Балыбердина И.Т. Физические методы переработки и использование газа

РАЗВИТИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ

стр 21-22-23-24-25

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОКОНДЕНСАТОВ
Глава 1
ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА РАЗВИТИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
§ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ И ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА
История развития физических методов переработки углеводородных газов началась с использования нефтяного газа. В 20-х годах текущего столетия в США в связи с бурным ростом нефтяной промышленности возникла задача утилизации больших объемов нефтяного (попутного) газа. Первым шагом на пути широкого использования нефтяного газа было комприми-рование. При компримировании получали так называемый газовый бензин, состоящий в основном из пентанов с небольшими примесями бутанов и вышекипящих. Газовый бензин применялся в качестве компонента автомобильных бензинов и пользовался широким спросом на рынке. С этого периода на промыслах стали внедрять закрытые системы сбора и хранения нефти и начали строительство газобензиновых заводов. Назначение газобензиновых заводов состояло в подготовке газа к транспортированию (очистка от механических примесей и воды, сжатие газа) и получении газового бензина. Период с 20-х по 40-е годы назван «эрой газового бензина».
Технология извлечения газового бензина развивалась от компрессии, водяного охлаждения сжатого газа и сепарации до масляной абсорбции.
Рост потребностей в моторных и жидких тошшвлх вызвал тенденцию углубления извлечения газового бензина, пропана и бутанов и все большее вовлечение в переработку сравнительно «тощих» газов газовых и газоконденсатных месторождений. Началось совершенствование технологий переработки газа. Масляная абсорбция превратилась в низкотемпературную абсорбцию (Габс = —30ч—50 °С) и в абсорбцию под высоким давлением (/оабс = 14—16 МПа), адсорбция — в короткоцикло-вую адсорбцию. Началось освоение нового процесса — низкотемпературной конденсации. Извлечение пропана и бутанов
было доведено до 80—90%. Период с 50-х по 60-е годы назван «эрой сжиженных газов». Газобензиновые заводы переросли в газоперерабатывающие. Назначение газоперерабатывающих заводов в этот период состояло в подготовке газа к дальнему транспорту и производству товарных газового бензина, сжиженных газов, серы и других продуктов (при наличии неуглеводородных компонентов в перерабатываемом газе).
Развитие нефтехимической и химической промьшленностей создало новую ситуацию на рынке углеводородного сырья. Резко возрос спрос на этан. Текущий период, начшая с середины 60-х годов, назван «эрой этана». Теперь TOE арным продуктом ГПЗ стал еще и этан. В качестве основных процессов при извлечении этана применяются низкотемпературные процессы— низкотемпературная абсорбция и низкотемпературная конденсация. Особое значение приобрела низкотемпературная конденсация с использованием турбодетандерных расширительных машин, позволяющих снижать температуэу переработки до —90ч----100°С. Извлечение этана при этом достигает
80—90%, при практически полном извлечении более тяжелых компонентов.
К достоинствам этого процесса относятся, кроме того, возможность переработки газов самого различного состава — от жирных нефтяных до тощих природных, высокая чистота товарных продуктов и большая экономичность процесса, особенно при наличии свободного перепада давления.
В отечественной практике в довоенные и первые послевоенные годы переработке подвергался в основном нефтяной газ с целью получения газового бензина, сжиженных газов и сажи.
С развитием газовой промышленности в 4')—50-е годы утвердилась концепция, что ее товарным продуктом является газ высокого давления, подготовленный к дальнему транспорту по магистральным трубопроводам и используемый в основном в качестве топлива, а нефтяной промышленности — нефть, поступающая в качестве сырья на нефтеперерабатьп ающие заводы. Большие возможности увеличения добычи нефти в нефтяной и газа в газовой промышленности создавали иллюзию правильности концепции. В этой ситуации не предавалось достаточного внимания газовым в нефтяной и жидким углеводородам в газовой промышленности. Затормозилссь развитие процессов переработки газа и строительство газоперерабатывающих заводов. Задача была сведена к вопросам промысловой подготовки нефти и газа к дальнему транспорту.
На первом этапе развития газовой промышленности, когда эксплуатировались чисто газовые месторождения Саратовской области, Западной Украины и Ставропольского края, на промыслах применялась индивидуальная обвязка скважин с целью отделения от газа механических примесей и воды \ замера продукции скважин. Тонкая очистка от механических примесей и 6
