Przetwarzanie gazu ziemnego: metody i technologia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Perspektywiczny rozwój największych gałęzi przemysłu jest niemożliwy bez najcenniejszych surowców i wysokiej jakości nośnika energii - gazu ziemnego. Jego zastosowanie nie tylko automatyzuje wiele procesów technologicznych, ale także znacząco poprawia warunki życia ludności.

Co to jest gaz ziemny?

Nie ma jednego wzoru chemicznego dla gazu ziemnego - w każdym polu ma on skład o innym stosunku składników.

Gaz ziemny to mieszanina węglowodorów, z których większość to metan. Pozostałe składniki to: butan, propan, etan, wodór, siarkowodór, hel, azot, dwutlenek węgla.

Gaz ziemny jest bezbarwny i bezwonny, jego obecności w powietrzu nie można określić bez pomocy specjalnych przyrządów. Zapach znany każdemu człowiekowi jest nadawany gazowi w sposób sztuczny (nawanianie). Dzięki temu procesowi możliwe jest wyczuwanie obecności gazu w powietrzu i zapobieganie sytuacjom zagrażającym życiu.

Pochodzenie

Nie ma jednej teorii dotyczącej pochodzenia gazu, naukowcy wyznają dwie wersje:

• Pewnego razu zamiast kontynentów był ocean. Umierające, żywe organizmy gromadziły się w przestrzeni, w której nie było powietrza i bakterii, które uruchamiały proces rozkładu. Dzięki ruchom geologicznym nagromadzone masy zapadały coraz głębiej w trzewia Ziemi, gdzie pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury wchodziły w reakcje chemiczne z wodorem, tworząc węglowodory.
• Dynamika Ziemi przyczynia się do wzrostu węglowodorów znajdujących się na dużych głębokościach, gdzie ciśnienie jest niższe. W rezultacie tworzą się złoża gazu lub ropy.

Produkcja

Wbrew powszechnemu przekonaniu, gaz ziemny może znajdować się pod ziemią nie tylko w pustkach, których wydobycie nie wymaga znacznych kosztów materiałowych i energetycznych. Często jest skoncentrowany w skałach o tak drobnej porowatej strukturze, że nie jest widoczny dla ludzkiego oka. Głębokość osadów może być niewielka, ale czasami sięga kilku kilometrów.

Proces produkcji gazu obejmuje kilka etapów:

• Prace geologiczne, w wyniku których określa się dokładną lokalizację złóż.
• Wiercenie studni produkcyjnych. Odbywa się to w całym polu, co jest ważne dla równomiernego spadku ciśnienia gazu w zbiorniku. Maksymalna głębokość studni to 12 km.
• Produkcja. Proces odbywa się na różnych poziomachciśnienie w zbiorniku gazonośnym i powierzchni ziemi. Przez studnie gaz ma tendencję do uchodzenia tam, gdzie ciśnienie jest niższe, natychmiast wchodząc do systemu zbierania. Ponadto wytwarzany jest gaz towarzyszący, będący produktem ubocznym produkcji ropy naftowej. Jest to również cenne dla wielu branż.
• Przygotowanie do transportu. Wydobyty gaz zawiera liczne zanieczyszczenia. Jeżeli ich ilość jest nieznaczna, gaz transportowany jest tankowcami lub rurociągiem do zakładu w celu dalszego przerobu. Gaz ziemny jest oczyszczany ze znacznej ilości zanieczyszczeń w zintegrowanych zakładach przetwarzania, które są budowane w pobliżu pola.

Dlaczego potrzebujemy przetwarzania gazu ziemnego

Tworzenie gazu ziemnego następuje podczas formowania warstw porowatych skał zawierających pokłady ropy naftowej i węgla. Oprócz składników istotnych dla potrzeb przemysłu zawiera zanieczyszczenia utrudniające transport i użytkowanie przez użytkowników końcowych.

