Состав и свойства природных газов и газоконденсатов
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. Углеводородные 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%. Для ряда месторождений содержание парафинов С2-С4 составляет 1,5-7,0%
Попутные газы - газообразные углеводороды, сопровождающие сырую нефть, в условиях пластового давления растворенные в нефти и выделяющиеся в процессе ее добычи. Эти газы содержат 30-80% метана, 10-26% этана, 7-22% пропана, 4-7% бутана и изобутана, 1-3% н-пентана и высших н-алканов. В этих газах содержатся также сероводород, диоксид углерода, инертные газы.
Газы газоконденсатных месторождений по составу близки к попутным газам, но выносят на поверхность в сконденсированном виде в небольших количествах (50-500 г/н.куб.м. газа) более тяжелые углеводороды (конденсаты), кипящие до 200-300°С.
Газы нефтеперерабатывающих заводов - это легкие углеводороды, образовавшиеся при переработке нефти в результате деструктивных процессов (пиролиз, термический и каталитический крекинг, коксование, каталитический риформинг). Эти газы содержат насыщенные и, в отличие от природных газов, ненасыщенные углеводороды
С2-С5, а также водород и сероводород. |
11 |
В состав природных газов входят метан и его гомологи. при содержании гомологов метана
менее 15 об.% |
более 15 об.% |
газы называются сухими |
газы называются жирными. |
Природные углеводородные газы представляют собой смесь |
предельных углеводородов вида |
СnН2n+2
Основную часть природного газа составляет метан CH4 – до 98 %. В состав метана входит 75% углерода и 25% водорода.
12
тощие
жирные |
Попутный газ (ПНГ) |
промежуточные
Предельные углеводороды
низкокалорийными,
среднекалорийными
высококалорийными.
э т а н п р о п а н
бутан
изобутан
пентан
|
|
|
|
|
|
|
ы |
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
зо |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
а |
|
|
с |
|
к |
|
|
е |
|
|
г |
|
|
|
|
ы |
|
|
р |
|
|
е |
|
м |
|
о |
|
|
з |
|
|
и |
|
|
ПНГ – углеводородный газ, находящийся в нефтяных залежах в растворенном состоянии и выделяющийся из нефти при снижении давления и повышении температуры.
13
Физические и химические свойства компонентов природного газа.
Низшие алканы от метана до бутана включительно - газы без цвета и запаха.
Таблица – Основные свойства низших алканов
14
Природный газ горит исключительно синим пламенем.
При скоплении метана в закрытых помещениях он оказывается токсичным
Чистый |
|
природный газ |
|
не имеет цвета |
|
и запаха! |
одоранты. |
|
этилмеркаптана |
15 |
|
Высокомолекулярные сернистые соединения, представленные в таблице, присутствуют исключительно в дистиллятных и темных фракциях нефти и
незначительно в конденсатах.
16
Лекция 2 Переработка природного газа
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.
17
Все способы переработки газа подразделяются на:
-физико-энергетические;
-химико-каталитические;
-термохимические.
Физико-энергетические способы применяются для сжатия газа и разделения его на составляющие с помощью охлаждающих или нагревательных установок. Данная технология переработки природного газа чаще всего используется непосредственно на месторождениях.
Изначально процесс сжатия и разделения осуществлялся при помощи компрессоров. На сегодняшний день успешно применяется менее затратное в финансовом плане оборудование – эжекторы и нефтяные насосы.
Химико-каталитический способ переработки природного газа подразумевает превращение метана в синтез-газ для его последующей переработки. Это возможно сделать тремя способами: паровой конверсией, углекислотной конверсией, парциальным окислением.
Зачастую используется метод парциального окисления метана. Это обусловлено быстротой реакции и отсутствием необходимости использования катализатора (как при паровой и углекислотной конверсии). Кроме этого достоинством этого метода является возможность осуществлять процесс в автотермическом режиме, за счет того, что при неполном окислении углеводородов сырьё нагревается благодаря тепловыделению. Полученный химико-каталитическим способом синтез-газ в дальнейшем не подвергается процессу разделения на составляющие.
Термохимические способы подразумевают термическое воздействие на природный газ, в результате чего образуются непредельные углеводороды (например, этилен, пропилен). Осуществление процесса возможно только при очень высоких температурах (около 11 тыс.
градусов по Цельсию) и давлении в несколько атмосфер. |
18 |
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
этилен, пропилен, изобутилен
Целый ряд пластических масс и продуктов нефтехимии |
19
Промышленный процесс переработки природного газа, заключается в первую очередь в отделении от него всех углеводородных компонентов кроме метана. Когда речь идет о переработке газа, часто используется термин осушка.
Процесс осушки имеет своей целью:
-во-первых, предотвратить выпадение конденсата в газопроводах при его транспортировке,
- во-вторых (и это главное), отделение бутана, пропана и этана, так как, будучи выделенными, они стоят дороже, чем газ.
ПЕРВИЧНУЮ
При первичной переработке используют физико- химические свойства газового сырья которому придают определенные заданные качественные характеристики. Они способствуют безопасной транспортировке природного сырья и рациональному разделению его на фракции. Первичные процессы осуществляются непосредственно вблизи скважин на установках комплексной подготовки газа, где из природных газов извлекаются отдельные вредные и нежелательные компоненты.
ВТОРИЧНУЮ
Вторичные процессы переработки газового сырья осуществляются уже на ГПЗ при глубокой переработке газа. Там газовые фракции отделяют друг от друга и направляют на химические производства для получения важнейших химических продуктов, например, хлорметана, который используется в рефрижераторных холодильных установках.
20