Analysis of existing technologies for processing associated petroleum gas in Russia

Full Text

Введение

Использование попутного нефтяного газа (ПНГ), находящегося в нефтяных пластах, на сегодняшний день мало изучено с точки зрения эффективности и экологичности. Так как ПНГ состоит из смеси газов и парообразных углеводородных и неуглеводородных компонентов, то зачастую при наличии специального газопровода его транспортируют потребителям, в противном случае он может быть использован в процессе переработки для нужд промышленных предприятий.

Основной особенностью попутного нефтяного газа является то, что его продукты не имеют применения в месте переработки, что позволяет сделать вывод о дополнительных затратах при его транспортировке. Следующей особенностью можно назвать низкое давление, которое будет требовать использования дополнительных мощностей при его переработке.

Актуальным является и процесс утилизации отходов в нефтехимии, которая создавая парниковый эффект, оказывает серьезное воздействие на экологию, на жизнь и здоровье людей, поэтому совершенно логичными является использование технологий переработки газа в месте его добычи и грамотное решение вопросов взаимодействий предприятий промышленности и государства.

Ход исследования

В производственном процессе нефтедобывающих предприятий выделяется попутный нефтяной газ. По своему происхождению он считается отходом для предприятий, он может сжигаться либо в атмосфере, либо компании контролируют процесс сжигания попутного нефтяного газа с помощью факела, который специально строится на нефтяном месторождении [1].

На рисунке 1 представлен состав попутного нефтяного газа.

Попутный нефтяной газ является достаточно дорогим ресурсом и занимает важное место в вопросе добычи и переработки нефтепродуктов. Например, при добыче одной тонны нефти выделяется примерно 150 м³ ПНГ [2].

Рисунок 1 – Примерный состав попутного нефтяного газа

Figure 1 – Approximate composition of associated petroleum gas

С 2011 года в России ведется сложная работа на политическом уровне, связанная с повышением энергоэффективности страны. И в связи с этим основная задача, стоящая перед нефтедобывающими компаниями, – это эффективное использование, утилизация и совершенствование технологий переработки попутного нефтяного газа [3].

Из-за сжигания ПНГ образуется большое количество вредных веществ, которые влияют на экологию и здоровье населения. Увеличивается количество различных патологий, таких как онкология, бесплодие, болезни органов дыхания, заболевания нервной системы, ввиду вредного состава выбросов при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках (рисунок 2).

Рисунок 2 – Объем загрязняющих веществ, образующихся при сжигании попутного нефтяного
газа на факельных установках

Figure 2 – Volume of pollutants generated during the combustion of associated petroleum gas in flare
devices

Пересечение областей применений в справочниках является спецификой разработки ИТС по добыче и переработке углеводородного сырья. На рисунке 3 приведена схема переработки углеводородного сырья.

Рисунок 3 – Схема переработки углеводородного сырья.

Figure 3 – Scheme of hydrocarbon raw materials processing

Существуют определенные критерии, на основе которых осуществляются добыча и переработка попутного нефтяного газа, к ним можно отнести следующие:

• соответствие технологии требованиям стандартов по отрасли;
• ресурсосберегающий и энергосберегающий эффекты;
• наименьшее воздействие на окружающую среду;
• соответствие технологии научно-техническому уровню;
• наличие успешной апробации технологических процессов и оборудования;
• эффективность и экономическая целесообразность внедрения технологии [4].

В производственном процессе важным фактором выбора НДТ является его воздействие на окружающую среду. Берутся в расчет объем и масса выпускаемой продукции на единицу времени, тем самым учитываются лучшие удельные экологические показатели в производственном процессе.

В особенности это касается регионов со сложными экологическими условиями, к примеру, те объекты, которые находятся на экологически уязвимых территориях, вблизи особо охраняемых территорий, на территории Крайнего Севера и т.д.

НДТ «Технология извлечения углеводородных компонентов на основе низкотемпературной конденсации и ректификации (НТКР)» – наилучший пример технологии переработки попутного нефтяного газа.

Сегодня решить проблему утилизации попутного нефтяного газа удается лишь совместно усилиями нефтеперерабатывающих предприятий и государства. Компании разрабатывают предложения, с помощью которых можно сократить издержки, повысить рентабельность, а также создать тем самым новое направление в бизнесе, которое будет отвечать требованиям наукоемкости [5].

