Виробництво та розподіл газу.Циклон

Як каталізатор використовують речовини, що не входять до складу
кінцевих продуктів хімічної реакції, але змінюють її швидкість. Каталізатори повинні мати такі властивості: високу активність й селективність по відношенню до даної реакції; високу хімічну стійкість по відношенню до
каталізаторної отрути; низьку температуру запалювання; термічну стійкість; підвищену теплопровідність; значний температурний інтервал роботи; високу механічну міцність; бути дешевими у використанні. Як каталізатори використовують платину, паладій та інші чисті метали або їх з'єднання, так як активність біметалевих каталізаторів вища.

Сучасні апарати для каталітичного очищення газів повинні мати високу продуктивність і забезпечувати безперервність процесу. Для каталітичного очищення газів використовуються різні за способом взаємодії з
каталізатором та функціональним призначенням апарати.

Термічне знешкодження газів грунтується на високотемпературному спалюванні горючих домішок, тобто окисленні знешкоджуваних
компонентів киснем. На процес термічного знешкодження впливають
температура, інтенсивність перемішування та час перебування газів в зоні реакції.Цей метод має широке розповсюдження, тому що відсутнє шлакове
господарство й стічні води, невеликі розміри установок, простота обслуговування, можливість автоматизації, висока ефективність знешкодженняпри низьких затратах коштів.При виборі термічного методу необхідно враховувати характер речовин, що утворюються під час реакції окислення. При спалюванні газів, що містять фосфор, галогени та сірку, утворюються продукти реакції, які за токсичністю в декілька разів перевищують вихідні газові викиди. Цей метод використовують для знешкодження викидів, які під дією високих температур не утворюють більше токсичних речовин. Необхідно також враховувати, що сполучення горючих речовин з киснем утворює вибухонебезпечну суміш, що характеризується верхньою та нижньою границями вибуху, які залежать від температури, тиску, концентрації інертних газів. Концентрація горючих речовин в суміші не повинна перевищувати 25% нижньої границі вибуху. Для запобігання утворення вибухонебезпечних сумішей концентрацію газових викидів зменшують додаванням повітря. При термічному знешкодженні парогазових викидів необхідно враховувати наявність в них речовин, що конденсуються (смола, гарячий пил). При транспортуванні таких газів може відбуватися самозапалення, що є причиною аварійних ситуацій.

              Одним із досконалих методів очищення газів від завислих частинок пилу й туману є електричне очищення, яке дозволяє вловити до 99% частинок. Пиловловлення в електрофільтрах є складним фізичним процесом, який включає в себе гравітаційне, інерційне, дифузійне та електростатичне осадження.

На вході в електрофільтр частинки пилу попадають в розподільчу
жалюзійну решітку, де на них діють сили інерції. Величина цих сил залежить від розмірів частинок, конструктивних параметрів жалюзійної решітки, а також швидкості газового потоку в апараті. На жалюзійній решітці
відбувається рівномірний розподіл газу по перерізу апарата.

Після виходу з розподільчої жалюзійної решітки на частинку починають діяти сили гравітації. У вертикальних електрофільтрах сили гравітації діють тільки до моменту її попадання в міжелектродний простір. В горизонтальних електрофільтрах дія сил гравітації є значною протягом всього часу їх переміщення в апараті. Величина сил гравітації визначається швидкістю та в'язкістю газового потоку, а також розмірами й густиною частинок пилу.

В міжелектродному просторі на частинку пилу одночасно діють електростатичні сили іонного вітру, а також сили турбулентної та теплової
дифузії. Величина електростатичних сил залежить від різниці потенціалів,
що подаються на коронувальний та осаджувальний електроди, конструкції
електрофільтрів, властивостей пилу, розміру частинок і параметів газового
потоку.

Розділ 4. Вплив виробництва газу

на стан атмосферного повітря

4.1. Технологічні схеми експлуатації родовищ.

В даний час виділяють 3 основних типи родовищ вуглеводневої сировини залежно від видів містяться в них корисних копалин. Спрощена класифікація, побудована за принципом «вид міститься корисної копалини - тип родовища», виглядає таким чином:

1) Газове родовище - газова поклад або сукупність газових покладів, приурочених до загального ділянці поверхні і підлеглих єдиної тектонічної структурі. У розрізі многозалежного родовища на одній площі є декілька газових покладів, розташованих одна під одною на різній глибині. Газові родовища розробляються без підтримки тиску, на природному режимі. Чисто газові родовища мають в складі газу 94-99% метану і незначна кількість етану, пропану; більш важкі вуглеводні присутні у вигляді слідів. У газі газових родовищ можуть спостерігатися домішки CO2, N2, H2S, He.

