А 1