Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Дипломы-2 / ВЗД-172 / Документы / Производство / ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

.pdf
Скачиваний:
108
Добавлен:
25.05.2015
Размер:
22.8 Mб
Скачать

ВТСНТ – 2013

мешалка отключалась и в течение 40 мин. происходило отстаивание. Рафинатный раствор (верхняя фаза) отделялся от экстрактного раствора (нижняя фаза). Из рафинатного раствора отгонялся растворитель под вакуумом в атмосфере азота.

Для рафинатов определялись физико-химические свойства по единым стандартным методикам. Количественное определение содержания полициклических ароматических углеводородов проводилось УФспектрометрически на приборе Shimadzu UV-1700 [5]. Полученные данные представлены в таблице 1.

Из данных таблицы 1 следует, что при увеличении кратности растворителя к сырью от 0,8 до 1,2:1 (мас.), у рафинатов закономерно снижается плотность, вязкость, показатель преломления, что согласуется с изменением такого показателя качества, как цвет, его значение снижается на 3-6 ед. ЦНТ.

Таблица 1

Характеристика дистиллята и рафинатов селективной очистки

 

 

 

Соотношение

 

Наименование показателя

Дистиллят

растворитель : сырье (мас.)

 

 

0,8:1

 

1:1

 

1,2:1

Плотность при 20 оС

0,896

0,885

 

0,873

 

0,870

Вязкость при 100 оС, мм2

4,47

5,02

 

4,93

 

4,3

Показатель преломления при 50

1,4919

1,4718

 

1,4703

 

1,4665

оС

 

 

Содержание полициклических

 

 

 

 

 

 

ароматических углеводородов, %

10,39

4,82

 

3,6

 

2,78

мас.:

 

 

 

 

 

 

- нафталиновые

4,65

3,08

 

2,5

 

2,06

- фенантреновые

3,5

1,04

 

0,8

 

0,51

- хризеновые

1,35

0,54

 

0,3

 

0,21

- пиреновые

0,21

0,06

 

0

 

0

- сумма 1,2-бензантраценовых и

0,68

0,1

 

0

 

0

3,4-бензфенантреновых

 

 

 

 

 

 

 

 

Цвет, ед. ЦНТ

8,0

5,0

 

3,0

 

2,0

Сопоставляя данные УФ - спектрального анализа установлено, что в рафинате 0,8:1, по сравнению с сырьем, снижается содержание нафталиновых с 4,65 до 3,08 % мас., фенантреновых с 3,5 до 1,04 % мас., хризеновых с 1,35 до 0,54 % мас., пиреновых с 0,21 до 0,06 % мас., суммы 1,2-бензантраценовых и 3,4- бензфенантреновых структур с 0,68 до 0,1 % мас. Рафинат 1:1, по сравнению с сырьем и рафинатом 0,8:1, характеризуется более низким содержанием нафталиновых – 2,5 % мас, фенантреновых - 0,8 % мас., хризеновых - 0,3 % мас., отсутствием пиреновых и суммы 1,2-бензантраценовых и 3,4-бензфенантреновых. В рафинате 1,2:1, по сравнению с сырьем и выше описанными рафинатами содержится меньшее количество нафталиновых – 2,06 % мас., фенантреновых - 0,51 % мас., хризеновых структур - 0,21 % мас., и также как и в рафинате 1:1 отсутствуют пиреновые, 1,2-бензантраценовые и 3,4-бензфенантреновые структуры. Во всех полученных рафинатах основную часть конденсированных ароматических

19

Секция 4. Химические и биотехнологии.

структур составляют нафталиновые (43-64 %). Снижение содержания полициклических ароматических структур с 10,39 % мас. в сырье до 4,82-2,78 % мас. в рафинатах согласуется с изменением основных физико-химических свойств.

Работа выполнена при поддержке стипендии Президента РФ, проект № СП1876.2013.1

Список литературы

1.Шабалина Т.Н., Каминский С.Э. Гидрокаталитические процессы в производстве масел. - Самара: ГУП. Изд-во Самарский государственный технический университет, 2003. - 56 с.

