روش‌شناسی برای محاسبه انتشار مواد مضر به اتمسفر در طی احتراق گازهای نفتی مرتبط در تأسیسات فلر. گازهای نفتی مرتبط مرجع

ترکیب بندی

گاز نفتی مرتبط مخلوطی از گازهای آزاد شده از هیدروکربن‌ها در هر حالت فازی متشکل از متان، اتان، پروپان، ایزوبوتان و بوتان است که حاوی مایعات با وزن مولکولی بالا محلول در آن (از پنتان‌ها و بیشتر در رشد سری همولوگ) است. ترکیبات مختلف و حالت فاز ناخالصی ها.

ترکیب تقریبی APG

اعلام وصول

APG یک جزء هیدروکربنی ارزشمند است که از مواد معدنی استخراج شده، حمل و نقل و فرآوری شده حاوی هیدروکربن در تمام مراحل چرخه عمر سرمایه گذاری تا فروش محصولات نهایی به مصرف کننده نهایی آزاد می شود. بنابراین، یکی از ویژگی های منشأ گاز نفتی همراه این است که در هر مرحله از اکتشاف و تولید تا فروش نهایی، از نفت، گاز، (سایر منابع حذف شده است) و در فرآیند فرآوری آنها از هر حالت محصول ناقص آزاد می شود. به هر یک از محصولات نهایی متعدد.

یک ویژگی خاص APG معمولاً سرعت جریان ناچیز گاز حاصل از 100 تا 5000 است. nm³ / ساعت. محتوای هیدروکربن های СЗ + می تواند در محدوده 100 تا 600 متغیر باشد g/m³. در عین حال، ترکیب و مقدار APG یک مقدار ثابت نیست. هر دو نوسانات فصلی و یک بار امکان پذیر است (تغییر مقدار طبیعی تا 15٪).

گاز حاصل از اولین مرحله جداسازی معمولاً مستقیماً به کارخانه فرآوری گاز ارسال می شود. هنگام تلاش برای استفاده از گاز با فشار کمتر از 5، مشکلات قابل توجهی ایجاد می شود بار. تا همین اواخر، در بیشتر موارد چنین گازی به سادگی شعله ور می شد، با این حال، در حال حاضر، به دلیل تغییر در سیاست دولت در زمینه استفاده از APG و تعدادی از عوامل دیگر، وضعیت به طور قابل توجهی در حال تغییر است. مطابق با فرمان شماره 7 دولت روسیه مورخ 8 ژانویه 2009 "در مورد اقداماتی برای تحریک کاهش آلودگی هوای اتمسفر توسط محصولات حاصل از احتراق گازهای نفتی مرتبط در کارخانه های شعله ور"، یک شاخص هدف برای شعله ور شدن گازهای نفتی همراه تعیین شد. بیش از 5 درصد از مقدار گاز نفتی مرتبط با گاز تولیدی نفت. در حال حاضر به دلیل عدم وجود ایستگاه های اندازه گیری گاز در بسیاری از میادین نمی توان حجم تولید، مصرف و مشعل را تخمین زد. اما طبق برآوردهای تقریبی حدود 25 است میلیارد متر مکعب.

راه های دفع

راه های اصلی استفاده از APG عبارتند از پردازش در کارخانه فرآوری گاز، تولید برق، احتراق برای نیازهای خود، تزریق مجدد به مخزن برای تحریک بازیافت نفت (روش بالابر گاز).

فناوری استفاده از APG

مشکل اصلی در استفاده از گاز همراه، محتوای بالای هیدروکربن های سنگین است. تا به امروز، چندین فناوری وجود دارد که با حذف بخش قابل توجهی از هیدروکربن های سنگین، کیفیت APG را بهبود می بخشد. یکی از آنها تهیه APG با استفاده از گیاهان غشایی است. هنگام استفاده از غشاها، تعداد متان گاز به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، ارزش حرارتی خالص (LHV)، معادل حرارتی و دمای نقطه شبنم (هم برای هیدروکربن ها و هم برای آب) کاهش می یابد.

