Утилизация факельных газовых выбросов

Блок каталитической очистки газа от газовых примесей Блок низкотемпературной каталитической конверсии в метан Блок высокотемпературной каталитической конверсии метана Блок метанирования

Известно, что добываемый природный горючий газ обычно включает в качестве примесей совокупно или в отдельности соединения H₂S, NO₂, CO₂, CH₄ и другие, которые при сгорании газа в промышленных или бытовых установках образуют ряд вредных и токсичных соединений, попадающих в атмосферу с газовыми выбросами и оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. В не меньшей степени подобное воздействие на окружающую среду оказывают и примеси, которые находятся в отработанных газовых выбросах, попадающих в атмосферу из двигателя внутреннего сгорания транспортных средств. Для уменьшения этого нежелательного воздействия на окружающую среду природный газ до сжигания предварительно очищают от упомянутых примесей либо ведут обработку уже отработанных газовых выбросов перед выводом их в атмосферу.

Факельными газовыми  выбросами называются кратковременные выбросы вредных газов под высоким давлением в атмосферу. Механизм действия факельного газового  выброса основан на дальнобойности свободной затопленной струи и эжекционном вовлечении этой струей окружающего воздуха.

Одним из наиболее характерных примеров факельных газовых  выбросов могут служить организованные и аварийные выбросы природного газа на газоперекачивающих компрессорных станциях нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), газораспределительных станциях (ГРС) или газораспределительных пунктах (ГРП), а также на тепловых электрических станциях (ТЭС).

В настоящее время в России попутный газ сжигается на факелах в основном на малодебитных месторождениях нефти с ресурсами попутного газа от 5 млн. до 50 млн.м³/год. Такие месторождения составляют, примерно, 70% всех нефтяных месторождений России и на них сгорает на факелах около 20 млрд. м³ попутного газа. Одним из основных направлений в решении коммерческой утилизации факельных газовых выбросов  является переход к разработке и изготовлению в заводских условиях небольших модульных газоперерабатывающих установок (минизаводов), работающих по упрощенной схеме переработки попутного газа с выделением широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) с их доставкой на крупные газофракционирующие установки газоперерабатывающих заводов с получением конечных товарных продуктов жидких углеводородов (пропан - бутана, бензина, дизельного топлива). Факельные газовые выбросы, которые на протяжении десятилетий попадают  в атмосферу,  могли бы использоваться с огромной экономической выгодой. Утилизация  газовых выбросов могла бы привести к решению множества проблем, в частности, к улучшению экономической ситуации, учитывая тенденции роста мировых газовых цен.

Таким образом, коммерческая утилизация факельных газовых выбросов на нефтяных и газовых месторождениях требует технико-экономического аудита каждого месторождения с дальнейшей разработкой и реализацией эффективного способа утилизации факельных газовых выбросов  данного месторождения.

Существует несколько путей утилизации газовых выбросов и попутного газа:
• Применение небольших газовых турбогенераторов для производства электроэнергии и ее последующая продажа на энергетическом рынке. Попутный газ является природным газом, растворенным в пластовой нефти в нефтяном коллекторе. При добыче нефти попутный газ можно улавливать и направлять на перерабатывающую газовые выбросы  установку для последующего сбыта. В этом случае он используется в качестве топлива для небольших турбогенераторов при производстве электроэнергии.
• Консервация газовых выбросов. Сохранение отработанных газовых выбросов  для переработки на установках, предназначенных для природного газа. Один из наиболее перспективных вариантов такой переработки – конверсия газовых выбросов  в жидкие углеводороды (GTL).
• Повторная закачка газовых выбросов в нефтяной коллектор для повышения нефтеотдачи пласта. Этот вариант заключается в повторном нагнетании отходящего газа в пласт для поддержания пластового давления при добыче. Повторная закачка газовых выбросов используется в качестве вторичного механизма, для которого необходима очистка и компримирование газа. Это требует дополнительных расходов, но в то же время продлевает срок эксплуатации нефтяного месторождения. Таким образом, газовые выбросы  можно многократно использовать в течение всего периода активной эксплуатации нефтяного месторождения.

Необходимость утилизации газовых выбросов с помощью методов, отличающихся от простого сжигания газовых выбросов  в факелах, заключается в следующем:
1. Сжигание газовых выбросов  в факелах и выброс дымовых газов в атмосферу потенциально опасны для здоровья, так как в результате сжигания газа в воздухе образуются токсичные вещества, которые адсорбируются растениями и могут попасть в пищевую цепь.
2. В экологическом отношении сжигание газовых выбросов  имеет такие последствия, как глобальное потепление, кислотные осадки и изменение климата. Газовые выбросы диоксида углерода и факельных газов способствуют усилению парникового эффекта и глобальному потеплению.
3. Затрачиваются ценные не возобновляемые ресурсы.

Предлагаемый процесс каталитической утилизации газовых выбросов  предназначен для переработки отходящих углеводородных газов (С₂ – С₆), сжигаемых на факелах.

Процесс обеспечивает переработку газовых выбросов, содержащих вредные примеси углерода, азота и сернистых соединений. В процессе переработки углеводородных газовых выбросов  получают топливный газ (метан) или технический водород.

Процесс каталитической утилизации факельных газовых выбросов обеспечивает решение экологических проблем и коммерческое использование переработанных  газовых выбросов. Процесс утилизации факельных газов нефтеперерабатывающих предприятий и нефтепромыслов включает следующие технологические стадии:

• каталитическая очистка газовых выбросов от примесей углерод-, азот- и серосодержащих соединений (при необходимости);
• каталитическая низкотемпературная конверсия углеводородов в метан (топливный газ) с выходом конечного продукта 98÷99% об.
  (давление - до 2,0 МПа, температура - 350° ÷ 380°С);
• каталитическая высокотемпературная конверсия метана с получением водорода и оксида углерода;
  (давление - до 2,0 МПа, температура - 700° ÷ 800°С);
• каталитическое метанирование оксида углерода;
• мембранное или короткоцикловое разделение водорода и метана.

В зависимости от конкретных условий и требований Заказчика технология процесса каталитической  утилизации факельных газовых выбросов  может быть разработана по вариантам:

• получение только метана из газовых выбросов  (топливного газа);
• получение технического водорода и метана из газовых выбросов.

Предлагаемый процесс каталитической утилизации газовых выбросов обеспечивает повышение технико-экономических показателей нефтеперерабатывающих предприятий и нефтепромыслов и улучшение экологической обстановки в регионе в целом.

Стоимость работы зависит от объема и состава нейтрализуемых газов.