2.Плешакова Н.А., Шейкина Н.А., Тыщенко В.А., О.Н. Соколова. Включение гидрокаталитических процессов в схему производства масел ООО «НЗМП». Научно-технический вестник ОАО "НК "Роснефть", 2009.- № 1.- 62 с.

3.Р.Г. Нигматуллин, П.А. Золотарев, Н.Р. Сайфуллин и др. Селективная очистка масляного сырья. М.: Нефть и газ, 1998. - 208 с.

4.Е.В. Смидович, И.П. Лукашевич, О.Ф. Глаголева и др. Практикум по технологии переработки нефти; под ред. Е.В. Смидович. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Химия, 1978. – 288 с.

5.Современные методы исследования нефтей. Справочно-методическое пособие. Под ред. Богомолова А.И., Темянко М.Б., Хотынцевой Л.И. -Л.: Недра, 1984. - 431 с.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ НЕФТИ НА ПРОМЫСЛАХ

Р.Ф. Ахметов, аспирант каф. НХТ Уфимскийгосударственныйнефтянойтехническийуниверситет,

450062,г.Уфа,ул.Космонавтов,1,тел.:8-927-943-85-09

E-mail:rust_89_08@mail.ru

Подготовка нефти на промыслах занимает важное положение среди основных процессов, связанных с добычей, сбором и транспортированием товарной нефти потребителю. От качества подготовленной нефти зависят эффективность и надежность работы магистрального трубопроводного транспорта, качество полученных из нее продуктов.

Нефть, добываемая на промыслах, кроме механических примесей, солей, растворенных газов содержит значительные количества пластовых вод. В среднем России обводненность добываемой нефти составляет 82% [1].

Наличие пластовой воды в нефти удорожает ее транспортировку по трубопроводам и переработку. Увеличение затрат на транспортировку связанно не только с перекачкой балластовой воды, но и с увеличением вязкости нефти [2]. Стоит также отметить и то, что со временем эмульсии повышают свою устойчивость, поэтому с целью недопущения образования стабильных эмульсий следует проводить подготовку нефти с использованием химических реагентов. Свежие эмульсии легче поддаются разрушению, поэтому обезвоживание и обессоливание нефтей необходимо проводить на промыслах.

Для разрушения нефтяных эмульсий применяют следующие процессы:

20

ВТСНТ – 2013

-Механические – отстаивание, центрифугирование, фильтрование и т.д.;

-Химические – обработка деэмульгаторами;

-Электрические – обработка в электрическом поле переменного и постоянного тока.

Из механических процессов наибольшее распространение получили процессы отстаивания с предварительным нагревом и обработкой деэмульгаторами нефтяных эмульсий. Процессы центрифугирования не нашли широкого применения из-за низкой пропускной способности и высоких эксплуатационных затрат. Главными недостатками процессов фильтрования является быстрая засоряемость фильтров [3].

Электрические процессы разрушения эмульсий совмещают с термохимической обработкой поступающего сырья. Подобные меры позволяют увеличить глубину обезвоживания нефти.

Не последнюю роль в процессе обезвоживания играют деэмульгаторы. В настоящее время большое распространение получили деэмульгаторы из полимерных цепей окисей этилена, алкилфенолов, аминосоединений и каучукообразных материалов, содержащих гидроксильные акцепторные группы. На практике используют смеси полимеров с различными молекулярными массами и гидрофобными свойствами, т.к. невозможно подобрать универсальный деэмульгатор обладающий одинаковой эффективностью в разрушении эмульсий. Подобные меры позволяют существенно увеличить растворимость ПАВ в нефти, а также снизить их расход [4].

Стоит отметить и то, что для различных нефтей необходимо подбирать свои индивидуальные методы обезвоживания, опираясь на ее свойства и режимы обработки. В то же время, устранение причин образования эмульсий позволяет существенно снизить затраты на подготовку нефти.