Существует большое количество методов и технологий, на основе которых можно запустить процесс утилизации попутного нефтяного газа, но на сегодняшний день многие предприятия сталкиваются с проблемой ввиду ограничений собственных нужд – как следствие, экономическая нецелесообразность, которая проявляется в том, что компания должна удовлетворить не только собственные нужды, но и обеспечить сторонних потребителей. Таким образом, именно масштабное использование попутного нефтяного газа и его закачка в пласт будут основой для выработки тепловой энергии [6].

Исследование всевозможных процессов утилизации попутного нефтяного газа предоставляет возможность учитывать его как достаточно ценный продукт. Поэтому необходимо проанализировать его составляющие и конкретные компоненты, которые будут в дальнейшем реализовываться и давать тот необходимый эффект для финансово сложных технологий переработки ПНГ. На рисунке 4 представлена схема составляющих процесса переработки и утилизации попутного нефтяного газа.

Дальнейшая переработка

  ШФЛУ

Обычный

ПНГ                                                                                                                   газопровод

Сухой отбензиненный газ

Рисунок 4 – Составляющие процесса утилизации ПНГ

Figure 4 – Components of the APG utilization process

Анализируя основные составляющие процесса утилизации попутного нефтяного газа и применяя при этом современные технологические установки, можно сделать вывод, что при этом получаются продукты с высокой добавленной стоимостью. Такие продукты смогут применяться в технологических процессах нефтедобывающих предприятий, что позволит компаниям выйти на новый уровень развития.

На рисунке 5 автором предложена схема модели каталитического преобразования тяжелой фракции в смесь ароматических углеводородов из перспективных процессов химической переработки попутного нефтяного газа.

Главной особенностью предложенной автором модели является его относительная простота, которая обусловлена тем, что этот процесс проходит в одну технологическую стадию и режим преобразования достаточно несложный.

Как видим, в модели присутствуют не только стандартные компоненты, но и проточный реактор, с помощью которого процесс образования слоя целитного катализатора с превращением в смесь ароматических углеводородов будет достаточно простой.

Если проанализировать практическое применение проточного реактора со стационарным слоем целитного катализатора, то можно сказать, что данный процесс имеет иностранные реализации и более известен за рубежом, что нельзя сказать о России. Но есть большой плюс, что, к примеру, для таких иностранных компаний, как Cyclar от компании UOP, производятся серийно отечественные катализаторы [7].

Таким образом, с помощью внедрения модели каталитического преобразования тяжелой фракции образуется концентрат ароматических углеводородов, который в дальнейшем может самостоятельно использоваться в производственном процессе на основе следующих преимуществ:

• снижения вязкости нефти;
• смешения товарной нефти с полученным концентратом углеводородов;
• уменьшения затрат на транспортировку при разбавлении высоковязкой нефти [8].

Заключение и выводы

Таким образом, использование попутного нефтяного газа, а также правильная его переработка и утилизация позволят нефтедобывающим и нефтеперерабатывающим предприятиям выйти на более качественный и экономичный уровень развития и производства.

Качество и способы технологий переработки попутного нефтяного газа будут существенно влиять на экологические проблемы, существующие в регионах, особенно проблемных и кризисных. Поэтому именно территориальный фактор оказывает достаточно большое воздействие на дальнейшую переработку, как и влияние концентрата ароматических углеводородов на качество производственного процесса.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ:

• температура – 480-570 °C
• давление – не менее 0,1 МПа

Рисунок 5 – Модель каталитического преобразования тяжелой фракции (С3+) в смесь
ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилол)

Figure 5 – Model of the catalytic conversion of the heavy fraction (С3+) into a mixture of aromatic
hydrocarbons (benzene, toluene, xylene)

На сегодняшний день в России не существует совершенной технологии, которая бы позволила включить в совокупности в процесс переработки попутного нефтяного газа такие критерии, как: территория, время года, проблемы в регионах, эффективность и рентабельность. Поэтому для России это является приоритетной задачей.

Таким образом, достаточно актуален и процесс утилизации отходов в нефтехимии, которая, создавая парниковый эффект, оказывает серьезное воздействие на экологию, на жизнь и здоровье людей, поэтому совершенно логичным является использование технологий переработки газа в месте его добычи и грамотное решение вопросов взаимодействий предприятий промышленности и государства.

About the authors

Marine M. Manukyan

Author for correspondence.
Email: marinaarm89@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7618-4633

Candidate of Economics, associate professor of the Department of Innovation Economics

References

Supplementary files