Природный газ в классическом понимании не «перерабатывается как мусор», а проходит подготовку и переработку в ценные продукты нефтегазохимии: на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) проводится удаление мехпримесей, осушка от воды, очистка от сероводорода (аминовая установка) и углекислого газа (адсорбция), а также разделение на фракции — метан (магистральный газ), этан (сырьё для этилена), пропан-бутановая смесь (СУГ) и широкая фракция лёгких углеводородов (ШФЛУ). Попутный нефтяной газ (ПНГ), ранее сжигавшийся на факелах, с 2012 года подлежит обязательной утилизации — норматив 95% по Постановлению Правительства №654, а сжигание сверх нормы облагается штрафом 725 ₽ за 1 000 м³. Технологии утилизации ПНГ включают компримирование и закачку в магистраль, производство СУГ на мини-ГПЗ у месторождений и использование в газопоршневых электростанциях для энергоснабжения нефтепромыслов. Углекислый газ, выделяемый при очистке, частично утилизируется для увеличения нефтеотдачи пластов (метод «закачки СО₂») на месторождениях «Газпром нефти» и «Роснефти», а избыточные объёмы направляются на захоронение в геологические формации в рамках пилотных проектов по улавливанию и хранению углерода (CCS). К 2026 году уровень утилизации ПНГ в России достигнет 92–94% против 75% в 2015 году, что соответствует стратегии снижения углеродного следа в нефтегазовом секторе.
Уже в первой половине ХХ столетия переработка газа ускорила развитие многих промышленных направлений, влияя на производство большого количества сопутствующих продуктов. Газ активно использовался как топливо и источник энергии, что оправдано с экономической точки зрения.
Природный газ: происхождение сырья и его характеристики
Природный газ сам по себе является углеродной смесью разных элементов с примесями и относится к полезным ископаемым. Его состав может различаться в зависимости от места происхождения. Основной характеристикой сырья считается отсутствие цвета и запаха, что делает его незаметным и труднодоступным в природе без специального оборудования.
Большинство ученых считает, что все материки раньше были океаном. Когда жители глубин гибли, их остатки накапливались на дне без кислорода и организмов, дающих возможность разлагаться. Со временем все эти массы опустились максимально глубоко в недра Земли, где уже под воздействием кислорода, температуры и повышенного давления происходили химические реакции, позволившие образоваться углеводородам. Таким образом объясняется появление и происхождение сырья в земной коре.
Нужно отметить, что многие газовые месторождения располагаются не глубже 2 км. Такое сырье относится к топливному, поскольку в большей части состоит из метана и примесей.
Чем глубже располагается газ, тем выше в нем содержание примесей.
Компонентный состав природного газа и сферы его применение
Сам по себе газ не имеет единой химической формулы, поскольку соотношение его компонентов может меняться в зависимости от месторождения. В составе может быть:
- азот;
- бутан;
- водород;
- гелий;
- диоксид углерода;
- этан;
- пропан;
- сероводород;
- углекислый газ.
Основную массу чаще составляет метан. В зависимости от его содержания газ делится на группы:
- Н (высококалорийный газ) – считается наиболее качественным, содержание метана в составе (87-99%);
- L (низкокалорийный газ) – отличается низким содержанием метана (80-87%).
На сегодняшний день природный газ является единым безопасным источником энергии, который в процессе сгорания почти не выделяет СО2. Такая высокая теплотворная функция позволяет эффективно использовать его во многих сферах промышленности.
Природный газ применяется:
- как горючее для электростанций;
- в цементной и стекольной сфере;
- при изготовлении строительных материалов;
- в коммунально-бытовых сферах;
- в металлургии при выплавке металлов;
- в процессе получения бензина, сажи, метилового спирта и т.д.
В современном мире это природное ископаемое является одним из главных источников энергии во многих странах.
Видео: Вся цепочка добычи и подготовки природного газа
Переработка газа: основные экономические цели и экологические задачи
Предприятия, основная задача которых переработка природного газа, пытаются извлекать все газовые компоненты и придавать им товарное состояние. При этом их главной целью остается защита окружающей среды, земных недр и безопасная утилизация остатков с минимальными финансовыми затратами.
Ключевыми аспектами деятельности газоперерабатывающих предприятий являются:
- использование простых и финансово доступных методик производства моторного топлива и других сопутствующих продуктов, отличающихся от привычных;
- разработка способов решения проблем, связанных с экологией;
- разработка возможности перерабатывать газ непосредственно в местах добычи.
Стоит напомнить, что в большей мере попутный газ состоит из метана с прочими примесями, из-за чего возникают трудности в транспортировке и использовании смеси в первозданном виде. Поэтому важна переработка попутного газа.
Существует несколько направлений процесса. Непосредственно после извлечения, смесь проходит первичную обработку, состоящую в удалении из состава серы и паров воды. Полученную массу отправляют на заводы, где газ получает товарное состояние и делится на сопутствующие продукты.