Список литературы

1.Гаврилов В.П. Правда о российских углеводородах. – Независимая газета, 08.09.2009

2.Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002, 672 с.

3.Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Учебник. Москва: Издательство «Химия», 1972, 360 с.

4.Логинов В.И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. – М.: Химия, 1979 г. – 216 с.

СИНТЕЗ КОМПЛЕКСА (ЦИКЛОПЕНТАДИЕНИЛ)БИПИРИДИЛНИКЕЛЯ (I) И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО КАТАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В РЕАКЦИЯХ С ОЛЕФИНАМИ

А. И. Вильмс, к.х.н., И. А. Бабенко, студент гр. 3311 Иркутскийгосударственныйуниверситет,664033,г.Иркутск,ул.Лермонтова126,

химическийфакультет

E-mail:legatt112@yandex.ru

Полимеризация, олигомеризация и димеризация олефинов являются важнейшими промышленными процессами наших дней. Нейтральные и катионные

21

Секция 4. Химические и биотехнологии.

комплексы никеля используют в высокоэффективных гомогенных процессов олигомеризации этилена, например в SHOP-процессе [1,2].

Относительно недавно было показано, что бидентантные дииминовые комплексы никеля позволяют проводить широкий спектр каталитических превращений низших олефинов – от димеризации до высокомолекулярной полимеризации [3]. Особо важно, что на дииминовых комплексах никеля возможно получать α-олефиновые продукты [4-6] при стабилизации комплексов никеля диминовыми лигандами возможно получать каталитически активные системы с заданными свойствами.

С другой стороны, никелоцен NiCp2 в сочетании с металлоорганическими соединениями непереходных металлов MR является эффективным катализатором олигомеризации алкенов и алкинов [7,8]. В процессе формирования катализатора происходит обмен Ср-группы на алкильную группу и последующий распад промежуточного никельорганического интермедиата, сопровождающийся восстановлением переходного металла до более низких степеней окисления.

Наряду с этим существуют данные, указывающие на то, что в каталитических системах (КС) на основе соединений никеля достаточно трудно точно предсказать валентное соединение металла в тот или иной момент существования системы. В первую очередь это связано с тем, что при одновременном присутствии соединений Ni(0) и Ni(II) в системе очень легко образуются достаточно устойчивые высокоспиновые парамагнитные комплексы никеля(I) [9], и роль этих комплексов в катализе до сих пор четко не обозначена. Учитывая также, что в ряде работ [10-15] было показано, что комплексы переходных металлов в низких степенях окисления являются устойчивыми и сами могут проявлять высокую активность в олигомеризации ненасыщенных углеводородов, можно сделать вывод, что комплексные соединения Ni в низких степенях окисления играют определенную роль в катализе.

В этой связи большой интерес представляют циклопентадиенильные комплексы Ni(I), стабилизированные бидентантными N-донорными лигандами, в качестве потенциально активных частиц в процессах олигомеризации и полимеризации ненасыщенных углеводородов.

Учитывая, что роль комплексов никеля в необычных степенях окисления (+1) до сих пор четко не обозначена, исследования каталитических свойств практически отсутствуют в мировой литературе, а синтез таких комплексов представляет сложную, иногда неразрешимую задачу, поэтому целью настоящих исследований явился синтез комплекса (η5-циклопентадиенил)никеля(I), стабилизированного бидентантными N-донорными лигандами и исследование его каталитической активности.

В качестве стабилизирующего N-донорного лиганда был выбран 2,2’- бипиридил, поскольку он, во-первых, является самым простым из доступных нам лигандом, содержащим диазобутадиеновый фрагмент, такой как в лигандах Брукхард-типа.

Во-вторых, отсутствие каких-либо объемных заместителей при углеродных атомах, соседних с атомом азота, дает возможность предполагать наличие особых каталитических свойств (образование линейных α-олефинов в первую очередь).

В-третьих, у бипиридила есть хорошая возможность варьировать как геометрические, так и донорно-акцепторные свойства путем введения функциональных заместителей.

