CC BY
116
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
£
665.612.2-027.22
Сухой отбензиненный газ процессы превращения в минеральные удобрения
А.В. БОРОДИН, к.т.н., нач. департамента материально-технического обеспечения дирекции по закупкам
ПАО «Газпром нефть» (Россия, 190000, Санкт-Петербург, ул. Почтамтская, д. 3-5). Д.С. СИМАНДУЕВ, бакалавр С.Н. ГУСЕЙНОВА, аспирант
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: [email protected]
В работе представлены возможности использования сухого отбензиненного газа (СОГ) в химии, нефтехимии и нефтедобыче. Уделено внимание преимуществам газлифтного способа эксплуатации нефтяных скважин с применением СОГ. Также в данной работе представлены процессы получения практически полезных продуктов: пластификаторов резин, удобрений для сельского хозяйства.
Ключевые слова: попутный нефтяной газ, сухой отбензиненный газ, газлифтный способ эксплуатации нефтяных скважин, минеральные удобрения.
Развитие газоперерабатывающей отрасли является одной из важнейших государственных задач, для выполнения которых в настоящее время на передний план выдвигается необходимость совершенствования существующих и создание новых высокоэффективных технологических процессов, повышения надежности технологического оборудования и промышленной реализации разработанных технологий.
В начале XXI века основным направлением, определяющим технический прогресс в промышленности, является развитие топливно-энергетического комплекса. С целью изучения перспектив развития сырьевой базы для нефтегазовой промышленности необходимо проанализировать
Таблица 1
этапы ее становления и развития. Начало развития переработки попутного нефтяного газа (ПНГ) было положено на Апшеронском полуострове, где еще в 30-е и 40-е годы прошлого века перерабатывали ПНГ с выделением бензиновой фракции. Это предприятие, так называемый газобензиновый завод, было создано при НГДУ «Ста-линнефть». Позднее появились газоперерабатывающие заводы (ГПЗ) в Чеченской Республике. В 1940 году был спроектирован Ишимбайский ГПЗ, пуск которого был произведен в 1943 году. В 1954 году построены первые блоки Туймазинского ГПЗ, а
_ в 1961-м введен в строй Шкаповский
ГПЗ [1-3]. Строительство этих объектов позволило резко повысить объем газопереработки, что дало толчок развитию нефтегазохи-мических производств, а также трубопроводного транспорта нефти и газа. Это было зарождением нефтегазо-переработки.
Нефть и газ на сегодняшний день имеют наибольшую ценность среди всех полезных ископаемых. Именно они, несмотря на разработки новых технологий в области энергетики, продолжают добываться по всему миру и использоваться для производства продуктов, необходимых для человеческой жизнедеятельности. В табл. 1-4 приведены данные по производству и потреблению нефти и природного газа мировыми государствами.
Таблица 2
Топ-10 стран по добыче нефти за 2016 год по (данным BP)
Топ-10 стран по потреблению нефти за 2015 год (данным BP)
№
Страна
млн т/год
№
Источник: Список стран по добыче нефти основан на оценках BP, опубликованных в ежегодном Статистическом обзоре мировой энергетики 2017 (Statistical Review of World Energy 2017).
1 Саудовская Аравия 585,7
2 Россия 554,3
3 США 543,0
4 Ирак 218,9
5 Иран 216,4
6 Канада 218,2
7 КНР 199,7
8 ОАЭ 182,4
9 Кувейт 152,7
10 Венесуэла 124,1
Страна
Потребление, млн т /год
Потребление, тыс. барр./день
1 США 851,6 19396
2 КНР 559,7 11968
3 Индия 195,5 4159
4 Япония 189,6 4150
5 Саудовская Аравия 168,1 3895
6 Россия 143,0 3113
7 Бразилия 137,3 3157
8 Республика Корея 113,7 2575
9 Германия 110,2 2338
10 Канада 100,3 2322
Источник: Список стран по потреблению нефти основан на оценках BP, опубликованных в ежегодном Статистическом обзоре мировой энергетики 2016 (Statistical Review of World Energy 2016).