گیاهان هیدروکربنی غشایی می توانند به طور قابل توجهی غلظت سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن را در جریان گاز کاهش دهند، که به آنها اجازه می دهد تا برای تصفیه گاز از اجزای اسیدی استفاده شوند.

طرح

طرح توزیع جریان گاز در ماژول غشایی

با طراحی خود، غشای هیدروکربنی یک بلوک استوانه ای با خروجی های نفوذ، گاز محصول و ورودی APG است. در داخل بلوک یک ساختار لوله‌ای از یک ماده انتخابی وجود دارد که فقط به انواع خاصی از مولکول‌ها اجازه عبور می‌دهد. طرح کلیجریان داخل کارتریج در شکل نشان داده شده است.

اصل عملیات

پیکربندی نصب در هر مورد به طور خاص تعیین می شود، زیرا ترکیب اصلی PNG می تواند بسیار متفاوت باشد.

نمودار نصب در پیکربندی اولیه:

طرح فشار برای درمان APG

جاری

کمیته ایالتی فدراسیون روسیه
حفاظت از محیط زیست

روش
محاسبه انتشار مواد مضر در جو
هنگام شعله ور شدن گازهای نفتی مرتبط

تاریخ معرفی 1998-01-01

توسعه یافته توسط موسسه تحقیقاتی حفاظت از هوای جوی

تایید شده به دستور کمیته دولتی فدراسیون روسیه برای حفاظت از محیط زیست (تاریخ 8 آوریل 1998 N 199)

معرفی شده از 01.01.98 برای یک دوره پنج ساله برای کاربرد عملیهنگام محاسبه و ارزیابی انتشار آلاینده ها در جو

1. معرفی

1. معرفی

1.1. ارائه سند:

(1) مطابق با قانون فدراسیون روسیه "در مورد حفاظت از محیط زیست" به منظور به دست آوردن داده هایی در مورد انتشار آلاینده ها از شعله ور شدن گازهای نفتی مرتبط.

(2) یک روش برای محاسبه پارامترهای انتشار آلاینده از تاسیسات مشعل در انواع مختلف ایجاد می کند.

(3) برای تأسیسات مشعل که مطابق با کدهای طراحی قابل اجرا عمل می کنند، اعمال می شود.

1.2. توسعه دهندگان سند: Cand. فیزیک - ریاضی علوم Milyaev V.B., Ph.D. geogr. علوم Burenin N.S., Ph.D. فیزیک - ریاضی علوم Eliseev V.S., Ph.D. فیزیک - ریاضی علوم Ziv A.D., Ph.D. فن آوری علوم Gizitdinova M.R., Ph.D. فن آوری Sciences Turbin A.S.

2. پیوند به اسناد هنجاری

2.1. قوانین طراحی و عملکرد ایمن سیستم های شعله ور تایید شده توسط Gosgortekhnadzor روسیه مورخ 21 آوریل 1992 *1).
______________
* در قلمرو فدراسیون روسیه"قوانین عملکرد ایمن سیستم های شعله ور" تصویب شد. فرمان نظارت فدرال معدن و صنعت روسیه مورخ 10.06.03 N 83. - به "CODE" توجه کنید.

2.3. OND-86. روش محاسبه غلظت مواد مضر موجود در انتشارات شرکت ها در هوای جوی.

3. مفاهیم و تعاریف اساسی

3.1. کارخانه شعله ور - وسیله ای برای سوزاندن در فضایی که برای استفاده در آن نامناسب است اقتصاد ملیگاز نفتی مرتبط (APG)؛ تنها منبع آلودگی هوا است.

3.1.1. واحد شعله ور بلند - واحدی که در آن APG تحت فشار از طریق پشته فلر عمودی (لوله) به ارتفاع 4 متر یا بیشتر به منطقه احتراق عرضه می شود.

