Используемые термины:
ПНГ–попутный нефтяной газ
ШФЛУ–широкая фракция легких углеводородов
СОГ–сухой отбензиненный газ
ПБФ–пропан-бутановая фракция
БГС–бензин газовый стабильный
НТК–низкотемпературная конденсация
НТР–низкотемпературная ректификация
НТА–низкотемпературная абсорбция
GTL–синтез газа в жидкость
НТ-адсорбция–низкотемпературная адсорбция
Развитие небольших современных и высокотехнологических производств сдерживаются как объективными, так и субъективными факторами.
К объективным факторам следует отнести :
- Небольшой интерес нефтегазовых компаний к данной проблеме т.к. современные штрафы за сжигания ПНГ в факелах небольшие, а в получение дополнительной прибыли или увеличение рентабельности производственники не всегда заинтересованы;
- Отсутствие финансовых инвестиций и квалифицированных кадров;
- Нет законодательных актов, регулирующих эту деятельность.
К субъективным факторам следует отнести:
- Принятие решения по таким вопросам в большинстве случаев зависят от людей с традиционным пониманием решения данной проблемы;
- Инерция к восприятию инновационных решений у топ менеджмента нефтегазовых компаний;
- Российская трактовка обычных и венчурных инвестиций.
При переработке газа обычно используются два основных подхода: метод НТК и метод GTL.
Метод НТК базируется на различных способов технической реализации низкотемпературной конденсации. Он является более простой, дешевый и мобильный, чем GTL, и позволяет получать сухой отбензиненный газ (СОГ) и ШФЛУ (при более глубокой переработке пропан-бутановую смесь и стабильный газовый бензин или растворители). Причем СОГ довольно часто используется для выработки электроэнергии на промыслах (малая энергетика).
Метод GTL также использует различные технические способы реализации, но при этом позволяет проводить более глубокую переработку сырья с получением метанола, деметилэфира, высокооктанового бензина и т.д. (Приложение1).
На территории РФ можно отметить следующие мелкие/средние фирмы работающие в данном направлении:
- По методу НТК имеются предложения у фирм «Газинтэк», «Глоботэк», «Спецтехногаз» и т.д.
- по методу GTL имеются предложение у «Метапроцесса» (Стратегические резервы»), «ФАСТ-инжиниринг», «Синтоп» и т.д.
Цель проекта:
- Утилизация/переработка ПНГ до 95%;
- Получение прибыли, сокращение выплат по выбросам в атмосферу и реализация квот;
- Решение экологических задач в т.ч. и положение Киотского протокола;
- Разработка и внедрение инновационных и инвестиционных технологических производственных комплексов;
- Получение патентов на разработки, узлы комплексов и технологию переработки;
Основание:
- Постановление правительства РФ №7 от 08.01.2009
- Протокол совещания у Председателя Правительства РФ от 11 июля 2008
- Протокол совещания у Председателя Правительства РФ о рациональном использовании попутного нефтяного газа от 26 марта 2008
- Перечень поручений Президента РФ по результатам совещания по экономическим вопросам 6 августа 2007
Пути решения проблемы: Учитывая вышеизложенные обстоятельства, для привлечения малого и среднего бизнеса к созданию производств по сжижению, переработке и транспортировке ПНГ к потребителю, необходима разработка государственной программы и нормативных документов. Сегодня это совершенно незаполненная ниша деятельности в условиях всевозрастающего спроса на рынке сжиженного газа и ШФЛУ.
В зависимости от поставленной задачи, можно получать следующую продукцию:
- Выделение СОГ и ШФЛУ
- Выделение СОГ, ПБФ и БГС
- Получение химического сырья/полуфабрикатов
Реализация проект предполагает участие непосредственно в строительстве завода (установки), быть Генподрядчиком или выступать в роли консультанта в таких видах работ как:
• разработка технологии или выбор оптимального готового решения утилизации/переработки ПНГ и рекуперации углеводородных газов;
• выполнение необходимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, подтверждающих правильность выбора технических и технологического решений;
• разработка конструкторской и проектной документации на предлагаемое оборудование;
• изготовление нестандартного оборудования и сборки промышленных установок;
• проведение строительно – монтажных и пуско-наладочных работ;
• сдача объекта в эксплуатацию;
• обучение обслуживающего персонала;
• осуществление гарантийного, послегарантийного и сервисного обслуживания.
Заключение:
Применение того или иного метода зависит от поставленной задачи, финансовых ресурсов, объема и компонентного состава сырья, глубины переработки, географического расположения объекта (напрямую связано с рынками сбыта и логистики).