2 • 2017
НефтеГазоХимия 27
Таблица 3
Топ-10 стран по добыче природного газа в 2016 году (данным BP)
Таблица 4
Топ-10 стран по потреблению природного газа в 2014 году
№ Страна млрд м3/год млн т н.э. № Страна Потребление, млн т/год
1 США 749,2 690,8 1 США 695
2 Россия 579,4 521,5 2 Россия 368
3 Иран 202,4 182,2 3 Китай 167
4 Катар 181,2 163,1 4 Иран 153
5 Канада 152,0 136,8 5 Япония 101
6 КНР 138,4 124,6 6 Саудовская Аравия 97
7 Норвегия 116,6 105,0 7 Канада 94
8 Саудовская Аравия 109,4 98,4 8 Мексика 77
9 Алжир 91,3 82,2 9 Германия 64
10 Австралия 91,2 82,0 10 ОАЭ 62
Источник: Список стран по добыче природного газа основан на оценках BP, опубликованных в ежегодном Статистическом обзоре мировой энергетики 2017 (Statistical Review of World Energy 2017)
Источник: Статистика по экономике России и странам БРИКС http://www.ray-idaho.ru/blog/2015/08/03 (по данным BP).
Схема ступенчатого превращения попутного нефтяного газа
1-й передел 2-й передел 3-й передел 4-й передел 5-й передел
6-й передел
~»| Сухой
ПНГ
-->| ШФЛУ~|~
kjoo
ДГК I*
Пропан ~|—►[Пропилен]-^
Окись этилена
| Бутан ~|—>|Изобутилен^ МТБЭ | Изобутан |—>| Бутадиен]^--
| ПентаньГ|—>| Изопре^^ L>| Гликоли~ | Гексан |-L>| Бензо^^>|~Стирол
Этилен
»| Капролактам
Полиэтилен |—» Полипропилен |—» <| Каучуки |—►
Хим. волокна, кордь
Полистирол
Аммиачная селитра (нитрат аммония)
Химическая формула: NH4NO3
Процесс получения
+ |T = (148-165)°С^>
Блок-схема
NH
HNO.
NH4NO3 + Q ккал
Газообразный аммиак
Раствор нитрата магния
Стадия нейтрализации
Некондиц.
азотная
кислота
Стадия выпарки
Слабый раствор амоселитры
Стадия грануляции
X
Упаковка, хранение и отгрузка продукта
Очистка отработанного воздуха
Однако наряду с ними присутствует так называемый попутный нефтяной газ, который на протяжении достаточно длительного времени не находил никакого использования. Но в последние несколько лет отношение к данному виду полезного ископаемого изменилось в корне. Он стал цениться и также использоваться наряду с природным газом. Попутный нефтяной газ, состав которого представляет собой смесь пропанов, бутанов и более тяжелых углеводородов, является ценным сырьем для энергетической и химической промышленности.
Сырье, применяемое в промышленном органическом синтезе, обеспечивает решение важных задач химической промышленности:
• комбинирование производств на базе комплексного использования сырьевых материалов;
• замену пищевого сырья непищевым и растительного минеральным.
Поэтому, классифицируя сырье, мы выделяем:
• природный и попутный углеводородные газы;
• газообразные и жидкие продукты нефтепереработки;
• тяжелые продукты для глубокой переработки и деметаллизации;
• синтез-газ;
• коксовый газ и промышленные смолы, получаемые при термической переработке древесины, каменного угля и торфа;
• жидкие и газообразные продукты переработки асфальтидов и сланцев.