3.1.2. کارخانه شعله ور افقی - انبار باز با عرضه گاز نفتی مرتبط تحت فشار به منطقه احتراق از طریق پشته فلر افقی (لوله). طراحی انبار خروج مشعل در حال سوختن را با زاویه 45 درجه به اتمسفر تضمین می کند.

3.2. محصولات احتراق گازهای نفتی مرتبط با خروج از واحد فلر و همچنین اجزای نسوخته، منبع بالقوه آلودگی محیطی با مواد مضر هستند.

ویژگی های کمی و کیفی انتشار مواد مضر بر اساس نوع و پارامترها تعیین می شود. گیاه شعله ورو ترکیب APG شعله ور.

3.3. طراحی تاسیسات فلر مرتفع و افقی احتراق بدون دوده گاز نفتی مرتبط را زمانی که الزامات تعیین شده توسط "قوانین طراحی و عملکرد ایمن سیستم های مشعل" برآورده می شود، تضمین می کند. Gosgortekhnadzor فدراسیون روسیه در تاریخ 21 آوریل 1992 شرط زیر است: سرعت خروج گاز احتراق باید از 0.2 سرعت انتشار صدا در گاز تجاوز کند.

3.4. برای ارزیابی حداکثر غلظت سطحی آلاینده ها در اتمسفر، که منبع آن تاسیسات فلر هستند، این روش محاسبه پارامترهای زیر را فراهم می کند:

- قدرت انتشار مواد مضر؛

- نرخ جریان مخلوط گاز منتشر شده در جو؛

- ارتفاع منبع رهاسازی از سطح زمین؛

- میانگین نرخ ورود مخلوط گاز به اتمسفر؛

- دمای مخلوط گاز منتشر شده در جو.

4. داده های اولیه

4.1. ویژگی های طراحی واحد شعله ور

- قطر نازل خروجی، متر؛

- ارتفاع پشته فلر (برای نصب فلرهای بلند)، m.

- فاصله از نازل خروجی تا سطح زمین (برای نصب فلر افقی)، m.

(> 0 برای لوله هایی که بالاتر از سطح زمین گذاشته شده اند<0 в противном случае);

- فاصله از نازل خروجی تا دیوار انبار مقابل (برای نصب فلر افقی)، m.

4.2. ویژگی های اندازه گیری شده

4.2.1. جریان حجمی (m/s) APG شعله‌ور شد.

4.2.2. سرعت خروجی APG U، m/s.

4.2.3. ترکیب APG سوخته (% vol):

- متان؛

- اتان؛

- پروپان؛

- بوتان؛

- پنتان؛

- هگزان؛

- هپتان؛

- نیتروژن؛

- دی اکسید کربن ؛

- سولفید هیدروژن (و/یا مرکاپتان ها).

5. ارزیابی عملکرد کارخانه فلر

5.1. سرعت جریان حجمی (m/s) و سرعت خروجی U (m/s) گاز نفتی مرتبط با شعله‌ور شدن در یک کارخانه فلر به صورت تجربی اندازه‌گیری می‌شود یا در غیاب اندازه‌گیری‌های مستقیم، با فرمول محاسبه می‌شود:

که در آن U میزان خروجی APG از نازل خروجی واحد فلر، m/s (طبق نتایج اندازه گیری) است.

- قطر نازل خروجی، متر (با توجه به داده های طراحی واحد شعله ور).

در صورت عدم اندازه گیری مستقیم، سرعت خروجی U مطابق با "قوانین طراحی و عملکرد ایمن سیستم های مشعل" در سال 1992 برابر با

با تنظیم مجدد ثابت:

برای ترخیص های دوره ای و اضطراری:

سرعت انتشار صوت در APG که مطابق ضمیمه G محاسبه شده است، کجاست.

5.2. دبی جرمی (کیلوگرم در ساعت) گاز تخلیه شده در کارخانه شعله ور با فرمول محاسبه می شود:

که در آن - چگالی APG، کیلوگرم بر متر، (به صورت تجربی اندازه‌گیری شده، یا محاسبه شده از کسر حجمی (% حجم) و چگالی (کیلوگرم بر متر) اجزاء - به پیوست A مراجعه کنید).

