Переробка природного газу: способи і технологія

Перспективний розвиток найбільших галузей промисловості неможливо без найціннішого сировини та енергоносіїв високої якості природного газу. Його використання не тільки автоматизує багато технологічні процеси, але й значно покращує побутові умови населення.

Що таке природний газ?

Не існує єдиної хімічної формули природного газу – в кожному родовищі він має склад з різним співвідношенням вхідних в нього компонентів. Природний газ – це суміш вуглеводнів, велику частину яких складає метан. Іншими компонентами є: бутан, пропан, етан, водень, сірководень, гелій, азот, діоксид вуглецю. Природний газ не має кольору і запаху, його наявність в повітрі неможливо визначити без допомоги спеціальних приладів. Знайомий кожній людині запах надається газу штучним шляхом (одоризацией). Завдяки цьому процесу є можливість відчувати присутність газу в повітрі і запобігати небезпечні для життя ситуації.

Походження

Щодо походження газу не існує єдиної теорії, учені дотримуються двох версій:

Колись на місці материків був океан. Гинучи, живі організми накопичувалися в просторі, в якому не було повітря і бактерій, які запускають процес розкладання. Завдяки геологічним руху накопичені маси занурювались дедалі глибше в надра Землі, де під впливом високого тиску і температури вступали в хімічні реакції з воднем, утворюючи вуглеводні.

Динаміка Землі сприяє підняттю вуглеводнів, що знаходяться на великій глибині, там, де менший рівень тиску. В результаті цього утворюються газові або нафтові родовища.

Видобуток

Всупереч поширеній думці, природний газ може знаходитися під землею не тільки в порожнечах, витяг з яких не потребує значних матеріальних та енерговитрат. Найчастіше він концентрується всередині гірських порід з настільки дрібної пористою структурою, що людським оком її не побачити. Глибина покладів може бути невеликий, але іноді досягає декількох кілометрів.


Процес видобутку газу включає в себе кілька стадій:

Геологічні роботи, в результаті проведення яких точно визначаються місця покладів.

Буріння видобувних свердловин. Здійснюється на всій території родовища, що важливо для рівномірного зменшення тиску газу в пласті. Максимальна глибина свердловин становить 12 км.

Видобуток. Процес здійснюється завдяки різному рівню тиску в газоносном пласті і земної поверхні. По свердловинах газ прагне назовні – туди, де тиск менший, відразу потрапляючи в систему збору. Крім того, здійснюється видобуток попутного газу, який є супутнім продуктом при видобутку нафти. Він також представляє цінність для багатьох галузей промисловості.

Підготовка до транспортування. Видобутий газ містить численні домішки. Якщо їх кількість несуттєво, газ транспортується за допомогою танкерів або трубопроводу на завод для подальшої переробки. Від значної кількості домішок природний газ очищається на установках комплексної підготовки, які будуються поряд з родовищем.

Навіщо потрібна переробка природного газу

Освіта природного газу припадає на період формування пористих шарів порід, що містять нафту, і вугільних пластів. Крім компонентів, важливих для потреб промисловості, він містить домішки, що утрудняють процес транспортування і використання кінцевими споживачами.
Відразу після видобутку газ на установках комплексної підготовки осушується, в ході чого з нього витягуються пари води і сірки. Подальша переробка природного і попутного газу здійснюється на хімічних і газопереробних заводах.

Основний принцип роботи заводів по переробці

Головне завдання підприємства, яке займається переробкою природного газу, – максимально можливе вилучення всіх компонентів копалин і доведення їх до товарного стану. При цьому не має наносити шкоди навколишньому середовищу і земних надр, а фінансові витрати необхідно зводити до мінімуму. Завдяки виконанню всіх аспектів цього правила, продукти переробки природного газу вважаються високоякісними і економічними.

Способи переробки

Існують наступні способи переробки газу:

фізико-енергетичні;

хіміко-каталітичні;

термохімічні.

Фізико-енергетичні методи застосовуються для стиснення газу і поділу його на складові за допомогою охолоджуючих або нагрівальних установок. Дана технологія переробки природного газу найчастіше використовується безпосередньо на родовищах. Спочатку процес стиснення і поділу здійснювався за допомогою компресорів. На сьогоднішній день успішно застосовується менш витратне у фінансовому плані обладнання – ежектори і нафтові насоси. Хіміко-каталітичний спосіб переробки природного газу передбачає перетворення метану в синтез-газ для його подальшої переробки. Це можливо зробити трьома способами: паровий або вуглекислотної конверсією, парціальним окисленням. Найчастіше використовується метод парціального окиснення метану. Це обумовлено зручністю проведення процесу в автотермическом режимі (коли при неповному окисненні вуглеводнів сировина нагрівається завдяки тепловиділення), швидкістю реакції і відсутністю необхідності використання каталізатора (як при паровій і вуглекислотної конверсії).
Отриманий синтез-газ в подальшому не піддається процесу поділу на складові. Термохімічні способи передбачають термічне вплив на природний газ, в результаті чого утворюються ненасичені вуглеводні (наприклад, етилен, пропілен). Здійснення процесу можливо лише при дуже високих температурах (близько 11 тис. градусів Цельсія) і тиску в декілька атмосфер.

Продукти переробки

У багатьох людей слово «газ» асоціюється з паливом і газовою плитою. Насправді ж застосування його складових більш широко:

гелій – цінна сировина, яка використовується у високих технологіях, наприклад при виготовленні медичного обладнання та магнітних подушок для тривалих поїздок в громадському транспорті, при конструюванні ядерних реакторів і космічних супутників;

формальдегід, один з похідних метану, – сировина, що відіграє велику роль у виробництві фенопластов (гальмівні накладки, більярдні кулі) і смол, які є важливим компонентом будівельних конструкційних матеріалів (фанера, ДВП), лакофарбових і теплоізоляційних виробів;

аміак використовується у фармацевтичній (водний розчин), сільськогосподарської (добрива) і харчової (підсилювач смакових властивостей) галузях промисловості;

етан – сировина, з якої виробляють поліетилен;

оцтова кислота – широко застосовується в текстильній промисловості;

метанол – паливо для автотранспорту.

Видобуток і переробка природного газу – процеси, завдяки яким ефективно розвиваються найважливіші галузі промисловості. Кінцевому споживачу газ надходить після ретельної обробки, його застосування значно покращує умови побуту.