Приложение 1
Переработка углеводородных газов в метанол, высокооктановый бензин, диметиловый эфир и водород
Газохимическая промышленность России переживает не лучшие времена. На большинстве предприятий объем производства ниже дореформенного, что связано с введением лимитов и ростом цен на газ.
Вступление России в ВТО для многих предприятий эту ситуацию только усугубит.
Поэтому:
- рост спроса на полуфабрикаты и продукцию газохимии будет только расти;
- приоритетное место в большой номенклатуре газохимической продукции должны занять высокоэкологичные углеводородные топлива и другие виды продукции;
- в качестве основных сырьевых источников для этих целей могут служить невостребованные или недостаточно полно и эффективно используемые в настоящее время ресурсы газа, такие как ресурсы малых газовых месторождений, попутные нефтяные газы, угольный метан;
- параллельно следует развивать газохимию на базе генераторных (искусственных горючих) углеводородсодержащих газов, получаемых при газификации твердых топлив (низкосортные угли, торф, отходы древесины и растениеводства).
За рубежом эти же технологии, соответствующие проекты и заводы чаще всего обозначаются аббревиатурой более общего плана — GTL (Gas to Luquide, «газ-в-жидкость»).
Получаемые по технологии GTL синтетические жидкие углеводороды превращают практически всю продукцию химической переработки сырья в соединения, находящиеся в жидком состоянии при нормальных условиях (или легко сжижаемых при стандартной температуре) это:
- метанол;
- диметиловый эфир (ДМЭ);
- метилтретбутиловый эфир (МТБЭ);
- ширококипящая фракция углеводородов – синтетическая нефть (СН);
- отдельные углеводородные фракции, в том числе синтетические моторные топлива.
- и т.д.
Следует отметить, что существуют технологии, которые позволяют получать электроэнергию в основном технологическом процессе, что является дополнительным фактором рентабельности производства.
Приложение 2
Попутные нефтяные газы
Попутный нефтяной газ - углеводородный газ, сопутствующий нефти и выделяющийся из неё при сепарации. В отличие от природных горючих газов, состоящих в основном из метана, нефтяные попутные газы содержат значительные количества этана, пропана, бутана и других углеводородов.
Проблема рационального использования попутного нефтяного газа (ПНГ) существует во всем мире. Ежегодно сжигается около 100 млрд. кубометров попутного нефтяного газа. Причем, только 40% извлеченного газа нефтяные компании продают на газоперерабатывающие заводы, ещё примерно столько же расходуется ими на собственные нужды и сжигается на электростанциях. Оставшиеся 20% - сжигаются в промысловых факелах, при этом загрязняющие выбросы в атмосферу исчисляются тысячами тонн.
Таким образом, переработка ПНГ компактными установками является актуальной задачей современности.
Шахтный метан
Поиск дополнительных источников, дающих возможность экономить традиционные виды топлива, является необходимым и вполне своевременным. К таким дополнительным ресурсам следует отнести шахтный газ. Он является в основном природным газом.
Шахтный метан, содержащийся в угольных пластах и окружающих их породах, извлекается на поверхность вакуумнасосными станциями через специально пробуренные скважины, а из шахтного пространства выбрасывается в атмосферу через вентиляционную систему.
Рассматривая экономический аспект утилизации шахтного метана, следует также отметить и такое положительное последствие, как влияние этого направления рационального использования угольных ресурсов на улучшение результатов работы угледобывающих предприятий, что приведет к снижению себестоимости добычи угля.
Малые газовые месторождения и низконапорные выработанные скважины
Принципиальной проблемой газовой отрасли в ближайшем будущем станет ситуация с остаточным низконапорным газом вырабатываемых месторождений. По мере разработки газового месторождения давление газа в пласте снижается. В определенный момент возникает ситуация, когда низкое давление газа, поступающего из скважин, не позволяет подавать его в магистральные газопроводы без дорогостоящих подготовительных мероприятий. В результате такой газ становится слишком дорогим и неконкурентоспособным при поставках за пределы округа.
В целом в категорию низконапорного газа попадает 15-20 % извлекаемых запасов природного газа, а общий его объем только по разрабатываемым месторождениям Ямало-Ненецкого автономного округа превысит 2 трлн.м3, а в целом по округу составит более 5 трлн. м3.
