ПНГ Выполнила: Накыпова С.М. Проверила: Иткулова Ш.С. ассоц.проф. к.х.н. - презентация

1 ПНГ Выполнила: Накыпова С.М. Проверила: Иткулова Ш.С. ассоц.проф. к.х.н.

2 Цель работы: МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКА ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

3 Природный газ, растворен в нефти и расположен над нефтью. На 1 т нефти попутно добывают 100–150 м 3 газа При извлечении нефти на поверхность газ из-за резкого падения давления отделяется от нее. CH 4 40% Попутный газ содержит алканы, в молекулах которых от 1 до 6 атомов C C 2 H 6 20% C 3 H 8 20% C 4 H 10 20% C 5 H 12 мало C 6 H 14 мало Попутный газ – «жирный газ», т.к. кроме метана (сухой газ) и его гомологов содержатся высшие углеводороды.

4 Попутный газ Попутный нефтяной газ – это побочный продукт нефтедобычи. В зависимости от района добычи, с 1 т нефти получают от 25 до 800 м 3 попутного нефтяного газа (ПНГ). Из-за неподготовленности инфраструктуры для его сбора, подготовки, транспортировки и переработки, а также во избежание затрат на его утилизацию, многие нефтяные компании просто сжигают ПНГ на факелах. Тем самым сильному загрязнению подвергается окружающая среда

5 Негативное воздействие сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ) на окружающую среду 2 СО 2 САЖА Mg SO 2 H2SH2S Fe CO Выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Тепловое и химическое воздействие. Парниковый эффект (разрушение озонового слоя) Негативное воздействие на объекты животного и растительного мира 5

6 6 Дополнительный источник товарного газа В результате сжигания ПНГ, в атмосферу ежегодно выбрасывается до 400 тысяч тонн вредных веществ: углекислого газа, оксида и диоксида азота, сажи, бензоперена, метана и пр. Сокращение этих выбросов позволит оздоровить экологическую обстановку в нефтедобывающих регионах и обеспечить выполнение обязательств России в соответствии с Киотским протоколом по ограничению выбросов парниковых газов Защита окружающей среды Защита окружающей среды УВЕЛИЧЕНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ ВАЖНО КАК С ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ, ТАК И С ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТОЧЕК ЗРЕНИЯ Сжигание ПНГ ежегодно приводит к безвозвратной потере десятков миллиардов кубических метров товарного газа, который мог бы быть получен в результате переработки ПНГ Утилизация ПНГ позволяет: в условиях дефицита газотранспортных мощностей, заместить природный газ газодобывающих предприятий продуктом переработки ПНГ (сухим отбензиненным газом) и, тем самым, сохранить запасы природного газа для будущих поколений в условиях профицита газотранспортных мощностей, дозагрузить их СОГ и увеличить предложение газа на экспорт и внутреннее потребление Дополнительное сырье для нефтехимии Увеличение переработки ПНГ позволяет обеспечить нефтехимическую промышленность дополнительными объемами углеводородного сырья: в каждом кубическом метре ПНГ в среднем содержится 200 – 300 грамм жидкой фракции, которая является сырьем для производства сжиженных углеводородных газов и стабильного газового бензина Увеличение предложения углеводородного сырья с приемлемой себестоимостью стимулирует инвестиции в нефтехимические производства с высокой добавленной стоимостью (например производство пластиков и полимеров) и способствует переориентации отечественной экономики с экспорта сырья на производство и экспорт высокотехнологичной продукции

7 Смесь пентана с гексаном Использование попутного газа шире, чем природного, т.к. с CH 4 в нем содержится много C 2 H 6, C 3 H 8, C 4 H 10, C 5 H 12 Газовый бензин используют как добавку к бензину. Смесь пропана и бутана в сжиженном виде используют как топливо в быту и в автомобилях. Разделяют попутный газ на этан, пропан и т.д., из которых потом получают непредельные углеводороды.

