Способы переработки и очистки газов и газовых смесей

Подготовка газов к переработке, очистка их от механических смесей. Разделение газовых смесей, низкотемпературная их ректификация и конденсация. Технологическая схема газофракционной установки. Специфика переработки газов газоконденсатных месторождений.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 06.02.2014
Размер файла 628,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Исходным для образования метана является органическое вещество гумусового типа, состоящее из остатков растительных организмов. Это вещество при термокатализе образует, в основном, метан. Нефть в отличие от метана образуется из органических веществ сапропелевого типа - осадков морей и шельфа океанов, образованных из фито- и зоопланктона, обогащенных жировыми веществами. Мощная зона интенсивного газообразования соответствует температурам 150-200 0С и больше. В главной зоне газообразования в жестких температурных условиях происходит глубокая термическая деструкция не только рассеянного органического вещества, но и углеводородов горючих сланцев и нефти. При этом образуется большое количество метана. Такие высокие температуры встречаются ниже главной зоны нефтеобразования, которая встречается на глубине 1,5-6 км. Температура в главной зоне нефтеобразования соответствует температурам горных пород от 60 до 150 0С. В этой зоне наряду с нефтью образуется и метан (в сравнительно малых количествах), а также его более тяжелые гомологи.

Радиационно-химический процесс образования метана протекает при воздействии радиоактивного излучения на различные углеродистые соединения.

Замечено, что черные глинистые тонкодисперсные осадки с повышенной концентрацией органического вещества обогащены ураном. Это связано с тем, что накопление органического вещества в осадках благоприятствует осаждению солей урана. Под воздействием радиоактивного излучения органическое вещество распадается с образованием метана, водорода и окиси углерода. Последняя сама распадается на углерод и кислород, после чего углерод соединяется с водородом, образуя метан.

Механохимический процесс образования метана заключается в образовании углеводородов из органического вещества (углей) под воздействием постоянных и переменных механических нагрузок. В этом случае на контактах зерен минеральных пород образуются высокие напряжения, энергия которых и участвует в преобразовании органического вещества.

Метаморфический процесс образования метана связан с преобразованием угля под воздействием высоких температур в углерод. Данный процесс есть часть общего процесса преобразования веществ при температуре свыше 500 0С. В таких условиях глины превращаются в кристаллические сланцы и гранит, известняк - в мрамор и т. п.

Космогенный процесс образования метана описывает «космическая» гипотеза образования нефти В. Д. Соколова.

Какое место занимает каждый из этих процессов в общем процессе образования метана? Считается, что основная масса метана большинства газовых месторождений мира имеет термокаталитическое происхождение (образуется метан на глубине от 1 до 10 км) и биохимическое происхождение (образование метана происходит на глубинах до 1-2 км).

РАЗВИТИЕ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Природный газ, как и нефть, также стал известен человеку очень давно. В предгорьях Малого Кавказа за 6000 лет до н. э. горели «вечные огни». Это были случайно воспламенившиеся (от молнии или костра) выходы газа на поверхность. Необъяснимые в те времена явления, когда над землей, либо над водой, казалось бы, из ничего возникало пламя, приписывали к божественным проявлениям. Факелы горящих газов на Апшеронском полуострове и в Дагестане на побережье Каспийского моря в начале нашей эры служили маяками для моряков.

Еще большее впечатление на людей производили залповые выбросы воспламенившегося газа из «грязевых» вулканов.

Наиболее часто встречаются выходы природного газа - от едва заметных пузырьков до мощных фонтанов. На влажной почве и на поверхности воды небольшие газовые выходы фиксируются по появляющимся на них пузырькам. При фонтанных выбросах, когда вместе с газом извергается вода и горная порода, на поверхности остаются грязевые конусы высотой от нескольких до сотен метров. Представителями таких конусов на Апшеронском полуострове являются грязевые «вулканы» Тоурагай (высота 300 м) и Кянизадаг (490 м). 15 ноября 1958 года во время «извержения грязевого «вулкана» банки Макарова - отмели, находящейся в море на расстоянии около 25 км от Баку, высота первоначально вырвавшегося и воспламенившегося столба достигала несколько километров. В последующем горящее пламя имело высоту около 500 м и диаметр около 120 м. Мощное извержение продолжалось около суток. Конусы из грязи, образовавшиеся при периодических выбросах газа, встречаются также на севере Ирана, в Мексике, Румынии, США и других странах.

