Газохимия Введение в газохимию. Объекты изучения дисциплины. Газовая отрасль России и мира Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М. Лекция 1

Газохимия раздел химии, изучающий механизм превращений углеводородов природного газа (и газового конденсата) в полезные продукты и сырьевые материалы; раздел химической технологии, описывающий технологические процессы, применяемые в промышленности при переработке природного газа (и газового конденсата) стабилизация, очистка, осушка, конверсия, синтезы на основе синтез-газа и т.д.; отрасль химической промышленности, включающая производства, общей чертой которых является глубокая химическая переработка газообразного углеводородного сырья (природного и попутного газов) и газового конденсата.

Природный газ Природный газ полезное горючее ископаемое, смесь газов, образовавшихся в недрах Земли, в пластовых условиях находящийся в газообразном состоянии в виде отдельных скоплений, в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, или в растворённом состоянии в нефти или воде. Природный газ – газ месторождений: -газовых; -газоконденсатных; -нефтегазовых.

Природный газ Попутный нефтяной газ (ПНГ, попутный газ) смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти, выделяющихся выделяются в процессе добычи, подготовки, транспорта, переработки.

Свойства компонентов природных газов -Молекулярная масса, плотность; -Температуры кипения, плавления; -Критические параметры (температура, давление, объем) – определяют возможность сжижения газов; -Тепловые параметры, в т.ч. теплота сгорания/теплотворная способность (в среднем 10-20, до МДж/м 3 у наиболее энергетически ценных); -Плотность жидкости (при температуре кипения и ниже); -Растворимость в воде (склонность к образованию газогидратов); -Вязкость.

Свойства компонентов природных газов

Требования к качеству подготовки газа Требования к качеству товарных газов - газ при транспортировании не должен вызывать коррозию трубопроводов, арматуры, приборов и т.п., - качество газа должно обеспечивать его транспортирование в однофазном состоянии, т.е. в газопроводе не должны образовываться углеводородная жидкость, водяной конденсат и газовые гидраты, -товарный газ не должен вызывать осложнений у потребителя при его использовании. Требования регламентируются: -ГОСТ «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения»; -ОСТ «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам. Технические условия»

Газовый конденсат Газовые конденсаты: -смесь тяжелых УВ (ШФЛУ), иногда называемая газовым бензином, выделяемая из газа перед отправкой в магистральные газопроводы; -жидкая смесь тяжелых УВ, выносимая газом из скважин в капельном виде и отделяемая от газа методом низкотемпературной сепарации. -Конденсат газовый стабильный (КГС) - газовый конденсат, получаемый путем очистки нестабильного газового конденсата от примесей и выделения из него углеводородов С 1 -С 4. (ГОСТ Р Конденсат газовый стабильный. Технические условия) Как химическое сырье (аналог нефти) ГК оценивали по ОСТ Конденсаты газовые. Технологическая классификация. В СССР было принято называть ГК - С 5+ (согласно форме статистической отчетности 34 ТП «Отчет по эксплуатации газовых скважин»).

Природные газы

Перспектива: -создание новой сырьевой базы в Восточной Сибири и Якутии (например, Ковыктинское и Чаяндинское газовые месторождения); Однако, 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/год. (за рубежом 160 млн.т/год) Государство МесторождениеГод открытия Запасы, трлн. куб.м Регион Катар Иран Северное/Южный Парс Персидский залив Туркмения Галкыныш (Южный Иолотань)200621,4Мургаб Россия Уренгой ,2Западная Сибирь СШАХейнсвиль 7Мид Континент Россия Ямбургское 19695,2Западная Сибирь Россия Бованенковское 19714,9Ямал и Карское море СШАМаркеллус 4,4Предаппалачский Россия Штокмановское 19883,9Баренцево море Россия Астраханское, Центрально-Астраханское 19763,8Прикаспийская впадина КНРДачжоу 20083,8Сычуань Россия Заполярное 19653,3Западная Сибирь Россия Ленинградское 19923Карское море Россия Русановское 19923Карское море СШАПойнт Томсон 19653Аляска

Газотранспортная система России ые гг.: -строительство локальных ГП для газификации отдельных районов страны (в основном, РСФСР и УССР); ые гг.: -ставится вопрос о соединении локальных систем в единую, производится подключение среднеазиатских газоносных регионов; 1980-ые гг.: -работы по кольцеванию трубопроводов, создание единой системы транспорта газа, организация экспорта газа, расширение городских газовых сетей. Транспорт и переработка нефти: В советское время: - Близость к районам потребления нефтепродуктов; - Малое транспортное плечо; Следствие: 40 % НПЗ сосредоточено в Приволжье (по мощности); После «нефтяного бума» в Западной Сибири был предложен следующий принцип хозяйствования: построить крупный НПЗ с низкой глубиной нефтепереработки, светлые фракции: – на НХ-заводы; – потребителям; темные – в энергетику.

Магистральные газопроводы России

Природные газы «XXI век – век газохимии метана» (с) Основные характеристики: -Энергетичность; -Экономичность; -Экологичность; -(объемы запасов/добычи).

Использование ПГ Направления: -Энергетическое (наиболее распространенное и перспективное); -Химическое (только возникновение прорывной технологии приведет к повсеместному распространению). ПГ как топливо: -Промышленное; -Бытовое; -Моторное горючее. Главная причина – трудность химической переработки (прежде всего, метана)!!! - 95 % добытого метана в мире используется как топливо; - доля в мировом энергобалансе – 24 %, в России – более 50 % (в производстве ЭЭ – 80 %).

Газопереработка в России Современная концепция переработки природных газов: «Выделяемые из газа углеводороды являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов и должны быть утилизированы». Развитие сырьевой базы ТЭК России характеризуется 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; техническое отставание от мирового уровня, высокая степень изношенности оборудования, низкое качества получаемых нефтепродуктов, нестабильность обеспечения отечественных нефтеперерабатывающих заводов нефтью; стабильным ростом объемов добычи природного газа, который используется неквалифицированно, в основном как бытовое и промышленное топливо;

Энергии разрыва связей С-H, С-С -В целом, реакционная способность очень низкая, при низких t - только реакции замещения; при (высокие t + катализатор) – реакции дегидрирования, крекинга; -С ростом цепи реакционная способность увеличивается.

Метан -Наиболее устойчивый и инертный УВ (отсутствие связи С-С) – температура разложения на 200 °С выше, чем у С 2 (при том что между С 2 и С 3 25 °С); -Обладает слабым наркотическим действием, практически неопасен для здоровья человека (помимо своей взрывоопасности) в виду ничтожной растворимости в воде и плазме крови; -Без цвета, без запаха. Получение: -В лаборатории – из уксусной кислоты и безводной щелочи; гидролизом карбида алюминия и др. -В промышленности – из известных нам источников… Классификация по происхождению: абиогенный, биогенный, бактериальный, термогенный.

Метан Химические свойства: -Окисляется кислородом воздуха со взрывом, кстати, ОЧм=110; -Реакции замещения с галогенами; -Дегидрирование до этилена/ацетилена (при темп-х выше 1400 °С); -В водных растворах окисляется до муравьиной кислоты (невысокие темп-ры + давление 3-9 МПа); -Конверсия метана в синтез-газ (католит. – °С, некатолит. – °С) – характеристическая реакция; -Пиролиз метана при t > 1600 °C. Ar He N2 CO 2 H 2 O ингибиторы