Сравнительная оценка различных технологий производства метанола и моторных топлив из природного газа и других углеводородных газов
Существующие мощности по производству метанола и синтетических моторных топлив, как правило, базируются на традиционных технологиях двух и более стадийных процессов, при которых на первой, наиболее сложной и дорогостоящей стадии, осуществляется паровая, парокислородная или углекислотная конверсия метана в присутствии катализатора при температурах 700-900 0С и давлении 2-3 МПа. Происходит это в высокотемпературных трубчатых печах из дорогостоящей аустенитной стали. Процесс проходит с высоким потреблением тепла. Если добавить к этому энергозатраты на производство кислорода и пара, то уже первая стадия получается весьма энергоёмкой. Полученный таким образом синтез-газ после охлаждения и очистки компримируется до 8-30 МПа, что опять же связано с высоким энергопотреблением.
На второй стадии осуществляется конверсия полученного синтез-газа в метанол в каталитических реакторах или проводится процесс Фишера-Тропша с получением моторных топлив дизельной группы.
Суммируя всё вышеизложенное можно прийти к заключению, что подобные технологии применимы только в случае очень крупных производств, где становится оправданной утилизация тепловых потерь для покрытия высоких энергозатрат и снижения себестоимости получаемых продуктов. Действительно, существующие сегодня и вновь создаваемые стационарные производства имеют производительность 0,5 - 1,0 млн.т/год.
Следует также отметить, что использование в классическом варианте процесса Фишера-Тропша для производства моторных топлив так и не позволило сделать его конкурентоспособным даже при высокой стоимости нефти.
Метанол
Метанол (общепринятые названия - метиловый спирт, древесный спирт). Химическая формула – CH3OH. Он широко используется для получения множества ценных химических веществ: формальдегида, сложных эфиров, аминов, растворителей, уксусной кислоты. Мировое производство метанола превышает 20 млн т в год, и спрос на него постоянно растет, что связано с наметившейся тенденцией использовать метанол в новых областях, например для получения высокооктановых бензинов, топлива для электростанций, как сырья для синтеза белка и т.д.
Более 40% производимого метанола идет на получение формальдегида. Производство формальдегида в крупных масштабах обусловлено использованием его для получения ценных веществ, прежде всего формальдегидных смол, находящих широкое применение в промышленности полимеров: фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных и др. На это расходуется более 60% производимого формальдегида. Следует упомянуть использование формальдегида в качестве промежуточного вещества для получения изопрена, гексаметилентетрамина (уротропина), пентаэритрита и других ценных продуктов.
Уксусная кислота - важнейший химический продукт, который широко используется в промышленности для получения сложных эфиров, мономеров (винилацетат), в пищевой промышленности и т.д. Мировое производство ее достигает 5 млн т в год. Получение уксусной кислоты до недавнего времени базировалось на нефтехимическом сырье.
Из метанола также производится большое число органических растворителей и антифризов, автомобильных стеклоомывателей, красителей и проч. В настоящее время разворачивается промышленное производство новых типов элементов электропитания для мобильных компьютеров, телефонов и других электронных устройств на основе топливных элементов, в которых в качестве топлива служит метанол.
Помимо использования метанола как горючего отметим его применение в качестве сырья для получения высокооктановых добавок к бензину, прежде всего метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), который вытеснил в этом качестве токсичный тетраэтилсвинца.
Диметиловый эфир
Диметиловый эфир (ДМЭ) был признан топливом XXI века. ДМЭ обладает высоким цетановым числом (ЦЧ=55-60), превышающим аналогичный показатель для дизельного топлива, и низкой температурой кипения (-25°С).
ДМЭ все более широко используется в качестве репеллентов для аэрозольных препаратов (в косметике, медицине, хозтоварах), вытесняя фреоны, которые разрушительно влияют на озоновый слой атмосферы. ДМЭ не ядовит и легко разрушается в тропосфере. Хотя примерно 90% аэрозольной промышленности в США в настоящее время использует в качестве пропеллентов углеводороды типа пропана и изобутана, в ближайшие 5 лет ДМЭ может их вытеснить.
ДМЭ - промежуточный продукт для производства ряда важных химических продуктов, таких как метил- и диметил-сульфат. Последний широко используется в качестве растворителя и электролита для электрических батареек с высокой энергетической плотностью.
ДМЭ может использоваться как сырье для производства низших олефинов, таких как этилен и пропилен, более высокомолекулярных фракций бензина, ацетальдегидов, уксусной кислоты, промежуточных элементов этиленгликоля и т.п.
Высокооктановый бензин
С 1975 года началась публикация данных о процессе превращения метанола в высокооктановый бензин. В основе процесса лежат реакции последовательного получения синтез-газа, превращения синтез-газа в метанол и/или диметиловый эфир и заключительная конверсия метанола (диметилового эфира) в смесь жидких углеводородов, идентичным высокооктановым компонентам автомобильного бензина.