5.3. سرعت جریان حجمی محصولات احتراق خروجی از واحد شعله ور، (m/s):

نرخ جریان حجمی (m/s) APG شعله ور شده در فلر، با فرمول (5.1.1) محاسبه شده کجاست.

- حجم محصولات احتراق (m / m) که طبق فرمول 3 ضمیمه B محاسبه می شود.

- دمای احتراق، طبق بند 8.3 محاسبه می شود.

6. محاسبه قدرت انتشار مواد مضر به جو

6.1. محاسبه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی گازهای نفتی مشعل شده

6.1.1. محاسبه چگالی، کیلوگرم بر متر (فرمول 1 پیوست A).

6.1.2. محاسبه وزن مولکولی مشروط، کیلوگرم بر مول (فرمول 2 پیوست A).

6.1.3. محاسبه محتوای جرمی عناصر شیمیایی (% وزنی) در APG (فرمول 3 و 4 پیوست A).

6.1.4. محاسبه تعداد اتم های عناصر در فرمول مولکولی شرطی APG (فرمول 5 و 6 پیوست A).

6.2. محاسبه مشخصات فیزیکی و شیمیایی هوای مرطوب

برای شرایط آب و هوایی معین:

- درجه حرارت t, ° C؛

- فشار Р، میلی متر جیوه؛

- رطوبت نسبی (در کسری یا درصد).

6.2.1. تعیین رطوبت جرمی d (kg/kg) هوای مرطوب بر اساس نوموگرام (پیوست B1).

6.2.2. محاسبه کسر جرمی اجزاء در هوای مرطوب (فرمول 2 و 3 پیوست B).

6.2.3. محاسبه تعداد اتم های عناصر شیمیایی در فرمول مولکولی شرطی هوای مرطوب (جدول 3 پیوست ب).

6.2.4. محاسبه چگالی هوای مرطوب کیلوگرم بر متر (فرمول 5 پیوست B).

6.3. محاسبه واکنش احتراق استوکیومتری گاز نفتی مرتبط در اتمسفر هوای مرطوب

6.3.1. محاسبه ضریب استوکیومتری مولی M (فرمول 2 پیوست B).

6.3.2. تعیین مقدار نظری هوای مرطوب (m/m) مورد نیاز برای احتراق کامل 1 متر APG (بند 3 ضمیمه B).

6.3.3. محاسبه مقدار محصولات احتراق (m/m) تشکیل شده در طی احتراق استوکیومتری 1 متر APG در اتمسفر هوای مرطوب (فرمول 3 پیوست B).

6.4. بررسی انطباق با شرایط احتراق بدون دوده گاز نفتی مرتبط در واحد فلر

6.4.1. محاسبه سرعت انتشار صوت در مخلوط گازهای قابل احتراق (m/s) (فرمول 1 پیوست D یا نمودارهای 1-4 پیوست D).

6.4.2. بررسی تحقق شرایط احتراق بدون دوده:

6.5. تعیین انتشار ویژه مواد مضر در واحد جرم گاز نفتی مشعل شده (کیلوگرم بر کیلوگرم)

6.5.1. برای تخمین میزان انتشار مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن (بر حسب دی اکسید نیتروژن) و همچنین دوده در صورت عدم رعایت شرایط احتراق بدون دوده، مقادیر آزمایشی انتشار ویژه در واحد جرم گاز احتراق استفاده می شود که در جدول زیر ارائه شده است:

جدول 6.1

انتشارات خاص (کیلوگرم/کیلوگرم)	احتراق بدون دوده	سوختن با دوده
بنزو (a) پیرن

در مورد سوزاندن گازهای نفتی حاوی گوگرد، انتشار ویژه دی اکسید گوگرد با فرمول محاسبه می شود:

جایی که وزن مولکولی است، وزن مولکولی مشروط سوخت است، s تعداد اتم های گوگرد در فرمول مولکولی مشروط گاز نفتی مرتبط است (به ضمیمه A، A1 مراجعه کنید).