22

ВТСНТ – 2013

Ранее [16] нами успешно было показано, что независимо от способа получения моноциклопентадиенильных комплексов Ni(I) либо по реакции восстановления никелоцена (использование металлорганических соединений, щелочного металла, термического воздействия), осуществляемого в присутствие стабилизирующих лигандов L (L = PPh3, P(OEt)3, bipy/2, COD/2), либо по реакции контрдиспропорционирования между никелоценом и соответствующим комплексом NiL4, происходит образование моноциклопентадиенильных комплексов Ni(I) состава CpNiL2.

В данной работе, используя открытую нами ранее реакцию взаимодействия между комплексами Ni(II) и комплексами Ni(0), был осуществлен синтез комплекса

CpNi(bipy).

Индивидуальный комплекс Ni(I) был выделен в виде мелких темнофиолетовых кристаллов и идентифицирован методом ЭПР.

Рис.1. Экспериментальный (1) и моделированный (2) спектры ЭПР комплекса СpNi(bipy) в растворе толуола при

Т= 77К. (3) Вторая производная спектра ЭПР.

Вспектре ЭПР (рис.1) бипиридильного комплекса сверхтонкая структура (СТС) от ядер 14N плохо разрешена, ее удается надежно разрешить только при использовании процедуры двукратного дифференцирования сигнала ЭПР.

Параметры ЭПР бипиридильного комплекса в пределах ошибки измерения совпадают с литературными данными для этого комплекса, полученным для твердого раствора [17].

Данные ЭПР указывают на то, что в комплексе CpNi(bipy) плоскости циклопентадиенильного и бипиридильного лигандов взаимно ортогональны, что в свою очередь согласуются с рентгеноструктурными данными [18].

Выделенный комплекс в индивидуальном виде был протестирован на каталитическую активность в реакциях олиго- и полимеризации олефинов в интервале температур 40–80°С и давления 0,1–3 МПа. Обнаружено, что этот комплекс в отсутствие каких-либо сокатализаторов не способен вести процесс олигомеризации этилена, пропилена и стирола в толуоле даже при давлении этилена 3 МПа. Однако добавление всего 5 мольных частей AlEtCl2 приводит к быстрому поглощению этилена при давлении этилена всего 0,3 МПа.

КС относительно стабильна во времени, после работы более 2 часов скорость расходования этилена практически не изменялась. Типичная кинетическая кривая расхода этилена во времени представлена на рис.2.

23

Секция 4. Химические и биотехнологии.

При использовании AlEt2Cl вместо AlEtCl2 также наблюдается поглощение этилена с образованием его олигомеров (бутенов и гексенов в соотношении 4:1). А вот при добавлении к раствору комплекса Ni(I) AlEt3, МАО и BF3∙OEt2 никакого поглощения этилена не наблюдается.

 

14

 

 

 

 

 

 

л

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этилена,

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поглощенного

8

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

объём

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

 

 

 

 

время, мин

 

 

 

Рис.2. Кинетические кривые расходования этилена в реакции олигомеризации на КС CpNi(bipy)/AlEtCl2 (толуол, 60 мл, 70 0С, Al:Ni = 5, CNi=2,5∙10-4 моль/л, Pэтилена = 2 МПа).

Эти эксперименты позволяют предполагать о том, что атом переходного металла в ходе формирования не меняет свою степень окисления, т.е. остается одновалентным, а роль алюминийорганического соединения сводится к созданию свободных координационных мест в ближайшем окружении иона переходного металла, и катализ идет на координационно-ненасыщенном комплексе Ni(I), стабилизированном молекулами субстрата.

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

этилена,

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поглощенного

0,4

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объём

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

 

 

 

 

Время, мин

 

 

 

Рис.3. Зависимость активности КС CpNibipy/AlEtCl2 в зависимости от мольного соотношения компонентов Ni:Al ■ – 1/ 5 ♦ – 1 / 10 □ – 1/ 15 ( Р = 0,3 МПа; гептан; 40 °С).

