Какие продукты получают из газа

Природный газ является ценным энергетическим сырьем для различных отраслей промышленности. Он состоит в основном из метана (до 98 %), его гомологов (этана, пропана, бутана), сернистых соединений, углекислого газа, азота и, в небольшом количестве, меркаптанов (слабых кислот). В некоторых месторождениях газа присутствует гелий.

Основная продукция из природного газа — это сырье для энергетики. Почти 40 % переработанного природного газа сжигается на электростанциях. Еще около 30% используется в металлургической промышленности. Примерно по 4% объемов добываемого природного газа применяется для отопления жилых зданий, промышленных предприятий и бытовых нужд населения, на цементных предприятиях, строительстве, в сельском хозяйстве, производстве медикаментов. В США на нужды энергетики и тяжелой промышленности и в качестве бытового топлива используется 98% газа.

В зависимости от содержания в природном газе тяжелых углеводородов, он считается «сухим» (пропан, бутан и пр. менее 50 г/м. куб) или «жирным». Сухой газ легче воздуха, он транспортируется по газопроводам на дальние расстояния. В настоящее время этот самый дешевый способ доставки энергетического сырья потребителю. Для экономики газодобывающих стран экспорт природного газа является важной статьей дохода. Именно сухой газ применяется в качестве топлива.

На компрессорных станциях сухой природный газ сжимается до 200 атм и охлаждается до -162 оС. Такой продукт называется компримированным природным газом. Его можно хранить в жидком виде в подземных хранилищах и использовать для сглаживания пиков потребления сырья в холодной период года. Транспортировка его производится в специальных криоцистернах, чаще всего морским путем, танкерами-газовозами.

Компримированный природный газ является стратегическим энергетическим сырьем на мировом рынке. Его удобно перевозить в районы, отстоящие на десятки тысяч км от мест добычи. По оценкам аналитиков до 2020 года 35% переработанного природного газа в мире будет доставляться заказчику в виде компримированного газа. В настоящее время наметились перспективы применения его в качестве топлива для автотранспорта. Ведущие автоконцерны уже выпускают автомобили, работающие на компримированном газе.

По количеству тяжелых фракций в составе добываемого природного газа различают чисто газовые месторождения (содержащие сухой газ) и газоконденсатные (с большей долей тяжелых гомологов метана). Еще в начальный период переработки природного газа из него выделяют водород, сернистые соединения и сухую серу, имеющие применение во многих отраслях экономики. Ценным сырьем для нефтехимии являются тяжелые углеводороды. В процессе технологической переработки из них получают следующие виды продукции:

• сжиженный углеводородный газ (СУГ);
• различные виды растворителей;
• водород, аммиак, метанол, формальдегид, сажа;
• уксусная кислота;
• синтетические красители;
• пластмассы;
• газы, используемые для консервации сельскохозяйственной продукции и при производстве медикаментов.

Многие газовые месторождения содержат гелий. Этот ценный инертный газ востребован во многих отраслях экономики. Наиболее богатые районы добычи гелия находятся в США и в России (Восточно-Европейские и Сибирские газоносные регионы).

Высокомолекулярные углеводороды являются основой получения СУГ, который применяется вместо бензина для автотранспорта, используется в качестве топлива в быту и промышленности.

Имеются технологии GTL («газ в жидкость»), позволяющие получить высококачественное автомобильное и авиационное топливо СЖТ (синтетическое жидкое топливо). Такие установки на природном газе действуют в Катаре, Малайзии и в ЮАР, однако, чаще всего, сырьем для них является попутный нефтяной газ. Некоторые фирмы в РФ начали выпуск блочных мобильных комплексов по переработке природного газа с использованием технологии GTL.

Если статья оказалась полезной, в качестве благодарности воспользуйтесь одной из кнопок ниже – это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее. Спасибо!

Одна из самых удивительных вещей в окружающем нас современном мире — то, что он в значительной мере сделан из… газа! Да-да, того самого, про который мы привыкли думать, что он способен только гореть в плите на кухне. На самом деле, экраны телефонов и телевизоров, краски и пластиковые контейнеры для еды, аппараты МРТ и спутниковые антенны — всё это (по крайней мере частично) когда-то было газом!

