Уменьшение негативного влияния попутных газов на окружающую среду
Автор: М.А. Харченко, С.П. Веретельник
Источник: V международная научная конференция аспирантов и студентов «Мегаполисы» – Москва, МГУИЭ – 2012 г.
Автор: М.А. Харченко, С.П. Веретельник
Источник: V международная научная конференция аспирантов и студентов «Мегаполисы» – Москва, МГУИЭ – 2012 г.
«Человек – трубопроводный строительный и эксплуатационный комплекс – охрана природы»
Голубое топливо стало неотъемлемой частью нашей жизни. По всей территории стран СНГ прошли ветки магистральных трубопроводов… Магистральные трубопроводы являются основной частью мировой системы транспортировки жидких и газообразных продуктов. Наиболее распространены трубопроводы для перекачки газа, нефти и продуктов их переработки. Наряду с очевидными преимуществами трубопроводы несут экологическую опасность, причем на первом месте стоят трубопроводы, по которым транспортируются отравляющие вещества, например, аммиак и др. На втором месте находятся нефтепроводы, которые наряду с пожароопасны и могут загрязнять грунты и подземные воды. Газопроводы при небольших повреждениях менее опасны.
Однако отсутствие необходимого опыта строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов особенно отрицательно сказалось на состоянии окружающей среды территорий, где были построены данные объекты. Необходимость в скорейшем строительстве и вводе в эксплуатацию очередного газопровода, столь необходимого «народному хозяйству», привело к катастрофическим последствиям для экологии многих регионов. Нефтяные озера и реки, плавающие в болотах Западной Сибири трубопроводы, горящие годами факелы, лежащие по барханам открытыми сотни километров трубопроводов, вот что явилось итогом недостаточного внимания к вопросам взаимодействия окружающей среды и построенных человеком объектов.
За многие десятилетия развития трубопроводного строительства, сооружения газопроводов не сформирована единая концепция комплексного взаимодействия многофакторной системы «Человек – трубопроводный строительный и эксплуатационный комплекс – охрана природы».
Современные условия дефицита и соответственно дорожание жидких углеводородов (нефть, нефтепродукты, сжиженные углеводородные газы), а также ужесточение экологических требований к производственным процессам заставляют решать проблему утилизации попутного газа, который в настоящее время в больших количествах сжигается на факелах нефтяных и газовых месторождений, несмотря на то, что этот газ является основным ресурсом для производства сжиженных углеводородных газов.
При добыче газа потери углеводородного сырья на факелах превышают 10%. При сжигании попутного газа на факеле происходят потери не только ценного углеводородного сырья, бесполезно расходуется энергия горючих компонентов, но и наносится заметный ущерб окружающей среде: тепловое загрязнение, загрязнение пылью и сажей, загрязнение токсичными составляющими. Вместе с СО и СО2 выбрасывается вся органика, отравляющая атмосферу.
В настоящее время в странах СНГ утилизация попутных газов не получила широкого распространения, в то время как в передовых развитых странах сжигание газа на факелах регламентируется правительственными нормами, предусматривающими наложение крупных штрафов в случае нарушения лимита, отпущенного на сжигание газа.
Способы переработки попутного газа следующие:
• использование ПНГ в качестве сырья для нефтехимии;
• получение сжиженного углеводородного газа (СУГ);
• обеспечение электроэнергией и топливом инфраструктуры добычи нефти (первичные энергоресурсы);
• внедрение технологий GTL (газ в жидкость), выработка синтетического жидкого топлива (СЖТ);
• повышение отдачи от месторождений нефти путем закачки в пласт нефтяного газа.
Из перечисленного списка первые три способа являются наиболее приемлемыми. Основная часть попутных нефтяных газов использована на газоперерабатывающих заводах (43,6%), доля сырья для производства электроэнергии на ГРЭС составила (39,3%), обеспечение жизнедеятельности инфраструктур на месте добычи нефти еще 17,1%.
Основной проблемой использования попутного газа является наличие транспортных сетей. Если имеется газопровод, то продукты перекачиваются далее потребителю, в противном случае – используются для местных нужд. Как и всякое горючее вещество попутный газ пожаро– и взрывоопасен. Он более тяжелый, чем воздух, поэтому при утечках скапливается в низинах, что может привести к взрыву с серьезными последствиями.
Технологии GTL только начинают внедряться на зарубежных нефтепромыслах. Требуется отработка техпроцессов для их рентабельного использования.
Наиболее распространена закачка попутных нефтяных газов обратно в нефтяной пласт. Это увеличивает отдачу сырой нефти на месторождении. Среди практикуемых способов наиболее прогрессивным считается сайклинг–процесс, при котором часть ПНГ сжигается в электростанциях, а в нефтяной пласт поступают дымовые газы.
Одним из способов увеличения использования попутного газа на местах является применение комплексов очистки попутного газа.
Из попутных газов, а также газов крекинга нефти путем перегонки при низких температурах получают индивидуальные углеводороды. Из пропана и бутана путем дегидрирования получают непредельные углеводороды – пропилен, бутилен и бутадиен, из которых затем синтезируют каучуки и пластмассы.
Также природные и попутные газы оказались практически единственным источником сырья для промышленного получения гелия. Для отделения от прочих газов используют исключительную летучесть гелия, связанную с его низкой температурой сжижения. После того как все прочие компоненты природного газа сконденсируются при глубоком охлаждении, газообразный гелий откачивают. Затем его очищают от примесей. Чистота заводского гелия достигает 99,995%.
В химической, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют сложный вид перегонки – ректификацию. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в другой.
Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух или в общем случае нескольких жидкостей с различными температурами кипения одной или нескольких жидкостей в более или менее чистом виде. Это достигается нагреванием и испарением такой смеси с последующим многократным тепло– и массообменом между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента – из паровой фазы в жидкую.
Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные давления применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность фазового контакта, а следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.
1. Абузова Ф. Ф., Алиев Р. А., Новосёлов В. Ф. и др. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа. М.: 1992.
2. Демина Е.В. Экологические проблемы при разработке нефтяных и газовых месторождений /Е.В. Демина // Экология: проблемы и пути решения: Тез. докл./Перм. ун–т. – Пермь, 1997. – С. 37–40.
3. Луканин В.Н. Промышленно–транспортная экология / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко. – М: Высшая школа, 2001. – 273 с.
4. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. М.: Химия. 1978 г