CC BY
67
40 НОВЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА
5/Н (05) ОКТЯБРЬ 2009 г. ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ
Ввиду высокой стоимости авиационного топлива - керосина, - его транспортировки к местам потребления, - что определяет затраты авиаперевозчиков, происходит снижение использования региональной авиации. В связи с этим необходим поиск нового альтернативного вида топлива. К такому виду топлива, которое отвечает требованиям для применения его в авиации, можно отнести сжиженные газы [1,2].
ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПОЛУЧЕНИЯ НОВОГО АВИАЦИОННОГО ТОПЛИВА - АСКТ
Институтом ОАО «НИПИгазпереработ-ка» совместно с ведущими институтами авиастроения - ЦАГИ и ЦИАМ - было разработано и испытано авиационное сконденсированное топливо (АСКТ), вырабатываемое из продуктов переработки попутного нефтяного газа, представляющее собой смесь углеводородных газов, среди которых доминирует бутан [3].
Технология получения топлива АСКТ заключается в выделении из тяжёлой части нефтяного попутного или природного газа фракции соответствующего углеводородного состава и легко вписывается в традиционную технологическую схему переработки газов с получением сухого отбензиненного газа (СОГ) и других продуктов.
Для выработки и испытания опытно-промышленной партии топлива разработаны и утверждены технические условия ТУ 39-1547-91, согласно которым новое авиационное топливо - АСКТ, сконденсированное из нефтяного газа, должно соответствовать следующим нормам.
Возможность выработки топлива, удовлетворяющего этим требованиям, существует на любом газоперерабатывающем заводе (ГПЗ), чьими основными продуктами являются широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) и СОГ, отвечающий требованиям ОСТ 51.40-93.
Такая технология реализуется практически на всех ГПЗ природного и нефтяного газа, а также на установках комплексной переработки газа (УКПГ) и большинстве малогабаритных промысловых установок подготовки газа (УПГ).
Основное различие между отдельными ГПЗ заключается в том, что на одних заводах
Н.С. БАЩЕНКО А.Ю. АДЖИЕВ О.Г. ШЕИН
вся масса выделенных из газа конденсирующихся углеводородов разделяется на узкие углеводородные фракции (пропан, бутаны, пентаны, автомобильные и коммунально-бытовые топлива) и стабильный газовый бензин, на других (в основном западносибирских) эта фракция отгружается как один товарный продукт ШФЛУ.
Рассматривая вопрос о получении АСКТ, следует исходить из того, что потребность в этом продукте составляет сравнительно небольшую часть (5-10%) от потенциально возможной выработки сжиженных газов на ГПЗ. Это значит, что производство АСКТ существенно не повлияет на традиционный ассортимент и количество продукции завода. На ГПЗ, имеющих в своем составе га-зофракционирующую установку (ГФУ) для разделения ШФЛУ на узкие фракции, достаточно несложного дооборудования для отвода небольшой части потока из продукта с низа колонны-депропанизатора. На некоторых ГПЗ, не имеющих в своем составе ГФУ, предусмотрены узлы (блоки) для получения из ШФЛУ пропана высокой степени чистоты для использования в качестве хладоагента для собственных нужд завода и отгрузки его как товарного продукта. На этих блоках возможна выработка АСКТ аналогично процессу, описанному выше.
На ГПЗ, не имеющих в своем составе ГФУ или блоков для получения пропана-хла-доагента, необходимы другие решения для получения из ШФЛУ требуемых количеств АСКТ. При этом возможно одновременно получать автомобильное топливо марки ПБА или ПА (рисунок 1).
Установка включает ректификационную колонну, в которой исходное сырье - ШФЛУ
ОАО «НИПИгазпереработка»
г. Краснодар
из потока на выходе основной технологической установки разделяют на верхний, легкий поток - пропановую (ПА) или пропан-бута-новую (ПБА) фракцию, соответствующую требованиям к автомобильному топливу, и нижний, более тяжёлый поток - АСКТ, т.е. реализуют безотходное производство. При отсутствии потребности в ПА или ПБА этот продукт возвращается в ШФЛУ [3].
Аналогично описанной схеме моторные топлива могут быть получены и на малогабаритных блочных установках по подготовке промысловых газов (МГБУ, УПГ).
Установка состоит из отдельных функциональных блоков - законченных машиностроительных изделий в виде боксов, в которых размещены те или иные элементы технологической аппаратуры, оборудования, систем контроля и автоматики.
Эти МГБУ рассчитаны на переработку 23-50 млн м3/год нефтяного газа. В зависимости от содержания в исходном газе пропана и более тяжелых углеводородов и ассортимента получаемой продукции, выработка автомобильного топлива может составлять от 1450 до 2800 т, авиационного - от 890 до 2600 т в год.
Применительно к внешним условиям (параметрам качества сырьевого газа, требованиям потребителей) установка может поставляться с неполным набором блоков. При высоком давлении сырьевого газа на промысле, где размещается МГБУ, может быть исключен входной блок компримирования, а при низком давлении (< 0,5 МПа) в газовой сети потребителя исключается блок дожим-ной компрессорной станции.