در صورت نیاز به تعیین میزان انتشار،، باید با فرمول های ارائه شده در پیوست E هدایت شود.

مواد مضر در حین احتراق گازهای نفتی مرتبط نیز به دلیل سوزاندن گاز به اتمسفر وارد می شود. ضریب زیرسوختگی یا به صورت تجربی برای تاسیسات مشعل با یک طرح خاص تعیین می‌شود، یا برای احتراق بدون دوده 0.0006 و در غیر این صورت 0.035 در نظر گرفته می‌شود.

انتشار ویژه هیدروکربن ها (از نظر متان)، و همچنین ترکیبات گوگردی موجود در گاز، مانند سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها، با فرمول کلی تعیین می شود:

(انتشار sp.) = 0.01* (ضریب سوزاندن)* (کسر جرمی بر حسب درصد) (6.3)

7. محاسبه میزان انتشار حداکثر و ناخالص مواد مضر

7.1. محاسبه حداکثر انتشار مواد مضر در (g / s):

که در آن - انتشار ویژه i-امین ماده مضر در واحد جرم گاز سوخته (کیلوگرم / کیلوگرم) (پیوست D)؛

- نرخ جریان جرمی گاز تخلیه شده در کارخانه شعله ور (کیلوگرم در ساعت) (به فرمول 5.2 مراجعه کنید).

7.2. محاسبه انتشار ناخالص مواد مضر در سال (t/year):

که در آن نام‌گذاری‌ها مانند پاراگراف 7.1 است و t مدت زمان کارکرد کارخانه شعله‌ور در طول سال بر حسب ساعت است.

8. محاسبه پارامترهای کارخانه شعله ور به عنوان منبع بالقوه آلودگی اتمسفر

8.1. محاسبه ارتفاع منبع انتشار آلاینده ها به جو از سطح زمین، N (m)

8.1.1. برای نصب فلر در ارتفاع بالا:

که در آن (m) ارتفاع پشته شعله ور است (بر اساس داده های طراحی واحد شعله ور در ارتفاع بالا تنظیم شده است).

(m) - طول مشعل (محاسبه شده طبق فرمول (1) ضمیمه G یا تعیین شده توسط نوموگرام های پیوست G.

8.1.2. برای نصب فلر افقی:

که در آن (m) فاصله نازل لوله تا دیوار انبار مقابل است.

(م) - فاصله نازل خروجی از سطح زمین (با علامت مثبت اگر لوله بالاتر از سطح زمین باشد و در غیر این صورت با علامت منفی).

0.707 - ضریب با در نظر گرفتن زاویه انحراف شعله در مورد عمودی.

8.1.3. طول شعله طبق پیوست G محاسبه می شود.

8.2. محاسبه دبی و متوسط ​​نرخ ورود به اتمسفر مخلوط گاز (محصولات احتراق)

8.2.1. سرعت جریان حجمی محصولات احتراق خروجی از واحد شعله ور (m/s) با استفاده از فرمول (5.3) محاسبه می شود.

8.2.2. میانگین نرخ رهاسازی فرآورده های احتراق گازهای نفتی مرتبط به اتمسفر با فرمول زیر محاسبه می شود:

که در آن (m) قطر شعله است.

با فرمول محاسبه می شود:

طول مشعل کجاست (پیوست G).

8.3. محاسبه دمای مخلوط گاز منتشر شده در اتمسفر

8.3.1. محاسبه گازهای گلخانه ای خاص، و در واحد جرم APG شعله ور شده (kg/kg) (پیوست E).

8.3.2. محاسبه ارزش حرارتی خالص گاز احتراق (kcal/m) (پیوست 3).

8.3.3. محاسبه کسری انرژی از دست رفته در اثر تابش مشعل:

وزن مولکولی مشروط APG کجاست (پیوست A).

8.3.4. محاسبه مقدار گرما در محصولات احتراق گاز نفتی مرتبط برای سه مقدار دمای احتراق (به عنوان مثال، ; ; ) (کیلو کالری):

که در آن (کیلوگرم) جرم i-امین جزء محصولات احتراق 1 متر APG است (پیوست E).