С древнейших времен люди использовали нефть и газ там, где наблюдались их естественные выходы на поверхность земли.

За 200 лет до н. э. в Китае были пробиты первые бамбуковые скважины для добычи газа, который применялся для освещения, отопления и выварки соли. В XIV веке на Апшеронском полуострове газ использовался для отопления, освещения, приготовления пищи и обжига извести.

Такие выходы встречаются и сейчас. В нашей стране - на Кавказе, в Поволжье, Приуралье, на острове Сахалин. За рубежом - в Северной и Южной Америке, в Индонезии и на Ближнем Востоке.

Все поверхностные проявления нефти и газа приурочены к горным районам и межгорным впадинам. Это объясняется тем, что в результате сложных горнообразовательных процессов нефтегазоносные пласты, залегавшие ранее на большой глубине, оказались близко к поверхности или даже на поверхности земли. Кроме того, в горных породах возникают многочисленные разрывы и трещины, уходящие на большую глубину. По ним также выходят на поверхность нефть и природный газ.

Вначале в новых районах поиск месторождений нефти и газа велся практически вслепую. И для того, чтобы вести обоснованный поиск месторождений нефти и газа, потребовалось объяснить происхождение нефти и газа, а это в свою очередь дало мощный толчок развитию геологии - науки о составе, строении и истории Земли, а также методов поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений.

Газовая промышленность России значительно моложе нефтяной. В ее развитии можно выделить 4 этапа:

1 этап (до 1950 г.) - период зарождения газовой промышленности;

2 этап (с 1950 г. по 1955 г.) - период становления;

3 этап - с 1956 г. по 1991 г.

4 этап - с 1991 г - 2004 г.

Период зарождения газовой промышленности

В конце XVIII века был изобретен способ получения искусственного газа из каменного угля. Англичанин В. Мэрдок применил полученный газ для освещения собственного дома и машиностроительного завода в Бирмингеме, а затем предложил этот новый вид топлива для освещения Лондона. Не только обыватели, но даже передовые по своим взглядам современники Мэрдока не смогли по достоинству оценить данное предложение. «Один сумасшедший, - писал, например, известный английский писатель Вальтер Скотт, - предлагает освещать Лондон - чем бы вы думали? Представьте себе - дымом». Тем не менее, использование этого «дыма», получившего название «светильного газа», стало быстро распространяться не только в Великобритании, но также во Франции, Бельгии, Германии и других странах.

Газовая промышленность России зародилась в 1835 г., когда в Санкт-Петербурге методом сухой перегонки угля начали вырабатывать искусственный газ, названный светильным. В 60-х годах XIX в. с использованием, так называемого светильного газа. началась газификация Москвы и к 1915 г. здесь пользовались газом 2700 квартир, а в Санкт-Петербурге было газифицировано 3000 квартир. Газ для освещения использовался в театрах, фабриках, для освещения улиц. Небольшие газовые заводы были построены также в Одессе и Харькове.

Но дореволюционная Россия значительно отставала в использовании газа от главных капиталистических государств мира. Так, если в Великобритании в 1891 г. светильный газ вырабатывался на 594 заводах, то в России в этом же году таких заводов было 30 (плюс 180 маломощных газогенераторных установок). По этому поводу Д. И. Менделеев с горечью отмечал, что вся газовая промышленность России меньше газовой промышленности одного Берлина.

В ХХ веке газовое освещение повсеместно было вытеснено электрическим. Однако 100 лет применения светильного газа имели огромное значение для будущего развития промышленности природных газов.