Природный газ – это сложная смесь, максимальную пользу из которой можно извлечь, только разделив. В быту для таких целей мы можем использовать что-то вроде сита, на котором останется только крупное, а мелкое пройдёт дальше. У газа эти части называются фракциями, и разделить их вовсе не так просто.

Основное вещество природного газа – метан, его больше всего, от 85 до 88%, остальные 12-15% — ценные примеси, которые и требуется отделить. Кстати, гигантские и суперсовременные заводы для этого строятся сейчас в Ленинградской области, под Усть-Лугой, и вблизи города Свободный к северу от Благовещенска. Площадь Амурского завода 800 гектаров, больше 1100 футбольных полей. Здесь будет 6 технологических линий, сложнейшее оборудование, полный цикл переработки. Высота одной из колонн, деметанизатора, 87 метров. Это практически 30-этажный дом.

Сначала смесь, добытую из земли, очищают от воды, чтобы даже мельчайшие капли потом, замерзая при сверхнизких температурах, не повредили оборудование. Процесс вообще предстоит очень серьёзный.

Ближайшая бытовая аналогия для процесса разделения газов – это обычный химический перегонный аппарат. В народе известный также как самогонный. Конечно, чтобы проделать тоже самое с газом бытовых температур не достаточно. Нужен, в частности, экстремальный холод.

Компоненты природного газа имеют разную температуру перехода из летучего состояния в жидкое. Внизу самой большой колонны, того самого деметанизатора, всего +10-20 градусов, это оптимально, чтобы отделить углеводородные компоненты (пентан, гексан, бутан, пропан, этан). В верхней части, наоборот, создают холод в -110. При этой температуре смесь метана, азота и гелия перекачивается в соседнюю установку, деазотирования. В ней мороз становится ещё крепче. Температуру понижают до -162, чтобы метан превратился в жидкость. Оставшиеся компоненты охлаждают ещё — до -196 – тут сдаётся азот, и самым последним обработку холодом не выдерживает и сжижается гелий. Ему нужна температура -269 градусов Цельсия.  

Такие условия надо ещё и поддерживать во время хранения и транспортировки — поэтому используются специальные изолированные контейнеры. И превращения газа на этом только начинаются! Гелий, больше знакомый нам по праздничным шарам, в жидком виде используют при производстве аппаратов МРТ, ЖК-экранов, оптоволокна, полупроводников, спутниковых антенн, авиационного титана. Пропан нужен для производства красок. Из этана и пентан-гексановой смеси делают полимеры и пластики, а из бутана — даже пищевые добавки.

Нам трудно представить, как газ, пусть даже из жидкого состояния может превратиться во что-то твёрдое. Этот процесс называется полимеризация, эту «магию» в ежедневном режиме творит с газом химическая промышленность. 

Так что практически всё пластиковое, что есть сейчас вокруг вас, в прошлом было газом! Конечно, он — прежде всего его метановая, пропановая и бутановая фракции — как и раньше, важен в качестве топлива. И всё больше автовладельцев экономят существенные деньги, переводя свои машины на дешёвый газ (особенно метан). 

Салават Сайфуллин, таксист из Томска, рассказывает, что когда ездил в отпуск в Крым, специально прокладывал маршрут через метановые заправки. Дорогу это удлинило, но экономия всё равно оказалась двукратной по сравнению с бензином. Константин Молодцов, который уже 17 лет переводит автомобили на газ, приводит примерные расчёты.    

Команде Константина, кстати, приходилось переводить на газ не только машины, но и как-то раз даже судно на воздушной подушке. В мире есть и большие газовые корабли. К примеру, финский паром Викинг Грейс. 12-палубный гигант, вмещает до 2800 пассажиров и до 550 автомобилей. Без дозаправки может провести в море до 3 суток.

На газовом топливе ездят даже поезда. На Байкало-Амурской магистрали, где много не электрифицированных участков, затяжных подъёмов и спусков, очень оценили газотурбовоз. Он проходит до 900 км на одной заправке, и при этом может тянуть до 170 вагонов! В общем, о чудесах, связанных с газом, мы в ближайшее время явно будем слышать всё чаще — и далеко не всегда он будет выступать тем, что просто греет чайник на нашей кухне.