8 Применение попутного нефтяного газа Синтез-газ Бутены Пропилен Этилен Окислительный пиролиз Паровой риформинг Попутный нефтяной газ Разделение пропан бутаны этан метан Дегидрирование Ацетилен Технически й углерод Формальдеги д Мочевина Водород Диметиловый эфир Бензиновая фракция, дизельное топливо, твердые парафины Метанол Этилбензол Окись этилена Полиэтилен Этиловый спирт Растворитель, хладагент, моторное и бытовое топливо Полипропилен Пропиловый спирт Изопропилов ый спирт Бутадиен Бутиловый спирт Бутадиеновы й каучук МТБЭ Компонент моторного топлива

9 Подготовка попутного нефтяного газа Осушка Сероочистка Удаление механических примесей Удаление негорючих компонентов Охлаждение Отделение жидких углеводородов Компримирование

10 Вредные примеси содержащиеся в газе Сероводород(H2S) Серооксид углерода(COS) Сероуглерод(CS2) Меркаптаны(RSH) Сульфиды(RSR) Дисульфиды(RSSR) Диоксид углерода(CO2) Азот и гелий(N,He)

11 Методы очистки газа Абсорбционные Адсорбционные Хемосорбционные Физические Комбинированные Окислительные Основаны на химическом взаимодействии с абсорбентом Основаны на физическом растворении в абсорбенте Основаны на применении физических и химических поглотителей Основаны на необратимом превращении сероводорода в серу Поглощение газа жидкими компонентами Поглощение газа твердыми компонентами

12 Процессы фракционирования газов ГФУ Метан - этановая (сухой газ) Пропановая Изобутановая Бутановая Изопентановая Пентановая Пропан - пропиленовая Бутан - бутиленовая Этан - этиленовая и пентан - амиленовая Фракции предельных газов Фракции непредельных газов Конденсация Компрессия Ректификация Абсорбция

13

14 ПНГПНГ Стадия очистки H2SH2S H2OH2O Стадия конверсия H2OH2O Стадия синтеза У/В СФТ CxHyOzCxHyOz C 1 -C 5, CO, H 2 H2OH2O Пиролиз углеводородов (получение низших олефинов) Дегидроциклоолигомеризация или ароматизация легких алканов С 2 -С 5 Димерсол Метатезис олефинов Процесс Клауса Изомеризация C 5+ Катриформинг Олигомеризация алкилирование Процесс циклар Процесс Бициклар Процесс Аркон Сырье нефтехимического синтеза Компонент высокооктановых бензинов и моторных топливо Технология GTL Дегидрирование

15 Процесс GTL GTL (Gas to Liquid) процесс : каталитическая переработка легких углеводородов получением синтез-газа (СО + Н 2 ), который далее идет на производство углеводородов и кислородсодержащих соединений по методу Фишера-Тропша Схема переработки ПНГ Конверсия ПНГ в синтез-газ ПНГ Вода Синтез углеводородов С 7 -С 20 Синтез спиртов Диоксид углерода

16 Сравнение промышленно-используемого процесса получения синтез-газа и предлагаемой технологии углекислотной конверсии ПНГ Параметры Промышленно-используемый процесс: паровая конверсия метана Предлагаемый способ: углекислотная конверсия: Сырье Природный газ + вода Природный газ, ПНГ, диоксид углерода, вода Продукт Синтез-газ: высокое соотношение Н 2 /СО 3 Синтез-газ: 1 Н 2 /СО 2; Уксусная кислота Олефины Реактортрубчатый Температура o C o C Давление атм атм КатализаторNi/носитель Со/носитель Закоксовывание катализатора присутствует Практически отсутствует * Получение моторного топлива из синтез-газа прошло испытания на НЗСП, Россия (есть акты испытаний)

17 СХЕМА: УТИЛИЗАЦИЯ ПОПУТНОГО ГАЗА ПУТЕМ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОНВЕРСИИ

18 Окислительная конверсия Получение углеводородов по СФТ Паровая Углекислотная Парциальное окисление Синтез Фишера - Тропша Облагораживание Реализация Ректификация Гидрокрекинг Изомеризация Низкотемпературный ( °С ; Fe,Co ) Высокотемпературный ( °С ; Fe ) Сероочистка 0,2 г серы на 100 м 3

19 СИНТЕЗ ФИШЕР-ТРОПША Механизм синтеза Фишера-Тропша до конца не выяснен. Наиболее вероятно, что первая стадия - образование комплекса металла и СО, затем начинается синтез углеводородной цепи, например: В качестве побочных продуктов образуются в не значит. количествах карбоновые кислоты, спирты, альдегиды. Фишера - Тропша синтез, каталитическое гидрирование оксида углерода с образованием смеси углеводородов; в зависимости от катализатора и условий, в которых осуществляется синтез, процесс преим. протекает по схеме (1) или (2):гидрирование оксида углерода катализатора