С развитием добычи нефти люди вплотную соприкоснулись с нефтяным газом, являющимся ее неизбежным спутником. В 1880 г. нефтяной газ начали использовать как топливо в котельных Баку, а затем и Грозного. После восстановления нефтяной промышленности отбензиненный нефтяной газ широко применялся для бытовых нужд и в промышленности как топливо.

В 20-х годах в СССР было известно всего пять газовых месторождений - «Дагестанские Огни», Мельниковское, Мелитопольское, Сураханское и Ставропольское. Общие запасы газа в них составляли около 200 млн. м3, а добыча превышала 15 млн. м3 в год.

До 30-х годов значение природного газа недооценивалось. Поэтому целенаправленные поиски чисто газовых месторождений не велись. Положение изменилось после того, как в 1933 г. был создан Главгаз. Уже в июле 1935 г. было открыто первое в Коми АССР чисто газовое месторождение - Седельское. В последующем здесь были открыты Войвожское (1943 г.) и Нибельское (1945 г.) газовые месторождения. К концу 30-х годов было открыто более 50 месторождений природного газа в Азербайджане, Поволжье, на Северном Кавказе и в Средней Азии. Добыча природного газа достигла 3,4 млрд. м3.

В годы войны были открыты крупные по тем временам Елшанское и Курдюмское газовые месторождения в Саратовской области.

Период становления газовой промышленности

Дальнейшее развитие газовой промышленности связано с открытием новых месторождений в Ставропольском и Краснодарском краях, в Тюменской области и на Украине.

В 1950 г. в Ставропольском крае были открыты Ставропольско-Полагнадское, Тахта-Кугультинское и Расшеватское газовые месторождения. На Украине введены в эксплуатацию Бильче-Валицкое (1954 г.), Радковское (1958 г.) и Шебелинское месторождения газа.

21 сентября 1953 г. на окраине старинного сибирского села Березово ударил мощный газовый фонтан, возвестивший об открытии первой в Западной Сибири газоносной провинции. Скважина-первооткрывательница Р-1 поставила последнюю точку в спорах ученых о перспективах добычи газа в данном регионе.

Благодаря этим событиям газ все шире стал использоваться как высококачественное и дешевое топливо в промышленности, начала осуществляться программа газификации городов и поселков, возросли объемы переработки природных и нефтяных газов.

Добыча газа в этот период росла по 500-600 млн. м3 в год и к концу 1955 г. составила 10,5 млрд. м3.

1956-1991 гг.

Период после 1955 г. характеризуется бурным развитием газовой промышленности.

К концу 50-х годов в результате поисковых работ на Украине, Северном Кавказе, в Прикаспии и Узбекистане разведанные запасы газа увеличились с 1946 г. в 16 раз. В 60-е годы поисковые работы переместились на восток страны. Были открыты крупные газовые месторождения в Западной Сибири (Пунгинское, Заполярное, Медвежье, Уренгойское), в Коми АССР (Вуктыльское), в Туркмении (Ачакское, Шатлыкское), в Узбекистане (Учкырское, Уртабулакское). Это позволило довести добычу газа в 1965 г. до 127,7 млрд. м3, а к концу 1970 г. - до 198 млрд. м3.

Начиная с 70-х годов, главным направлением развития газовой промышленности России стало освоение крупных залежей природного газа в Западной Сибири. Добыча газа здесь стремительно росла: с 10 млрд. м3 в 1965 г. до 195,7 млрд. м3 в 1981 г. Таким образом, всего за 20 лет в суровых условиях Западной Сибири был создан мощный Западно-Сибирский топливно-энергетический комплекс, включающий предприятия нефтяной и газовой промышленности.

В 1980 г. в стране было добыто 435,2 млрд. м3 природного газа. Начиная с 1981 г. ускорение газовой отрасли стало возможным, благодаря освоению новых месторождений в Туркмении, Астраханской, Тюменской и Оренбургской областях. К концу 1985 г. добыча газа в СССР достигла 643 млрд. м3. На долю Западной Сибири при этом приходилось 376 млрд. м3 газа, из которых 270 млрд. м3 давало Уренгойское месторождение.