- ظرفیت گرمایی ایزوباریک جرم متوسط ​​محصولات تشکیل دهنده احتراق (جدول 3 پیوست B1).

8.3.5. ساختن نمودار

8.3.6. تعیین مقدار T بر اساس برنامه زمانبندی، بر اساس شرط:

8.3.7. تعیین دمای مخلوط گاز منتشر شده در جو:

ضمیمه A. محاسبه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی گازهای نفتی همراه

پیوست A

محاسبه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی گازهای نفتی همراه (p.6.1)

1. محاسبه چگالی (kg/m) APG بر اساس کسر حجمی (% حجم) (بند 6.1.1) و چگالی (kg/m) (جدول 3 پیوست A1) اجزاء:

2. محاسبه وزن مولکولی مشروط APG، کیلوگرم بر مول (بند 6.1.2):

وزن مولکولی جزء i ام APG کجاست (جدول 2 پیوست A1).

3. محاسبه محتوای جرمی عناصر شیمیایی در گاز همراه (بند 6.1.3):

محتوای جرمی عنصر شیمیایی j ام در APG (% وزنی) با فرمول محاسبه می شود:

محتوای (% وزنی) عنصر شیمیایی j در جزء i ام APG کجاست (جدول 4 پیوست A1).

- کسر جرمی جزء i ام در APG. با فرمول محاسبه می شود:

توجه: اگر انتشار هیدروکربن بر حسب متان تعیین شود، کسر جرمی هیدروکربن های تبدیل شده به متان نیز محاسبه می شود:

در این مورد، جمع فقط برای هیدروکربن هایی انجام می شود که حاوی گوگرد نیستند.

4. محاسبه تعداد اتم های عناصر در فرمول مولکولی مشروط گاز همراه (بند 6.1.4):

تعداد اتم های عنصر j با فرمول محاسبه می شود:

فرمول مولکولی مشروط گاز نفتی مرتبط به صورت نوشته شده است

برای مدت طولانی، گاز نفتی همراه هیچ ارزشی نداشت. این یک ناخالصی مضر در تولید نفت در نظر گرفته می شد و در هنگام خروج گاز از چاه نفت مستقیماً سوزانده می شد. اما زمان گذشت. فناوری‌های جدیدی ظاهر شده‌اند که نگاهی متفاوت به APG و ویژگی‌های آن را ممکن کرده‌اند.

ترکیب بندی

گاز نفتی مرتبط در "درپوش" مخزن نفت - فضای بین خاک و ذخایر نفت فسیلی - قرار دارد. همچنین مقداری از آن در خود روغن به صورت حل شده است. در واقع APG همان گاز طبیعی است که ترکیب آن دارای مقدار زیادی ناخالصی است.

گاز نفتی مرتبط با محتوای هیدروکربنی متنوعی مشخص می شود. عمدتاً اتان، پروپان، متان، بوتان است. همچنین حاوی هیدروکربن های سنگین تر است: پنتان و هگزان. علاوه بر این، گاز نفتی شامل مقدار معینی از اجزای غیر قابل احتراق است: هلیوم، سولفید هیدروژن، دی اکسید کربن، نیتروژن و آرگون.

لازم به ذکر است که ترکیب گازهای نفتی همراه بسیار ناپایدار است. همین فیلد APG قادر است درصد عناصر خاص را در طی چندین سال به طور قابل توجهی تغییر دهد. این امر به ویژه در مورد متان و اتان صادق است. با این حال، گاز نفتی بسیار انرژی بر است. یک متر مکعب APG بسته به نوع هیدروکربن های موجود در آن، قادر به آزادسازی 9000 تا 15000 کیلوکالری انرژی است که استفاده از آن را در بخش های مختلف اقتصاد امیدوار می کند.