20 ПИРОЛИЗ

21 Пиролиз- (от др.-греч. π ρ огонь, жар и λύσις разложение, распад) термическое разложение органических соединений без доступа воздуха (древесины, нефтепродуктов, угля и прочего).др.-греч.огоньдревесинынефтепродуктовугля Сырье Катализатор Условия проведения процесса Назначение Химический процесс Сырьем - газообразные и жидкие углеводороды: газы, легкие бензиновые фракции, газоконденсат ы, рафинаты каталитического риформинга и реже керосина- газойлевые фракции. Ванадат калия на муллито – корундовом носителях температурах °C и при давлениях, близких к атмосферному (на входе в пирозмеевик ~ 0,3 МПа, на выходе 0,1 МПа избыточных). - при производстве низших олефинов, преимущественно этилена, являющихся ценным сырьем (мономером) для синтеза важнейших нефтехимических продуктов. Р О А где Р парафиновые углеводороды сырья (дающие максимальный выход олефинов); О олефины (в частности, этилен), являющиеся основными продуктами первичных реакцийx крекинга сырья; А -ароматические углеводороды продукты вторичных реакций синтеза из олефинов.

22 Димерсол – процесс димеризации пропилена и содимеризации пропилена с бутиленами. Сырье Катализатор Условия проведения процесса Назначение каталитического крекинга или пиролиза. Никельсодержащи е катализаторы - комплексы никеля с алкил алюминием температурах °С (комнатная температура). Давление - низкое, достаточное для создания жидкофазной реакционной среды. - получение компонентов моторных топлив ДИМЕРСОЛ

23 Метатезис олефинов - реакции в которых в присутствии происходит перераспределение алкилиденовых групп между олефинами, как правило катализируются карбеноидными комплексами металлов. Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение Олефины (этилен, пропилен) Катализатором Граббса, называют рутениевые катализаторы При температурах - 70 до 100°С В производстве лекарственных препаратов, полимерных материалов и др. МЕТАТЕЗИС ОЛЕФИНОВ

24 Процесс Аркон – это одностадийный каталитический процесс получения смеси ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы, фракция С 9, фракция С 10+, состоящая преимущественно из нафталиновых углеводородов) из легкого углеводородного сырья, представляющего собой углеводороды С 1 -С 5 различного происхождения и широкого компонентного состава. Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение - СУГ, ПБФ, ШФЛУ, отходящие газы процессов нефтепереработки и т. д. Цеолитсодержа щий катализатор температурах °С (комнатная температура). Давление – 0,3 -1 МПа Процесс позволяет перерабатывать ПНГ с большим содержанием метана(до 85%), без разделения ПНГ на сухой отбензиненный газ, пропан-бутановую фракцию, газовый бензин с получением стабильного концентрата ароматических у-в.

25 Циклар - представляет собой единственную в настоящее время промышленно реализованную технологию переработки пропана и бутана в нефтехимические марки бензола, толуола и ксилола (БТК). Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение - нефтяные фракции Цеолитсодержа щий катализатор При температурах углеводородов выше 350°С на цеолитах типа MFI Для получения бензола, толуола и ксилолов путем ароматизации пропана и бутанов. ЦИКЛАР

26 Технологическая схема процесса Циклар

27 Бициклар – это процесс совместной конверсии метана с парафиновыми углеводородами С3-С4 Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение - природный газ в смеси попутным нефтяным газом, пропан- бутановой фракцией, пропаном, бутаном или изобутаном Цеолитные катализаторы температурах °С Давление – 20 атм. в качестве сольвента для обработки призабойной зоны скважины с целью удаления отложений парафинов; закачка в пласт для повышения нефтеотдачи; получение индивидуальных ароматических углеводородов на НПЗ;

28 Блок-схема установки БИЦИКЛАР

29 Процесс Клауса – окислительная конверсия сероводорода в элементную серу Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение Сероводород, легкие углеводороды Оксид алюминия, оксид титана Температура ºC, Давление 2,0-2,5 МПа Для получения элементарную серы ПРОЦЕСС КЛАУССА