Отличительной особенностью этих КС (кроме КС CpNi(bipy)/AlEt3) является то, что полученные продукты линейны (бутен-2, гексен-2, гексен-3) и среди них практически отсутствуют (обнаружены лишь следовые количества) -олефины.

Подводя итог по проделанной работе можно прийти к следующим выводам:

24

ВТСНТ – 2013

1.комплекс CpNi(bipy) в сочетании с AlEtCl2 и AlEt2Cl проявил каталитическую активность в олигомеризации этилена;

2.каталитическая система на основе CpNi(bipy) и алюминийорганических соединений проявляет достаточно высокую селективность. Получаются только линейные олигомеры;

3.выявлено оптимальное мольное соотношение Al:Ni = 10. Дальнейшее увеличение доли алюминийорганического соединения ведет к снижению каталитической активности (рис.3.).

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 14.B37.21.0802 от 31 августа 2012 г. «Электронные переносы в комплексах Ni(I) с дииминовыми редоксактивными лигандами».

Список литературы

1.Keim W. Pros and cons of homogeneous transition metal catalysis. Illustrated for SHOP (shell higher olefin process). // Chem. Ing. Tech. – 1984. – V. 56, № 2. – Р. 580 – 585.

2.Vogt D. Aqueous-Phase / D. Vogt, В. Cornils, W.A. Herrmann // Organometallic Chemistry, Wiley–VCH. – Weinheim. - 1998. - P.541.

3.Johnson L. K. New Pd(II)- and Ni(II)-Based Catalysts for Polymerization of Ethylene and .alpha.-Olefins/ L. K. Johnson, C. M. Killian, M. Brookhart // J. Am. Chem. Soc.- 1995.- V. 117.- № 23.- Р. 6414-6415

4.Killian C. M. Living Polymerization of α-Olefins Using Ni(II)−α-Diimine Catalysts. Synthesis of New Block Polymers Based on α-Olefins / C. M. Killian,

D.J. Tempel, L. K. Johnson, M. Brookhart // J. Am. Chem. Soc.- 1996.- V. 118.- Р. 11664-11665

5.Killian C. M. Preparation of Linear α-Olefins Using Cationic Nickel(II) α-Diimine Catalysts / C. M. Killian, L. K. Johnson, M. Brookhart // Organometallics.- 1997.-

V.16.- Р. 2005-2007

6.Preishuber-Pflugl P. Highly Active Supported Nickel Diimine Catalysts for Polymerization of Ethylene / P. Preishuber-Pflugl, M. Brookhart // Macromolecules.- 2002.- V. 35.- Р. 6074-6076

7.Pasynkiewicz S. Polymerization of alkynes on nickelocene based catalysts: considerations on polymerization mechanism. / S. Pasynkiewicz, E. Olędzka, A. Pietrzykowski // J. Mol. Catalysis. A. 2004. V. 224. р. 117-124

8.Pasynkiewicz S. Nickelocene catalysts for polymerization of alkynes: mechanistic aspects S. Pasynkiewicz, E. Oledzka, A. Pietrzykowski // Appl. Organomet. Chem. 2004. V. 18. N 11. P. 583

9.Сараев В.В. Контрдиспропорционирование между катионными комплексами Ni(II) и фосфиновыми комплексами Ni(0)/ В.В. Сараев, П.Б. Крайкивский, Д.А. Матвеев, А.С. Кузаков, А.И. Вильмс, А.А. Федонина //

Координационная химия.- 2008.- т.34.- №6.- с.446-450

10.Patrick Crewdson et al., Organometallics 2005, 24, 5214

11.Claire Temple et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7050

12.Amir Jabri et al., J. AM. CHEM. SOC. 2006, 128, 9238

13.Saraev V.V. et all. // J. Mol. Catal. A. 2010. V. 315 P. 231

14.Флид В.Р. и др. // Теорет. эксперим. Химия. – 1990. – T. 26, N4. - C.490

15.Сараев В.В. и др. Кинетика и катализ. - 2007. - Т. 48, N 6 – C 834

25

Секция 4. Химические и биотехнологии.