Производство продуктов органического синтеза основано на типовых реакциях органической химии: гидри-
Рис. 1
Рис. 2
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
£
Суммарная реакция процесса синтеза карбамида
2NH
+
Экзотермическая
Из аммиака и диоксида углерода
Эндотер-
H2N-CO-NH3OH
мическая
H2N-CO-NH2
+ H2O
CO„
Основная реакция
2NH
+
CO
P = (195-220)кгс/см2 T = 190-195°C NH3: CO2: H2O = = (33,0-3,5):1 :(0,5-0,8)
Эндотер- , мическая'
H2N-CO-NH2
+ H2O
рования и дегидрирования, гидратации и дегидратации, хлорирования, гидрохлорирования и дегидрохлорирова-ния, окисления, сульфирования, нитрования, конденсации, полимеризации.
Таким образом, базируясь на вышеизложенном, мы предлагаем рассмотреть возможности использования ПНГ и его составляющих с получением практически полезных и важных продуктов [1-5] и соединений, мономеров и полимеров, которые осуществляются на предприятиях РФ. На схеме 1 представлены стадии переработки ПНГ.
Сбор продукции, добываемой из газовых скважин, осуществляется по специально проложенной для этой цели газосборной сети, которая включает:
• газопроводы-шлейфы, соединяющие устья скважин с замерными устройствами установки предварительной подготовки газа (УППГ);
• промысловый газосборный коллектор, к которому подключены шлейфы от отдельных скважин;
• сборные пункты и установки комплексной подготовки газа (УКПГ).
Кроме того, на газоконденсатных месторождениях имеются ингибиторо-, водо-, конденсатопроводы.
Газ может быть собран в общий коллектор для подачи его непосредственно в магистральный газопровод или на УКПГ. Но на одном и том же месторождении может быть раздельный сбор газа в зависимости от его состава в различных горизонтах (например, газы сеноманской и валанжинской залежей на Уренгойском месторождении), от давления в разных пластах, а также если газ из одной группы продуктивных горизонтов характеризуется более высоким содержанием кислых компонентов (Н^, RSH, С02 и др.). Во всех приведенных случаях сбор газа осуществляется по двум и более газосборным системам [4].
Очищенный газ или ПНГ, не содержащий сероводород, поступает на компрессорные станции, где сжимается до
заданного давления, необходимого для процесса отбензинивания (извлечения из газа фракций С3 и выше) и дальнейшего транспорта товарного газа по трубопроводу.
Несмотря на разнообразие способов переработки попутного нефтяного газа, наиболее распространенным является разделение газа на составляющие. В результате переработки основной части добываемого ПНГ, то есть разделения на фракции СОГ, ШФЛУ, БГС, было прекращено сжигание газа. Этим было положено начало охране окружающей среды в нефтегазодобывающих регионах. СОГ применяют в качестве топлива для тепловых станций, для газлифтной добычи нефти, в различных реакциях нефтехимии и химии. Он также может быть использован для получения синтез-газа, метилового спирта, аммиака и других продуктов. Реакция азота и водорода приводит к выходу аммиака, наличие которого позволяет получать на предприятиях ряд его производных: аммиачной селитры (нитрата аммония) N^N03 (рис. 2), сернокислотного аммония ^Н4)^О3, карбамида (мочевины) (рис. 3) и многих других полезных продуктов. В России выпускают карбамид двух марок - А и Б. Карбамид марки А предназначен для использования в промышленности в производстве пластмасс, смол, клеев. Карбамид марки Б используется в сельском хозяйстве в качестве минерального азотного удобрения и как кормовая добавка в животноводстве.
Минеральные удобрения являются одним из важнейших видов продукции химической промышленности.
Карбамид (мочевина) среди азотных удобрений занимает второе место по объему производства после аммиачной селитры. Рост производства карбамида обусловлен широкой сферой его применения в сельском хозяйстве. Он обладает большой устойчивостью к выщелачиванию по сравнению с другими азотными удобрениями, то есть менее подвержен вымыванию из почвы, менее гигроскопичен. Карбамид, кроме того, широко используется для получения сложных удобрений, удобрений с регулируемым сроком действия, а также для получения пластмасс, клеев, лаков и покрытий.