Уже в 1984 г. СССР вышел на первое место в мире по добыче газа, опередив США. Однако рост добычи «голубого золота» продолжался и в последующем. В 1990 г. добыча газа в стране составила 815 млрд. м3, из которых 640,5 млрд. м3 приходилось на долю Российской Федерации.

1991-2004 гг.

Россия - одна из немногих стран мира, полностью удовлетворяющая свои потребности в газе за счет собственных ресурсов. По состоянию на 1. 01. 1998 г. ее разведанные запасы природного газа составляют 48,1 трлн. м3, т. е. около 33% мировых. Потенциальные ресурсы газа в нашей стране оцениваются в 236 трлн. м3.

В настоящее время в стране имеется 7 газодобывающих регионов: Северный, Северо-Кавказский, Поволжский, Уральский, Западно-Сибирский и Дальневосточный. Распределение запасов газа между ними таково: Европейская часть страны - 10,8 %, Западно-Сибирский регион - 84,4%, Восточно-Сибирский и Дальневосточный регионы - 4,8 %.

Добыча газа в России в последние годы сокращалась: в 1991 г. - 643 млрд. м3, в 1992 г. - 641 млрд. м3, в 1993 г. - 617 млрд. м3, в 1994 г. - 607 млрд. м3, в 1995 г. - 595 млрд. м3. В 1999 г. добыча газа составила около 590 млрд. м3. Уменьшение газодобычи вызвано снижением спроса на газ, обусловленного снижением промышленного производства и падением платежеспособности потребителей с 1990 г. по 1996 г.

В настоящее время спрос на газ внутри России возрастает, следовательно, возрастает и добыча. В период с 2001 г. по 2030 г. предполагается извлечь из недр 24,6 трлн. м3 газа, доведя к 2030 г. ежегодную добычу до 830-840 млрд. м3, из них 650-660 млрд. м3 на суше и 180 млрд. м3 на шельфе. Перспективы увеличения добычи газа связаны с освоением месторождений севера Тюменской области (Надым-Пур-Тазовский район, полуостров Ямал), а также крупнейшего в Европе Штокмановского газоконденсатного месторождения (Баренцево море).

В Надым-Пур-Тазовском районе начата разработка Юбилейного, Ямсовейского и Харвутинского месторождений с суммарной добычей 40 млрд. м3.

На полуострове Ямал разведанные запасы в настоящее время составляют 10,4 млрд. м3. К промышленному освоению из 27 разведанных здесь месторождений уже подготовлено 4 крупных - Бованенковское, Харасавэйское, Крузенштернское и Новопортовское. Ожидается, что максимальный уровень добычи газа на полуострове Ямал составит 200-250 млрд. м3.

Широкомасштабное освоение Штокмановского газоконденсатного месторождения намечается после 2005 г. - в соответствии с потребностями европейского рынка и северозападного региона России. Прогнозируемый уровень добычи газа на Штокмановском месторождении - 50 млрд. м3 в год.

Россия является крупнейшим экспортером в мире природного газа. Поставки «голубого золота» в Польшу начались в 1966 г. Затем в Германию (1973 г.). В настоящее время природный газ из России поставляется в Болгарию, Боснию, Венгрию, Грецию, Италию, Румынию, Словению, Турцию, Финляндию, Францию, Хорватию, Швейцарию, страны Балтии и государства СНГ (Белоруссию, Грузию, Казахстан, Молдавию, Украину). В 1999 г. в страны ближнего зарубежья и дальнего зарубежья было поставлено 204 млрд. м3 газа, а прогноз на 2010 г. составляет 278,5 млрд. м3.

Важнейшими целями и приоритетами развития газовой промышленности России являются:

1) увеличение доли природного газа в суммарном производстве энергоресурсов;

2) расширение экспорта российского газа;

3) укрепление сырьевой базы газовой промышленности;

4) реконструкция Единой системы газоснабжения с целью повышения ее надежности и экономической эффективности;

5) глубокая переработка и комплексное использование углеводородного сырья.

МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ ГАЗА

Широкое применение газа в мире началось лишь в 50-х годах нашего столетия. С этого времени ученые начали серьезно заниматься изучением его запасов. Об изменении доказанных запасов природного газа можно судить по данным, приведенным в таблице 6.

В 1975 г. крупнейшими запасами обладали страны Ближнего и Среднего Востока. На данный момент времени - страны СНГ (62,5 трлн. м3) и прежде всего Россия (56,7 трлн. м3). Ближний и Средний Восток (52,7 трлн. м3).

Самыми крупными доказанными запасами газа обладает Россия (48,14 трлн. м3), в недрах которой сосредоточено 31,1 % мировых газовых ресурсов. При Сохранении нынешних темпов добычи этих запасов хватит на 81 год. В остальных странах Восточной Европы и СНГ запасы газа не превышают 7,4 %.

За Россией в порядке убывания запасов следует первая тройка стран Ближнего и Среднего Востока: Иран (23 трлн. м3), Катар (11,15 трлн. м3), Саудовская Аравия (6,04 трлн. м3). Их обеспеченность газом в связи с относительно небольшой добычей составляет от 115 до 403 лет.

Таблица 6. Запасы природного газа в мире по регионам

Регион

1975 г.

2004 г.

трлн. м3

%

трлн. м3

%

Азия и Океания

Америка

Африка

Ближний и Средний Восток

Восточная Европа

Западная Европа

4,5

11,2

5,0

20,6

18,6

5,1

6,9

17,2

7,7

31,7

28,6

7,9

10,4

19,7

11,8

54,9

62,5

5,8

6,2

11,9

7,2

33,3

37,9

3,5

Всего

65,0

100

165,1

100

В недрах Африки находится 11,8 трлн. м3 газа. При сохранении нынешнего уровня добычи их хватит на 92 года. Лидерами по запасам газа в этом регионе являются Алжир (4,62 трлн. м3), Нигерия (3,55 трлн. м3) и Ливия (1,39 трлн. м3).

На 4-ом месте в мире по доказанным запасам находится Северная и Латинская Америка. Здесь сосредоточено 19,7 трлн. м3 «голубого топлива», которых хватит в среднем на 23 года. Наиболее велики запасы у США (4,7 трлн. м3), Венесуэлы (4,2 трлн. м3), Канады (1,7 трлн. м3).

В недрах Азии и Океании сосредоточено 10,4 трлн. м3 газа, которые будут добыты примерно за 40 лет Больше всего газа в этом регионе у Малайзии (2,5 трлн. м3), Индонезии (2,1 трлн. м3), Китая (1,8 трлн. м3).

Наименьшими ресурсами газа в мире обладают страны Западной Европы

(3,5 % мировых). Здесь лидерами по запасам являются Нидерланды (1,8 трлн. м3), Норвегия (1,25 трлн. м3), Великобритания (0,8 трлн. м3).

В мире существуют месторождения-гиганты, в которых запасы газа измеряются в млрд. м3. Из таблицы 7 видно, что самым крупным газовым месторождением мира является Ямбургское в России. Несколько уступают ему российское Уренгойское и алжирское Хасси Р, Мейль. Преобладающая часть газовых гигантов концентрируется на территории бывшего СССР (11 из 22). В них сосредоточено около 12 трлн. м3. В остальных регионах распределение газовых месторождений-гигантов следующее: Америка (2,7 трлн. м3), Западная Европа - (2,3 трлн. м3), Азия и Океания, а также Ближний и Средний Восток - (около 2 трлн. м3).

Всего в мире доказанных запасов газа - 162,2 трлн. м3, при сохранении достигнутой в 2000 г. мировой добычи газа, составляющей 2,5 трлн. м3, их хватит в среднем на 65 лет. С учетом вероятных и возможных запасов общие мировые ресурсы природного газа оцениваются в 398 трлн. м3. При сохранении нынешнего уровня газодобычи этих ресурсов хватит примерно на 200 лет.