30

31 Изомеризация – превращение химического соединения в изомер Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение Пентан- гексановые фракции Цеолитные алюминиплоти новые Температура – °С, давление МПа С 5 -С 6 (С 5 -С 7 ) для производства высокооктановых компонентов n-C 4 до изо-С 4 – сырье для производства алкилата Изомеризация высших н- алканов (смазочные масла, средние фракции) с целью снижения температуры замерзания продукта, что позволяет избежать депарафинизации и связанных с ней потерь выхода

32 Олигомеризация - образование более высокомолекулярного алкена за счет взаимодействия молекул алкена с меньшей м.м. между собой. Сырье Катализатор Условия проведения процесса Назначение Сырье – низкомолекулярные продукты ДП нефтяного сырья: В основном, продукты КК, обогащенное С3- С5 у/в Алкены поступают после процесса термического крекинга Классический катализатор – фосфорная кислота. Новые катализаторы – цеолиты с высокой кислотностью, такие как ZSM о С, предпочтительно не выше о С; Давление: 6-7 бар; Объемная скорость: ч -1 Получение высокооктановых компонентов для производства высококачественного экологически чистого бензина ОЛИГОМЕРИЗАЦИЯ

33 АЛКИЛИРОВАНИЯ Сырье Катализатор Условия проведения процесса Целевой продукт Бутан- бутиленовая фракция, которая получается в процессе каталитического крекинга Серные и фтористо- водородные кислоты Температура ºC, Давление – 0,6-1,0 МПа Алкилат – состоящий практически нацело из изопарафинов, имеет высокое октановые число (90-95 по моторному методу). Октановые число алкилата – изооктана (2,2,4- триметилпентана) – принято 100. Назначение процесса – производство высокооктанового изокомпонента бензинов С-алкилированием изобутана бутиленами и пропиленом.

34 Катриформинг – это промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракции нефти с целью получение высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов Сырье Катализатор Условия проведения процесса Применение Высокооктановые и ароматические бензины Алюмиплатиновые полиметаллические катализаторы Температура ºC, Давление 1-3 МПа. Высокооктановый бензин Ароматических углеводородов (БТК) Для производства водорода на НПЗ КАТРИФОРМИНГ

35 Долля объемов сжигания страны к уровню сжигания по миру, 2011 год,% Попутный нефтяной газ (ПНГ) сжигают на факелах по всему миру, однако наибольшие объёмы такого сжигания приходятся на 20 стран, и лидерами среди них выступают Россия и Нигерия, что подчёркивает неотложность решения данной проблемы в этих странах.

36 Сжигание попутного газа в Казахстане Согласно МООС сжигание попутного газа в Казахстане был полностью прекращен в конца 2010 года. В Казахстане с 2010 года при отсутствии у нефтяных компаний программ по утилизации газа разрешения на осуществление деятельности не выдается. В Казахстане из 46 нефтяных компаний 30 сжигают газ на факелах. Если посмотреть сравнительную динамику за последние три года, то видно, что объем сжигания газа ежегодно увеличивается. Так, нефтяными компаниями в 2006 году было сожжено на факелах 5,3 миллиарда нефтяного газа, в 2007-м - 6,5 миллиарда и в 2008-м - 6,9 миллиарда кубометров. В ценовом соотношении ежегодный ущерб равен трем миллиардам долларов. За сверхнормативное сжигание попутного нефтяного газа в течение 2008 года с компании "Карачаганак Петролеум Оперейтинг" (КПО) была взыскана компенсация ущерба в сумме 1,8 млрд. тенге, "Тенгизшевройл" (ТШО) - более 1 млн. тенге, "Казгермунай" - 8 млрд. тенге, "Казахойл Актобе" - более 4 млрд. тенге, "СНПС-Актобемунайгаз" млн тенге.

37 Динамика изменения объемов сжигания газа в Казахстане, млрд куб. м.

38 ВЫВОД ПНГ в прошлые времена не использовался, а просто сжигался. В настоящее время его улавливают и используют как топливо и ценное химическое сырье. Возможности использования попутных газов даже шире, чем природного газа, т.к. состав их богаче. В попутных газах содержится меньше метана, чем в природном газе, но в них значительно больше гомологов метана. Чтобы использовать попутный газ более рационально, его разделяют на смеси более узкого состава. После разделения получают газовый бензин, пропан и бутан, сухой газ.

39 Спасибо за внимание