Переработка углекислого и попутного газа необходима для транспортировки и дальнейшего хранения. В дальнейшем сырье смешивается с веществом Одорантом, который придает ему резкий запах, позволяющий быстро находить опасные утечки.
Технологическая схема переработки газа
Методы переработки газа — основные процессы
Существует несколько используемых методов переработки газа. Изначально возникает необходимость оценки и анализа накоплений, в процессе добычи, ориентируясь на месторождение.
Современные технологии позволяют добывать смеси с глубины до 13 км. Чаще всего переработка газообразного сырья осуществляется сразу после добычи. Если территория позволяет, на месторождениях располагаются станции по переработке.
Термохимический метод
Переработка газа таким методов предусматривает термическое воздействие. Применяется с использованием высокой температуры и давления, что позволяет образовываться непредельным углеводородам.
Суть термохимического метода в поочередном влиянии на смесь высокой и низкой температуры, запускающей химические реакции с образованием различных соединений.
Дальнейшая обработка полученного термохимическим методом сырья — процесс нелегкий и дорогостоящий. Для этого необходимы затраты на оборудование, которое сможет обеспечить давление до 3 атмосфер и температуру выше 11 000 градусов.
Физико-энергетический метод
Физико-энергетический процесс заключается в сжатии газа и разделении его на составляющие. Переработка может происходить под влиянием высокой температуры или при сильном охлаждении. Этот метод применяется при обработке непосредственно на участках добычи сырья. Сжатие и деление осуществляется компрессорами и специальными насосами.
Химико-каталитический метод
Данный метод позволяет перерабатывать метан в смесь углерода и водорода, которая в дальнейшем преобразовывается. Химико-каталитический способ обработки подразумевает применение парциального окисления или парового/углекислого преобразования газа.
Парциальное окисление
Популярность данного метода обусловлена удобным проведением процесса в автотермическом режиме. Метод отличается быстрой реакцией, поскольку при частичном окислении сырье нагревается под воздействием тепловыделения. При этом нет необходимости использовать катализаторы. Полученная таким методом продукция в дальнейшем не делится на компоненты.
Углекислотная (паровая) конверсия
Углекислотное (паровое) преобразование позволяет получить чистый водород из смеси углеводорода. Сейчас этот метод производства водорода считается самым выгодным в финансовом плане. Но возникает необходимость в использовании катализаторов.
Таблица: Продукты переработки природного газа, востребованные во многих отраслях промышленности
| Элемент | Характеристики | Сфера применения |
|---|---|---|
| Аммиак | Без цвета, отличается резким специфическим запахом | Сельское хозяйство: изготовление удобрений; Фармацевтика: производство нашатырного спирта; Пищевая промышленность: усилитель вкуса; Входит в основу полимеров и растворителей |
| Анилин | Жидкое, бесцветное вещество с сильным запахом. Сложно растворить в воде | В процессе производства полиуретана, каучука и бытовых красок |
| Гелий | Не имеет цвета, запаха и вкуса | Применяется для изготовления медицинского оборудования, магнитных подушек для транспорта общего пользования. Встречается при конструировании ядерных ракет, спутников. Используется геологами для определения расколов земной коры |
| Метанол | Жидкость отличается сильным запахом этилового спирта, не имеет цвета | Используется как топливо для автомобильного транспорта. Может входить в состав растворителей |
| Уксусная кислота | Есть кислый вкус и резкий запах | В кулинарии в малой концентрации. Является природным растворителем и применяется в текстильной промышленности |
| Этан | Не имеет вкуса, цвета и запаха | Является основой полиэтилена и пластика. Используется при получении этиленовых соединений |
| Формальдегид | Не имеет цвета и запаха | В строительной промышленности. Необходим в составе косметики как антисептик и консервант. Является сырьем для тормозных накладок, бильярдных столов, прочих фенопластов и смол |
Основные мощности Группы «Газпром» по переработке в том числе газового конденсата
Наконец 2020 года в состав группы Газпром по переработке природного газа вошли:
- Астраханский ГПЗ;
- Московский НПЗ;
- Мозырский НПЗ Республика Беларусь;
- НПЗв гг. Панчево и Нови-Сад, Сербия;
- Омский НПЗ;
- Оренбургский ГПЗ;
- Сосногорский ГПЗ;
- Сургутский завод по стабилизации конденсата им. В. С. Черномырдина;
- Уренгойский завод по подготовке конденсата к транспорту;
- Ярославнефтеоргсинтез;
- НПЗ ООО «Газпром нефтехим Салават».
Влияние добычи газа на экологию
Природный газ, используемый как топливо, считается экологически чистым продуктом, поскольку наносит минимальный вред окружающей среде. В процессе его горения не выделяются вредные составляющие, что отличает элемент от нефти, дров или угля.
Мнение эколога
Комментарий юриста