Специальные МГБУ могут быть построены в местах добычи и подготовки нефти ►
Наименование показателя Норма Метод испытания
1. Массовое содержание пропана, %, не более 2. Давление насыщенных паров, МПа (кг/см2) (абс.) при плюс 450С, не более 7,2 0,5 (5,0) ТУ 38.101524-83 ГОСТ 21443-75Э или п.5.2 наст. ТУ
3. Плотность при 200С, кг/м3, не менее 585 по п.5.3 наст. ТУ
4. Теплота сгорания (низшая), кДж/кг (ккал/кг), не менее 45200 (10800) по п.5.4 наст. ТУ
5. Содержание сернистых соединений в пересчете на серу, % мас., не более 0,002 ГОСТ 22986-78
6. Содержание свободной воды нет ГОСТ 21443-75Э
7. Содержание щелочи нет ГОСТ 21443-75Э
8. Содержание механических примесей нет ТУ 391340-89
9. Внешний вид бесцветный, прозрачный ТУ 391340-89
Примечание: для улучшения эксплуатационных свойств в АСКТ могут добавляться присадки, допущенные к применению в установленном порядке.
Табл.1
ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ 5/Н (05) ОКТЯБРЬ 2009 г. НОВЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА 41
и газа, а также потребления сжиженного нефтяного газа (СНГ) и АСКТ по трассам крупных магистральных продуктопроводов, транспортирующих ШФЛУ, или в пунктах слива и налива ШФЛУ, транспортируемого железнодорожным или водным путем. При этом в каждом конкретном случае созданные установки могут быть по набору оборудования и блоков гораздо проще и, соответственно, дешевле.
Кроме того, когда АСКТ получают непосредственно на месторождениях, достигается повышение уровня утилизации низконапорных газов, что является важной государственной проблемой. Это газы преимущественно 2 и 3 ступеней сепарации нефти, содержат в своем потенциале большое количество ценных целевых углеводородов (ШФЛУ), хотя их объем, в зависимости от состава пластовой нефти и температуры процесса, составляет от 5 до 20 % от общего объема ПНГ. В настоящее время в Российской Федерации эти низконапорные газы в основном сжигаются факелах.
По одному варианту это решается следующим образом: в связи с низким давлением газов (давление газа 2 ступени сепарации нефти находится в пределах 0,5...2 кгс/см2, газа 3 ступени - 0,05 кгс/см2) необходимо предусмотреть компрессорную станцию, выделившийся конденсат из газа подвергнуть нагреву, а затем разделению в сепараторе на газ стабилизации и авиационное топливо, которое будет соответствовать требованиям технических норм (рис. 2).
По другому варианту получение АСКТ из низконапорных газов на месторождениях возможно с применением внешнего пропанового холодильного цикла. В этом случае к перечисленному составу технологических блоков добавляется пропановая холодильная установка (рис. 3). Применение этого варианта приведет к увеличению глубины извлечения целевых компонентов из газа, а также позволит поддерживать на одном уровне глубину извлечения целевых углеводородов при значительном изменении состава газа.
В обоих вариантах схемы могут различаться по деталям технологической схемы, набору оборудования, ингибитору гидрато-образования. Стабилизация конденсата до требуемого качества АСКТ может проводиться в специальной колонне.
Анализ вариантов получения АСКТ, представленных на рисунках 1 -3, показывает, что установки требуемой производительности могут быть разработаны с различным набором технологий и технологического оборудования в зависимости от исходного сырья, поступающего на установку, и вырабатываемой продукции.
Получение нового авиационного топлива, создание технологии и объектов его производства позволят:
• расширить ассортимент продукции, выпускаемой газоперерабатывающими заводами;
• получить новый вид высоколиквидной и высокорентабельной продукции за счет внедрения безотходного производства из имеющегося сырья - ШФЛУ;
• стоимость нового авиационного топлива ориентировочно будет в 2.3 раза ниже по сравнению со стоимостью керосина
(без учета значительного снижения транспортных расходов), что позволит сократить затраты на эксплуатацию авиатранспорта;
• с большей эффективностью использовать авиатранспорт в удаленных районах, непосредственно в местах добычи нефти и газа, например в Западной Сибири;
• внести существенный вклад в выполнение Государственной Программы по утилизации попутного нефтяного газа на уровне 95 % в промысловых условиях;
• увеличить моторесурс и межремонтный пробег авиационных двигателей;
• высвободить для дополнительных
авиаперевозок значительное количество дефицитного авиакеросина. ■
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Дугин Г. Перспективы и эффективность использования газового топлива на воздушном транспорте// Авиаглобус.
- М: 2008. - №12. - С.4-5.
2. Зайцев В. Новое топливо для авиации// Авиаглобус. - М., 2008. -№12. - С.18-21.
3. Аджиев А.Ю., Брещенко Е.М. Технология получения нового авиационного топлива - АСКТ// Авиаглобус.-М: 2009. - №3. - С.10-12.
Рис. 1 Получение и реализация моторных топлив ПА, ПБА и АСКТ на ГПЗ
1 - ректификационная колонна; 2 - воздушные холодильники; 3 - рефлюксная емкость; 4 - насос; 5 -рибойлер колонны; 6 - товарный парк; 7 - наливная эстакада; 8 - АЗС
Рис. 2 Принципиальная технологическая схема получения АСКТ методом горячей сепарации
Рис. 3 Принципиальная технологическая схема получения АСКТ с применением пропанового холода