извлечение паров воды осуществлялись па головных сооружениях магистральных газопроводов с использованием процессов сепарации и гликолевой осушки.
Ввод в разработку в середине 50-х годов газоконденсатных месторождений усложнил подготовку газа к транспортированию. Теперь требовалось извлекать из газа и жидкие углеводороды — газовый конденсат. Был разработан процесс низкотемпературной сепарации газа — процесс однократной конденсации при температурах —10ч—15°С с использованием ингибиторов гидратообразования.
Начиная с 1956 г. в газовой промышленности стали повсеместно внедряться групповые схемы сбора газа с кспользова-нием НТС. Опыт эксплуатации и исследования этих установок выявил ряд недостатков, важнейшие из которых: зависимость эффективности НТС не только от температуры сепарации, по и от состава сепарируемого газа; малая глубина «влечения конденсатообразующих компонентов при принятых температурах сепарации, не обеспечивающая предотвращения конденсации углеводородной жидкости при транспортировании по ма-гистральным трубопроводам; необходимость реконструкции НТС на период падающей добычи.
Освоение новых газодобывающих районов в Западной Си-бири и Средней Азии, а также ввод в эксплуатацию Оренбургского серогазоконденсатного месторождения поставили перед подготовкой газа к транспортированию новые задачи, которые уже невозможно было решить традиционным методом с использованием НТС. На УКПГ стали сооружать установка гликолевой и адсорбционной (цеолитовой) осушки газа, а на базе Оренбургского месторождения был создан комплекс, включающий в себя традиционные УКПГ и газоперерабатывающий завод. Товарной продукцией Оренбургского комплекса стали не только газ высокого давления, подготовленный к дальнему транспорту, но и стабильный конденсат, широкая фракция легких углеводородов, сжиженные газы, сера и гелий.
Период 70-х — начала 80-х годов можно рассматривать как переходный в газовой и нефтяной промышленности от старой концепции к принципиально новой. Последняя требует наиболее полного и квалифицированного использования всех компонентов продукции месторождений. Теперь нефтяная и газовая промышленность рассматриваются не как топливные отрасли народного хозяйства, а как топливно-сырьевые.
Переход к новой концепции обусловлен всем ходом развития не только нефтяной и газовой промышленности, но и народного хозяйства в целом. Сложившаяся к этому времени ситуация характеризуется следующими особенностями:
исчерпание легкодоступных запасов нефти и газа привело к увеличению глубин бурения и освоению новых отдаленных районов, что обусловило, в свою очередь, открытие месторож-
дений разнообразных типов; к привычным газовым, газокон-денсатным и нефтяным добавились газогидратные, серогазо-конденсатные, газоконденсатнонефтяные и другие, объединяемые часто одним названием «месторождения со сложным составом пластового флюида»;
возросшие потребности в моторных топливах и сырье для нефтехимии, химии и биохимии выдвинули задачу комплексного использования продукции месторождений в число наиболее актуальных;
в связи с энергетическим кризисом 70-х годов (в капиталистических странах) осознана ограниченность и исчерпаемость природных ресурсов; экономное и бережное отношение к природным богатствам приобрело статус государственной политики;
новые взаимоотношения с природой обусловлены и проблемами экологии;
при решении сложных народнохозяйственных задач все более широкое применение стала находить методология системного подхода.
В связи с этими особенностями цели газовой промышленности существенно расширились. Из пластового флюида месторождений со сложным составом можно получить:
топливный газ высокого давления (метан);
этан — сырье для органического синтеза, производства пластических масс, поверхностно-активных веществ, синтетических материалов и т. д.;
пропан — моторное и коммунально-бытовое топливо, холодильный агент, сырье для органического синтеза;
бутан — высокооктановая добавка к моторным топливам, сырье для производства синтетического каучука, в смеси с пропаном — коммунально-бытовое топливо;
пентан — высококачественная добавка к моторным топливам, сырье для нефтехимии;
стабильный конденсат — высокоэффективный аналог нефти, на 90—95% состоящий из светлых нефтепродуктов;
сероводород — сырье для производства серы, используемой при производстве удобрений, в химической, целлюлозно-бумажной, медицинской промышленности;
сероорганика — растворители, одоранты, фунгициды, гербициды и т. п.;
гелий — используется в ракетно-космической технике, при сварке в атмосфере инертного газа, в криогенной технике, медицине, акванавтике, научных исследованиях и т. д.;
углекислый газ — сырье для фотосинтеза, интенсификатор роста растений, холодильный агент и т. д.
Таким образом, месторождения со сложным составом пластового флюида должны служить базой для создания комплексов по производству не только газообразного, но и жидкого топлива и разнообразного сырья.