2) Газоконденсатне родовище (ГКР) - газоконденсатні поклади або декілька покладів - газоконденсатних або газоконденсатних + газових, приурочених до загального ділянці поверхні і єдиної тектонічної структурі. Деякі поклади можуть супроводжуватися нафтовою облямівкою непромислового значення. У разі многозалежних газоконденсатних родовищ у верхній частині розрізу, як правило, знаходяться скупчення газу, практично не містять газового конденсату (газові поклади). Склад пластового газу в різних ГКР сильно варіюється. Зазвичай, основним компонентом більшості таких родовищ є метан (70-90 про .%).. Крім того, в пластовому газі містяться важкі вуглеводні (від C5H12 до C20H42), сірководень, азот, вуглекислий газ, гелій. У конденсатах многопластових родовищ зверху вниз по розрізу зазвичай зменшується частка метанових і зростає концентрація ароматичних вуглеводнів. У процесі розробки газоконденсатних родовищ може істотно змінюватися фазовий стан пластових сумішей і, як наслідок цього, склад газу, що добувається. Якщо в газі міститься мало конденсату або запаси його невеликі, родовище може розроблятися як звичайне газове.

3) Газонефтеконденсатное родовище - газонефтеконденсатная поклад або комбінація газоконденсатних і нафтових покладів, останні - у вигляді самостійних скупчень або великих оторочек промислового значення. Можливі кілька варіантів розробки газонефтеконденсатних родовищ:

- Відбір в початковий період експлуатації тільки нафти (у цьому випадку надовго консервується газова частина родовища);

- Відбір головним чином газу (при цьому можуть відбуватися втрати нафти внаслідок розгазування та заповнення нафтою пір, раніше зайнятих газом);

- Одночасний відбір нафти і газу.

Технологічні схеми, які застосовуються при експлуатації родовищ, встановлюються проектом розробки. Принципи, застосовувані при видобутку газу і конденсату, в більшості випадків однакові і виглядають таким чином:

Технологічна схема розробки та промислової підготовки на газовому родовищі (покладу):

- Газ зі свердловин за системою шлейфів і колекторів надходить на Установку комплексної підготовки газу;

- На УКПГ газ проходить 2 стадії підготовки, а саме: очищення від механічних домішок і осушення;

- Далі газ очищений і осушене газ, подається в магістральний газопровід для транспортування споживачеві;

У ряді випадків відзначається наявність газового конденсату в газових покладах і газових родовищах в кількостях не перевищують 1 г./м3. Однак, незважаючи на відносно малий вміст при великих обсягах видобутку природного газу це призводить до значного вилучення газового конденсату.

Технологічна схема розробки та промислової підготовки на газоконденсатному родовищі (покладу):

- Газорідинна суміш по системі колекторів і шлейфів свердловин подається на УКПГ;

- Далі газорідинна суміш проходить через сепаратор, де відбувається поділ природного газу і рідини, а так само первинне очищення від механічних домішок;

- Після сепаратора газ подається спочатку на установки осушки, а потім в магістральний газопровід;

- Рідина після первинного сепаратора надходить на установки низькотемпературної сепарації, де з неї видаляється вода і залишок природного газу;

- Газовий конденсат далі іде або на переробку, або реалізується;

Основною особливістю розробки газоконденсатних родовищ є те, що облік кількості видобутої корисної копалини ведеться на виході з установок комплексної підготовки газу. Тобто вже після того, як відбулося розділення газорідинної суміші на вхідні в її склад частини.

Рисунок 4 - Пропонована технологічна схема з турбодетандерних агрегатів

1 - пробкоуловлювач; 2 - первинний сепаратор, 3 - апарат повітряного охолодження, 4 - тепло-обмінник «газ-газ», 5 - ежектор, 6 -низькотемпературний сепаратор; 7 - низькотемпературний роздільник; 8 - теплообмінник «газ-конденсат», 9 - роздільник; 10 - буферна ємність; 11 - насоси зовнішнього транспорту, 12 - детандер-компресор, 13 - трубний сепаратор

Рисунок 5 - Принципова технологічна схема установки виробництва метанолу

1 - реактор риформінгу, 2 - реактор синтезу; 3 - ректифікаційна колона; 4,5,6,7,8 - тепло-обмінники БТА, 9,10,11,12,13 - кожухотрубчасті теплообмінники; 14,15 - апарати повітряного охолодження; 16 - котел-утилізатор, 17 - барабан-сепаратор; 18,19,20 - сепаратори; 21,22,23 - технологічні ємності; 24 - компресор; 25,26,27 - насоси; 28 - димосос; 29 - блок підготовки води; 30 – деаератор