Таблица 7 Газовые месторождения-гиганты

Регион

Страна

Месторождение

Начальные доказанные запасы, млрд. м3

Америка

США

Панхендл

2000

Африка

Алжир

Хасси Р,Мейль

1500-2300

Ближний и Средний Восток

Иран

Пазанун

1400

Восточная Европа

Россия

Медвежье

Оренбургское

Уренгойское

Ямбургское

1548

1800

2200

3640

Западная Европа

Нидерланды

Слохтерен

1800

Как было сказано выше, природный газ находится под землей не только в чисто газовых месторождения, но значительные количества сосредоточены в угольных пластах, в подземных водах и в виде газовых гидратов.

Несчастные случаи с трагическими последствиями на угольных шахтах, как правило, связаны с метаном, содержащимся в угле. Метан находится в толще породы в сорбированном состоянии. По оценкам геологов, по всем угленосным районам мира запасы метана близки к 500 трлн. м3.

Метан содержится в подземных водах. Количество растворенных газов в них превосходит все разведанные запасы газа в традиционном виде. Так, например, в пластовых водах месторождения Галф-Кост (США) растворено 7,36 трлн. м3 метана, тогда как запасы природного газа в чисто газовых месторождениях США составляют только 4,7 трлн. м3.

Еще одним крупным источником метана могут служить газовые гидраты - его соединения с водой, напоминающие по внешнему виду мартовский снег. В одном кубометре газового гидрата содержится около 200 м3 газа.

Залежи газовых гидратов встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной вечной мерзлотой (например, в заполярной части Тюменской области, у побережья Аляски, берегов Мексики и Северной Америки).

По средневзвешенным современным оценкам, ресурсы гидратного газа в мире составляют около 21 000 трлн. м3. Если это предположение подтвердится, то газовые гидраты могут стать неисчерпаемым источником углеводородного сырья.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов. М.: Химия, 1987. 256 с.

2. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа: ч.1. М.: Химия, 1972. 360 с.

3. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. М.: Химия, 1999. 568 с.

4. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа: ч.2. М.: Химия, 1980. 328 с.

5. Чуракаев А.М. Газоперерабатывающие заводы. М.: Химия, 1983. 245 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов. Каталитическая очистка газов: суть метода. Конструкция каталитических реакторов. Технологическая схема установки каталитического обезвреживания отходящих газов в производстве клеенки.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 12.06.2011

  • Периоды разработки газовых месторождений. Системы размещения скважин по площади газоносности месторождений природных газов. Разработка газоконденсатных, газогидратных и многопластовых газовых месторождений. Коэффициенты конденсатоотдачи, компонентоотдачи.

    реферат [55,4 K], добавлен 17.01.2011

  • Развитие переработки газовых конденсатов. Характеристика углеводородных газов, совершенствование технологии их переработки. Естественные и искусственные углеводородные газы. Сепарация газа (низкотемпературная) как важнейшая промысловая операция.

    реферат [232,2 K], добавлен 27.11.2009

  • Физико-химические явления в процессах переработки каучуков и резиновых смесей. Особенности современной технологии приготовления резиновых смесей. Приготовление смесей на основе изопренового каучука. Обработка резиновых смесей на валковых машинах.

    курсовая работа [374,7 K], добавлен 04.01.2010

  • Виды сепараторов как устройств для очистки всевозможных газов смесей от механических примесей и влаги, находящейся в мелкодисперсном виде. Принцип работы оборудования, нормативная документация. Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.10.2014

  • Поглощение газов или паров из газовых или паро-газовых смесей жидкими поглотителями. Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя. Движущая сила массопередачи. Скорость газа и диаметр абсорбера. Плотность орошения и активная поверхность насадки.

    курсовая работа [691,2 K], добавлен 06.04.2015

  • Глубокая осушка углеводородных газов: адсорбционная и абсорбционная. Извлечения тяжёлых углеводородов: абсорбционное; низкотемпературная сепарация и конденсация. Изучение процессов извлечения гелия, стабилизации и переработки газовых конденсатов.

    курсовая работа [149,8 K], добавлен 30.05.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.