Благодарим за помощь в съёмке сюжета:

• Химический факультет МГУ за профессионализм и помощь в организации съёмок

• Выставку достижений народного хозяйства за приятную атмосферу и помощь в организации съёмок

Полный выпуск «Чуда техники с Сергеем Малозёмовым» от 29 ноября доступен по ссылке

Все полные выпуски программы «Чудо техники» находятся здесь

Разработка месторождений началась с середины прошлого века. Потенциал газа оценили по достоинству и теперь используют в различных отраслях производства. Проведенная переработка природного газа решает проблему с очисткой и расширяет области применения высококалорийного продукта после транспортировки.

Происхождение и состав сырья

Объяснить происхождение газа пока не удалось. Ученые выдвигают предположения, и основной спор ведется между двумя популярными теориями.

Согласно первой в океан, расположенный на месте материков, попадали живые организмы. В процессе гибели и разложения накапливались огромные массы. По мере погружения происходило воздействие высоких температур и давления. Соединение с водородом привело к появлению углеводорода.

Второе предположение говорит о геологических процессах, связанных с перепадами давления. Углеводороды скапливаются на глубине с меньшим уровнем и образуют месторождения. Основной состав газа включает:

• метан и бутан;
• пропан и этан;
• водородные и углеродные соединения;
• гелий и азот;
• разнообразные примеси.

Сырье в месторождении находится в газообразном состоянии. Газ можно обнаружить в нефти и воде. Природный продукт абсолютно без запаха, придание аромата происходит после переработки и одорации.

Добыча газа

При разработке нефтяных скважин нередко получали газ, считавшийся побочным продуктом. Залежи сырья располагаются в пористых горных породах и пустотах на глубине до 10 тысяч метров.

1. Предстоящая добыча газа начинается с геолого-разведочных работ. Потребуется найти место залегания, определить объем и глубину.
2. Устанавливается скважина, и производится бурение. Современные методы позволяют дойти до 12 километров. При разработке нефтяного пласта первоначально откачивают газ.
3. Крупные месторождения, предполагающие длительную эксплуатацию (до 10 лет), приведут к строительству предприятий по очистке и переработке. Это сокращает расходы на перевозку.
4. Малый объем примесей приведет к немедленной транспортировке. На специализированном предприятии происходит глубокая переработка и получение полезных компонентов.

Для перевозки проще использовать трубопровод. Газ перемещается под давлением и расходы минимальны. Специализированные танкеры сумеют доставить продукт в сжиженном виде при соблюдении определенных условий.

Значение переработки

Разведка, установка скважин и добыча превращаются в первые этапы. Возникает острая необходимость произвести первичную очистку непосредственно на месте.

Особенно важно отделить соединения серы. В дальнейшем она смешивается с водородом и найдет применение в химической отрасли. Полнейшая очистка пройдет на предприятиях, занимающихся переработкой газа. Применяемые технологии позволяют не наносить вреда окружающей среде. Выделенные продукты переработки востребованы в других отраслях.

Принцип работы заводов по переработке

Специализированные комплексы перерабатывают газ с определенной целью. Конечный продукт должен полностью очиститься от примесей и нужно постараться извлечь больше полезных элементов.

Крупное производство уделяет особое внимание минимализации затрат. Однако это не должно привести к нарушению экологического баланса. Вторичное сырье будет высококачественным и недорогим.

Действующие способы

Если нефть нуждается в обязательной очистке и подготовке, газ нередко попадает в трубопровод незамедлительно. На предприятии выбирают способы переработки, соответствующие составу сырья:

• задействуют физические и энергетические методы;
• проводят химические и каталитические реакции;
• используют термохимический процесс.

Действующие варианты проверены временем и отвечают уровням безопасности. С помощью вторичной переработки происходит окончательная очистка газа от примесей.

Физическая переработка

Основа метода базируется на физических и энергетических характеристиках газа. В начале процесса происходит нагрев, и изменяется состав сырья. Удается на месте разработки избавиться от примесей.

Нагрев приводит к последующему охлаждению. Вместо компрессоров стали устанавливать нефтяные насосы и эжекторы, удешевляющие очистку и разделение.