Початковою сировиною для виробництва метанолу є природний газ. В основі технології отримання метанолу лежать такі процеси:

- парова каталітична конверсія парогазової суміші під тиском 2,2 МПа при температурі 850 0С в присутності нікелевого каталізатора;

- рекуперація теплоти конвертованого газу з виробленням пари для технологічних потреб виробництва;

- охолодження і осушення конвертованого газу;

- компримування конвертованого газу на першій ступені стиснення до 4,55 МПа, циркуляційного газу після змішування зі свіжим на другому ступені стиснення до 5,0 МПа;

- синтез метанолу на низькотемпературному медьсодержащем каталізаторі СНМ-1 під тиском 5,0 МПа при температурі 220-280 ° С;

 - ректифікація метанолу-сирцю для отримання кінцевого продукту - метанолу, кон-центрації 93% мас.

4.2. Основні джерела утворення забруднюючих речовин при видобутку газу

У процесі освоєння газових родовищ найбільш активний вплив на природне середовище здійснюється в межах територій самих родовищ, трас лінійних споруд (у першу чергу магістральних трубопроводів), в найближчих населених пунктах (містах, селищах). При цьому відбувається порушення рослинного, грунтового і сніжного покривів, поверхневого стоку, зрізає мікрорельєфу. Такі порушення призводять до зрушень в тепловому і вологому режимах грунтової товщі та до істотної зміни її загального стану, що обумовлює активну, часто необоротне розвиток екзогенних геологічних процесів. Видобуток газу призводить також до зміни глибоко залягаючих горизонтів геологічного середовища.

Відбуваються незворотні деформації земної поверхні в результаті вилучення з надр нафти, газу і підземних вод, які підтримують пластовий тиск. У світовій практиці досить прикладів, які показують, як значним може бути опускання земної поверхні в ході тривалої експлуатації родовищ. Переміщення земної поверхні, що викликаються відкачування з надр води, нафти і газу, можуть бути значно більшими, ніж при тектонічних рухах земної кори.

Нерівномірно протікає осідання земної поверхні часто призводить до руйнування водопроводів, кабелів, залізних і шосейних доріг, ліній електропередач, мостів та інших споруд. Осідання можуть викликати зсувні явища і затоплення знижених ділянок територій. В окремих випадках, за наявності в надрах порожнеч, можуть відбуватися раптові глибокі осідання, які за характером перебігу і викликається ефекту мало відрізняються від землетрусів.

Підприємства з видобутку та переробки газу забруднюють атмосферу вуглеводнями, головним чином у період розвідки родовищ (при бурінні свердловин). Іноді ці підприємства, незважаючи на те, що газ екологічно чисте паливо, забруднюють відкриті водойми, а також грунт. (Див. додаток № 5)

Природний газ окремих родовищ може містити дуже токсичні речовини, що вимагає відповідного обліку при розвідувальних робіт, експлуатації свердловин та лінійних споруд

Забруднення приземного шару атмосфери при видобутку газу відбувається також під час аварій, в основному природним газом, продуктами випаровування нафти, аміаком, ацетоном, етиленом, а також продуктами згоряння.

Отже, порушення навколишнього середовища, обумовлені зміною інженерно-геологічної обстановки при видобутку газу, виникають, по суті, скрізь і завжди. Уникнути їх повністю за сучасних методах освоєння неможливо. Тому головне завдання полягає в тому, щоб звести до мінімуму небажані наслідки, раціонально використовуючи природні умови.

Підприємства паливо - енергетичного комплексу дають основну масу забруднювачів атмосфери, перенесення забруднювачів на десятки й сотні кілометрів - здійснюють повітряні маси. Із загальної кількості атмосферних забруднювачів 99.6% викидаються в природне середовище без очищення. Серед забруднюючих речовин промислового походження переважають вуглеводні, оксиди вуглецю і оксиди азоту.  Маса твердих забруднювачів атмосфери складає 1.2 млн. т. Середнє навантаження атмосфери забруднювачами по Україні - 4.6 т. На кожен квадратний кілометр з атмосфери випадає 20 т. забруднювачів.

Вода річок біля місць видобутку газу, особливо великих, сильно забруднена також фенолами, свинцем, цинком, міддю, амонієм, нафтою і нафтопродуктами, синтетичними поверхнево - активними речовинами. У цілому ряді населених пунктів вода має високий вміст заліза, марганцю, нафтопродуктів та аміаку.