Природные источники углеводородов

Природные источники углеводородов. Первичная обработка углеводородного сырья Выполнила ученица 10 «А» класса Двойнишникова Алиса

Основные источники углеводородов: Нефть Попутный нефтяной газ Природный газ Каменный уголь

Природный источник углеводородов Основные характеристики Нефть Многокомпонентная смесь, состоящая преимущественно из углеводородов. Углеводороды представлены в основном алканами, циклоалканами и аренами. Попутный нефтяной газ Смесь, состоящая практически только из алканов с длинной углеродной цепью от 1-6 углеродных атомов, образуется попутно при добыче нефти, отсюда и происхождение названия. Имеет место такая тенденция: чем меньше молекулярная масса алкана, тем его процентное содержание в попутном нефтяном газе выше. Природный газ Смесь, состоящая преимущественно из низкомолекулярных алканов. Основной компонент природного газа — метан. Его процентное содержание в зависимости от месторождения газа может быть от 75 до 99%. На втором месте по концентрации с большим отрывом — этан, еще меньше содержится пропана и т.д. Принципиальное отличие природного газа от попутного нефтяного заключается в том, что в попутном нефтяном газе намного выше доля пропана и  изомерных бутанов. Каменный уголь Многокомпонентная смесь различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Также в состав каменного угля входит значительное количество неорганических веществ, доля которых существенно выше, чем в нефти.

Переработка нефти Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты  отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения.

Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают (избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей). Подготовленная нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции: Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают (избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей). Подготовленная нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции: Ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40оС) Бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200оС) Лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250оС) Керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300оС) Дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300оС) Мазут (температуры кипения более 350оС)

Схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки

Переработка попутного нефтяного газа Существует несколько наиболее востребованных способов утилизации попутного нефтяного газа: Фракционный Сжигание ПНГ Закачка ПНГ в пласт

Фракционный способ. Данный метод переработки ПНГ представляет собой разделение газа на составляющие. В результате процесса получают сухие очищенные газы и широкую фракцию легких углеводородов: эти и другие продукты пользуются большой популярностью на мировом рынке. Существенный недостаток этой схемы – необходимость транспортировки сырья конечным пользователям по трубопроводу. Поскольку СУГ, ПБТ и ШФЛУ тяжелее воздуха, они обладают свойством накапливаться в низинах и образовывать взрывоопасные облака, которые при взрыве способны нанести значительные разрушения.

Сжигание попутного нефтяного газа Из-за сложностей переработки долгое время основным способом утилизации нефтяного газа являлось его сжигание на месте добычи. Этот метод приводит не только к безвозвратной потере ценного углеводородного сырья и к растрачиванию впустую энергии горючих компонентов, но и к серьезным последствиям для окружающей среды (тепловое загрязнение, выброс огромного количества пыли и сажи, заражение атмосферы токсичными веществами).

Закачка попутного нефтяного газа в пласт Поскольку попутный газ добывается в непосредственной близости от месторождения нефти, его можно использовать в качестве инструмента для повышения уровня отдачи пласта. Для этого осуществляется закачка ПНГ и различных рабочих жидкостей в пласт. По результатам практических измерений оказалось, что дополнительная добыча с каждого участка составляет 5-10 тысяч тонн в год. Такой способ утилизации газа все же предпочтительнее по сравнению со сжиганием. Кроме того, имеются современные разработки по увеличению его эффективности.

Переработка природного газа. Существуют следующие способы переработки газа: Физико-энергетический Химико-каталитический Термохимический

Физико-энергетический способ Физико-энергетические методы применяются для сжатия газа и разделения его на составляющие с помощью охлаждающих или нагревательных установок. Данная технология переработки природного газа чаще всего используется непосредственно на месторождениях. Изначально процесс сжатия и разделения осуществлялся при помощи компрессоров. На сегодняшний день успешно применяется менее затратное в финансовом плане оборудование – эжекторы и нефтяные насосы.

Химико-каталитический способ Химико-каталитический способ переработки природного газа подразумевает превращение метана в синтез-газ для его последующей переработки. Это возможно сделать тремя способами: паровой или углекислотной конверсией, парциальным окислением. Чаще всего используется метод парциального окисления метана.

Термохимический способ Термохимические способы подразумевают термическое воздействие на природный газ, в результате чего образуются непредельные углеводороды. Осуществление процесса возможно только при очень высоких температурах (около 11 тыс. градусов Цельсия) и давлении в несколько атмосфер.