В результате анализа возможностей использования важнейших фракционных составляющих ПНГ мы предложили производственные пути практически всех известных процессов, которые освещают большие возможности получения продуктов, важных и необходимых для промышленности и сельского хозяйства.
В дальнейшем в наших работах по превращениям отдельных составляющих ПНГ будут предложены некоторые физико-химические и теоретические данные квантово-хи-мических расчетов органического синтеза продуктов превращения СОГ и ШФЛУ.
Рис. 3
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балыбердина И.Т. Физические методы переработки и использования газа. М.: Недра, 1988. 248 с.
2. Мовсумзаде Э.М., Лапидус А.Л., Михайлова С.А. и др. Газопереработка месторождений Урало-Поволжья и Оренбургской области. М.: ЦнИИТЭнеф-техим, 2000. 226 с.
3. Мовсумзаде Э.М., Сыркин А.М., Теплов Н.С. Становление газопереработки в Башкортостане. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1998. 108 с.
4. Бородин A.B., Караев А.Э., Мовсумзаде Э.М. Оценка нефтяного промыслового газа нефтегазовых месторождений Западной Сибири. М.: Химия, 2009. 118 с.
5. Соловьянов A.A., Андреева H.H., Крюков B.A., Лятс К.Г. Стратегия использования попутного нефтяного газа в Росийской Федерации М.: Кворум, 2008. 320 с.
2 • 2017
НефтеГазоХимия 29
DRY STRIPPED GAS IS THE PROCESS OF TURNING INTO FERTILIZER
BORODIN A.V., Cand. Sci. (Tech.), Head of Logistics Department Gazprom Neft PJSC (3-5, Pochtamtskaya St., 190000, St. Petersburg, Russia). SIMANDUYEV D.S., Bachelor GUSEYNOVA S.N., Postgraduate Student
Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Ufa, Russia). E-mail: [email protected]
ABSTRACT
The paper presents the possibility of utilization of dry stripped gas (DSG) in chemistry, petrochemistry and oil production. Attention is paid to the advantages of gas-lift method of operating oil wells using DSG. Also this paper presents the process of obtaining practically useful products: plasticizers, rubber, fertilisers for agriculture.
Keywords: associated petroleum gas, dry stripped gas, gas-lift method of operating oil wells, mineral fertilizers.
REFERENCES
1. Balyberdina I.T. Fizicheskiye metodypererabotkiiispol'zovaniya gaza [Physical methods of gas processing and use]. Moscow, Nedra Publ., 1988. 248 p.
2. Movsumzade E.M., Lapidus A.L., Mikhaylova S.A. Gazopererabotka mestorozhdeniy Uralo-Povolzh'ya i Orenburgskoy oblasti [Gas processing of deposits of the Ural-Volga region and the Orenburg region]. Moscow, TSNIITEneftekhim Publ., 2000. 226 p.
3. Movsumzade E.M., Syrkin A.M., Teplov N.S. Stanovleniye gazopererabotki v Bashkortostane [Formation of gas processing in Bashkortostan]. Moscow, TSNIITEneftekhim Publ., 1998. 108 p.
4. Borodin A.V., Karayev A.E., Movsumzade E.M. Otsenka neftyanogo promyslovogo gaza neftegazovykh mestorozhdeniyZapadnoy Sibiri [Assessment of the associated gas of oil and gas fields in Western Siberia]. Moscow, Khimiya Publ., 2009. 118 p.
5. Solov'yanov A.A., Andreyeva N.N., Kryukov V.A., Lyats K.G. Strategiya ispol'zovaniya poputnogo neftyanogo gaza v Rosiyskoy Federatsii [The strategy of using associated petroleum gas in the Russian Federation]. Moscow, Kvorum Publ., 2008. 320 p.