Использование химических реакций

Химико-каталитическое воздействие приведет к выбору метода. Применяют углекислотную или паровую конверсию или парциальное окисление.

Последняя схема переработки получила приоритет. Отпадает необходимость в катализаторе, и увеличивается скорость реакции. Термохимический режим связан с тепловыделением, происходящим из-за неполного окисления углеводородов.

Минус заключается в поднятии температуры до 11 тысяч градусов и необходимости выдерживать давление в 3 атмосферы. В результате переработки возникает синтезированный газ, нераспадающийся на элементы.

Транспортировка природного газа

Предстоящая транспортировка газа по газопроводу или с помощью танкера должна произойти после предварительной подготовки. Следует изучить состав и избавиться от вредных элементов.

Пары воды конденсируются и накапливаются в местах изгиба трубопровода. Сера приводит к преждевременной коррозии. Азотные устройства помогут создать инертную среду и ускорить скорость прохождения.

При подготовке используется несколько схем. Рядом с месторождением происходит первичная очистка и сушка в абсорбционных колоннах. Отделение гелия и сероводорода производится на специализированном предприятии.

По газопроводу

Сечение газопровода доходит до 1.4 метра. Потребуется выдерживать определенное давление, доходящее до 75 атмосфер. Продвижение на удаленное расстояние приведет к потере энергии.

Исправить ситуацию сумеют компрессорные станции. Давление доходит до 120 атмосфер с дальнейшим охлаждением. Строительство и обслуживание требует вложения средств, однако метод наиболее рентабельный и позволяет не завышать цену газа.

С помощью танкеров

В последние годы построены терминалы, способствующие перевозке газа в специальных танкерах-газовозах. В судне устанавливают изотермические емкости, и снижают температуру до минус 60 градусов, необходимых для транспортировки в сжиженном состоянии.

Газопровод протягивают от месторождения к морскому побережью. В терминале осуществляется сжижение и закачка. Вместимость судна варьируется от 150 до 250 тысяч кубометров.

Высокие расходы неизбежны, поскольку необходимо создать налаженную инфраструктуру. Есть немало плюсов. Уровень безопасности выше, учитывая сжиженное состояние. Метод транспортировки экономичный, если потребитель находится на расстояния свыше 2000 километров.

Другие методы

Перевозка газа производится в железнодорожных цистернах в сжиженном виде. Планы перевозить сырье на дирижаблях пока не нашли применения. Транспортировка в газогидратном состоянии нуждается в доработке.

Продукты и переработки и применение

Чистый газ занимает объем до 80 процентов. Отличный источник топлива особенно востребован в зимний период. Полученные основные продукты химической переработки помогут создать ценную продукцию.

1. Производным компонентом метана станет формальдегид. Нашел применение в строительстве, мебельном производстве, медицине и косметологии. Производят теплоизоляцию, антисептики, фанеру и плиты.
2. Аммиак востребован в качестве сельхозудобрения. Нужен в пищевой промышленности и при разработке лекарственных препаратов.
3. Смолы способствуют созданию красителей и лака, применяемых в строительстве.
4. Инертный гелий нужен для спутников, ядерных реакторов, медицинских изделий и проведения геологоразведки.
5. Производство краски, каучука и полиуретана нуждается в анилине.
6. Метанол становится топливным элементом и растворителем.
7. Кислоты применяют в кулинарии, легкой и текстильной промышленности.
8. Изготовление пластмассовых изделий не обойдется без включения этилена, созданного после соединения с этаном.

Методы переработки делают добычу газа выгодной, поскольку технологии позволяют извлечь все ценные компоненты. Отрасли экономики получают качественное сырье по низкой себестоимости.

Заключение

В плане экологии газ остается самым чистым видом топлива. Во время сгорания выброса вредных веществ практически не происходит. Создание парникового эффекта больше связано с другими источниками. Обойтись без переработки сырья невозможно. Первичное очищение проходит на месте разработки. Это уберегает трубопровод от разрушения и способствует отделению полезных элементов. На специализированных предприятиях сумеют окончательно синтезировать продукт. Отходы отсутствуют, поскольку выделенные элементы нужны в других отраслях и пользуются необычайным спросом.