16.Вильмс А.И. Комплексы одновалентного никеля – прекурсоры катализаторов олигомеризации ненасыщенных углеводородов. Дис… канд. хим. наук: 02.00.15 / А.И. Вильмс; Иркут. гос. универ. – Иркутск, 2007. – 143 с.

17.Barefield E.K. Cyclopentadienylbis(ligand)nickel(I): Synthesis and Characterization, Including the X-ray Structure of η5-Cyclopentadienyl-1,1’- bipyridyInickel(I). Observations on the Mechanism of Substitution of Nickelocene / E.K. Barefield, D.A. Krost, D.S. Edwards, D.G. Van Derveer, R.L. Trytko and S.P. O'Rear // J. Am. Chem. Soc. 1981. V. 10. p. 6219-6222.

18.Barefield E.K. Cyclopentadienylbis(ligand)nickel(I): Synthesis and Characterization, Including the X-ray Structure of η5-Cyclopentadienyl-1,1’- bipyridyInickel(I). Observations on the Mechanism of Substitution of Nickelocene / E.K. Barefield, D.A. Krost, D.S. Edwards, D.G. Van Derveer, R.L. Trytko and S.P. O'Rear // J. Am. Chem. Soc. 1981. V. 10. p. 6219-6222.

ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

Ю. Р. Абдрахимов, д. т. н., проф., А.Х. Басирова, магистрант Уфимский государственный нефтяной технический университет,

450044, г. Уфа, ул. Космонавтов 1, тел. (347) 242-03-70

E-mail: barxat.08@mail.ru

Попутный нефтяной газ – это ценнейшее топливо и сырье для нефтехимии, но несмотря на это Россия занимает первое место в мире по объемам сжигания ПНГ.

По данным Минприроды из 60 млрд куб. м ПНГ, добываемых в России ежегодно, утилизируется только половина, остальное же сжигается в факелах и приводит к 500 тыс. т ежегодных вредных выбросов в атмосферу и десяткам миллиардов долларов упущенной выгоды.

Всемирная экологическая организация Гринпис провела исследование, в соответствии с которым при "технологических потерях" и сжигании ПНГ в атмосферу выбрасываются диоксид углерода и активная сажа. В результате горения газа в факелах в России ежегодно образуется почти 100 млн т выбросов СО - при условии эффективного сжигания всего объема газа [1].

Только в некоторых российских нефтяных компаниях объем использования ПНГ приближается к требованиям правительства, согласно которым он должен составлять 95 %. Между тем в других нефтедобывающих странах использование ПНГ достигает 95-98 %. Например, в США попутный газ используется для получения этилена и пропилена – в России для их производства используется прямогонный бензин [2].

Среди возможных путей утилизации попутного нефтяного газа: закачка в недра для повышения пластового давления и использование на местах для выработки электроэнергии, идущей на нужды нефтепромыслов. Также возможно использование ПНГ в качестве топлива на электростанциях, но это возможно лишь при выделении значительных и устойчивых объемов газа.

Энергомашины электростанций работают на попутном нефтяном газе, подготовленном в соответствии с техническими требованиями производителей. Величины метанового индекса и теплотворной способности газа являются

26

ВТСНТ – 2013

основными требованиями, предъявляемыми к топливному газу для ГПЭС. Метановый индекс характеризует детонационную стойкость топливного газа (аналогично октановому числу для бензинов).

При работе на газе, не удовлетворяющем техническим требованиям, происходит детонация в двигателях внутреннего сгорания, «деградация» энергомашин и, как следствие, недостаточная выработка электроэнергии (60÷70% от номинальной мощности). В связи с этим актуально подготавливать природный нефтяной попутный газ для использования его в качестве топлива.