Bezpośrednio po wytworzeniu gaz jest odwadniany w kompleksowych oczyszczalniach, podczas którego wydobywana jest z niego para wodna i siarka. Dalsze przetwarzanie gazu ziemnego i towarzyszącego odbywa się w zakładach przetwórstwa chemicznego i gazowego.

Podstawowa zasada zakładów przetwórczych

Głównym zadaniem przedsiębiorstwa zajmującego się przetwarzaniem gazu ziemnego jest maksymalne wydobycie wszystkich składników kopaliny i doprowadzenie ich do stanu rynkowego. Nie może szkodzić środowisku.środowisko i wnętrze ziemi, a koszty finansowe muszą być zminimalizowane.

Ze względu na wdrożenie wszystkich aspektów tej zasady, produkty przetworzone gazu ziemnego są uważane za wysokiej jakości i ekonomiczne.

Metody recyklingu

Istnieją następujące metody przetwarzania gazu:

• fizyczne i energetyczne;
• katalityczny chemiczny;
• termochemiczny.

Metody energii fizycznej są wykorzystywane do sprężania gazu i rozdzielania go na składniki za pomocą urządzeń chłodzących lub grzewczych. Ta technologia przetwarzania gazu ziemnego jest najczęściej stosowana bezpośrednio na polach.

Początkowo proces kompresji i separacji był realizowany przy użyciu kompresorów. Do tej pory z powodzeniem stosowany był tańszy finansowo sprzęt - eżektory i pompy olejowe.

Chemowo-katalityczna metoda przetwarzania gazu ziemnego polega na przekształceniu metanu w gaz syntezowy do dalszego przetwarzania. Można to zrobić na trzy sposoby: reforming parą wodną lub dwutlenkiem węgla, częściowe utlenianie.

Często stosowana jest metoda częściowego utleniania metanu. Wynika to z wygody prowadzenia procesu w trybie autotermicznym (gdy surowiec jest podgrzewany w wyniku wydzielania ciepła podczas niecałkowitego utleniania węglowodorów), szybkości reakcji i braku konieczności stosowania katalizatora (jak w parze i reforming dwutlenku węgla).

Otrzymany gaz syntezowy nie jest dalej przetwarzanypodział na komponenty.

Metody termochemiczne zakładają oddziaływanie termiczne na gaz ziemny, powodując powstawanie nienasyconych węglowodorów (np. etylenu, propylenu). Realizacja procesu jest możliwa tylko w bardzo wysokich temperaturach (około 11 tys. stopni Celsjusza) i ciśnieniu kilku atmosfer.

Przetworzone produkty

Wiele osób kojarzy słowo „gaz” z paliwem i kuchenką gazową. W rzeczywistości zastosowanie jego składników jest bardziej rozbudowane:

• hel jest cennym surowcem wykorzystywanym w zaawansowanych technologiach, takich jak produkcja sprzętu medycznego i poduszek magnetycznych na długie podróże w transporcie publicznym, w budowie reaktorów jądrowych i satelitów kosmicznych;
• formaldehyd, jedna z pochodnych metanu, jest surowcem odgrywającym ważną rolę w produkcji tworzyw fenolowych (okładziny hamulcowe, kule bilardowe) oraz żywic, które są ważnym składnikiem materiałów konstrukcyjnych (sklejka, płyta pilśniowa), farby i lakiery oraz produkty termoizolacyjne;
• amoniak - stosowany w przemyśle farmaceutycznym (roztwory wodne), rolniczym (nawozy) i spożywczym (wzmacniacz smaku);
• etan jest surowcem, z którego produkowany jest polietylen;
• kwas octowy - szeroko stosowany w przemyśle tekstylnym;
• metanol jest paliwem do pojazdów.

Wydobycie i przetwarzanie gazu ziemnego - procesy,dzięki czemu efektywnie rozwijają się najważniejsze gałęzie przemysłu. Gaz dostarczany jest do odbiorcy końcowego po starannym przetworzeniu, jego zastosowanie znacznie poprawia warunki życia.