Существует способ промысловой подготовки (изменения компонентного состава) топливного газа низкотемпературной сепарацией. Он заключается в создании холода: либо внутреннего (компримированием с последующим дросселированием), либо внешнего (применением специальных холодильных машин) и отделения сконденсировавшихся в результате охлаждения «тяжелых» углеводородов. Но его реализация требует высоких капитальных и эксплуатационных затрат, что увеличивает себестоимость произведенной электроэнергии [3,4].

Также известен способ включающий сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей, подачу в топливный газ азотно-воздушной смеси с содержанием азота 90÷99 об.% и подачу топливного газа на газопоршневые электростанции. Однако он не позволяет подавать низконапорный газ, а также предполагает строительство азотной станции [6].

Из множества выделяется способ промысловой подготовки топливного газа, включающий компримирование с помощью жидкостно-кольцевого компрессора, сепарацию и фильтрацию от капельной жидкости и механических примесей. Данный метод заключается в том, что с целью повышения метанового индекса и снижения теплотворной способности газ направляют на мембранное разделение на топливный «легкий» газ и низконапорный «тяжелый» газ, при этом топливный газ подают для питания газопоршневых электростанций, а низконапорный «тяжелый» газ рециркулируют на прием жидкостно-кольцевого компрессора. В качестве рабочей жидкости в жидкостно-кольцевом компрессоре может использоваться как нефтепромысловая сточная вода, так и подготовленная нефть.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема способа подготовки топливного газа

27

Секция 4. Химические и биотехнологии.

Поступающий по трубопроводу 1 низконапорный попутный нефтяной газ смешивается с пермеатом, поступающим по трубопроводу 8 («тяжелый» газ мембранного газоразделения) и далее объединенный поток по трубопроводу 2 поступает на компримирование в жидкостно-кольцевой компрессор К-1. В компрессор К-1 по трубопроводу 4 подается рабочая жидкость - подготовленная нефть. Компримированная газо-жидкостная смесь по трубопроводу 3 поступает в сепаратор С-1 на разделение. Газ из сепаратора С-1 по газопроводу 5 отводится на очистку от капельной жидкости в фильтр Ф-1, а жидкость (газонасыщенная нефть с водным конденсатом) по трубопроводу 6 - на установку подготовки нефти. Очищенный в фильтре Ф-1 газ по газопроводу 7 поступает на разделение в мембранный блок МБ-1, где разделяется на «легкий» топливный газ, направляемый по газопроводу 8 на газопоршневую электростанцию и «тяжелый» газ - пермеат, циркулируемый по газопроводу 8 в приемный трубопровод компрессора К-1.

Изменение метанового индекса и теплотворной способности топливного газа приведено в таблице 1.

 

 

Таблица 1

Изменение метанового индекса и теплотворной способности

попутного нефтяного газа при подготовке

 

 

 

 

Состав, мол.%

Исходный газ

Подготовленный

 

 

топливный газ

 

N2

0,089

0,164

 

СO2

0,183

0,484

 

СН4

25,618

61,834

 

С2Н6

7,126

10,219

 

C3H8

25,159

16,932

 

i-С4 Н10

10,773

4,053

 

n- C4H10

14,754

4,824

 

i- C5 H12

4,007

0,640

 

n-С5Н12

3,632

0,551

 

∑-C6H14+

15,150

0,541

 

H2 O

6,491

0,242

 

Свойства

 

 

 

Плотность, кг/нм3

2,17

1,23

 

Молярная масса, г/моль

47,72

27,13

 

Метановый индекс

21,8

40,2

 

Низшая теплотворная

100,15

58,04

 

способность, МДж/нм3

 

Данные значения демонстрируют осуществление подготовки топливного газа в области значений метанового индекса и теплотворной способности. Подготовка топливного газа до требований спецификаций определяется в каждом конкретном случае в зависимости от состава и физико-химических свойств газа [7].

Реализация данного способа промысловой подготовки позволит повысить метановый индекс и снизить теплотворную способность топливного газа, а как следствие, стабильность работы энергомашин

28

Соседние файлы в папке Производство