ایران، عراق، عربستان سعودی، فدراسیون روسیه و سایر کشورهایی که ذخایر اصلی نفت در آنها متمرکز است، در تولید گاز نفتی مرتبط پیشرو هستند. روسیه در اینجا سالانه حدود 50 میلیارد متر مکعب گاز نفتی همراه دارد. نیمی از این حجم به نیاز مناطق تولید و 25 درصد برای فرآوری اضافی و مابقی سوزانده می شود.

تمیز کردن

گاز نفتی مرتبط به شکل اصلی خود استفاده نمی شود. استفاده از آن تنها پس از تمیز کردن اولیه امکان پذیر می شود. برای انجام این کار، لایه‌هایی از هیدروکربن‌ها که چگالی‌های متفاوتی دارند در تجهیزاتی که مخصوص این کار طراحی شده‌اند - جداکننده فشار چند مرحله‌ای - از یکدیگر جدا می‌شوند.

همه می دانند که آب در کوه ها با دمای پایین تری می جوشد. بسته به ارتفاع، نقطه جوش آن می تواند به 95 ºС کاهش یابد. این به دلیل اختلاف فشار اتمسفر است. این اصل در عملکرد جداکننده های چند مرحله ای استفاده می شود.

جداکننده در ابتدا فشار 30 اتمسفر را تامین می کند و پس از مدت زمان معینی به تدریج با افزایش 2-4 اتمسفر از مقدار آن می کاهد. این امر جداسازی یکنواخت هیدروکربن ها با نقاط جوش متفاوت از یکدیگر را تضمین می کند. علاوه بر این، اجزای به‌دست‌آمده مستقیماً به مرحله بعدی تصفیه در پالایشگاه‌های نفت ارسال می‌شوند.

استفاده از گازهای نفتی مرتبط

در حال حاضر به طور فعال در تقاضا در برخی از مناطق تولید. اول از همه، این صنعت شیمیایی است. برای او، APG به عنوان ماده ای برای ساخت پلاستیک و لاستیک عمل می کند.

صنعت انرژی نیز جزئی از محصولات جانبی تولید نفت است. APG ماده اولیه ای است که انواع سوخت زیر از آن به دست می آید:

• گاز خشک شده.
• بخش وسیعی از هیدروکربن های سبک
• سوخت موتور گازی.
• گاز مایع.
• بنزین طبیعی پایدار
• کسری را بر اساس کربن و هیدروژن جدا کنید: اتان، پروپان، بوتان و سایر گازها.

اگر تعدادی از مشکلاتی که در حین حمل و نقل به وجود می آیند نبود، حجم مصرف گاز نفتی مرتبط حتی بیشتر می شد:

• نیاز به حذف ناخالصی های مکانیکی از ترکیب گاز. در طی انقضای APG از چاه، کوچکترین ذرات خاک وارد گاز می شود که به طور قابل توجهی خواص انتقال آن را کاهش می دهد.
• گازهای نفتی مرتبط لزوماً باید تحت فرآیند بنزینیزاسیون قرار گیرند. بدون این، کسر مایع در طول حمل و نقل خود در خط لوله گاز رسوب می کند.
• ترکیب گازهای نفتی مرتبط باید گوگرد زدایی شود. افزایش محتوای گوگرد یکی از دلایل اصلی تشکیل مراکز خوردگی در خط لوله است.
• حذف نیتروژن و دی اکسید کربن برای افزایش ارزش حرارتی گاز.

به دلایل فوق، گازهای نفتی همراه برای مدت طولانی دفع نشد، بلکه مستقیماً در نزدیکی چاهی که نفت در آن ته نشین شده بود سوزانده شد. مشاهده این امر به ویژه هنگام پرواز بر فراز سیبری، جایی که مشعل ها با ابرهای سیاهی از دود که آنها را ترک می کردند، به طور مداوم قابل مشاهده بودند، بسیار خوب بود. این امر ادامه داشت تا اینکه محیط بانان وارد عمل شدند و متوجه تمام آسیب های جبران ناپذیری شدند که از این طریق به طبیعت وارد می شود.

عواقب سوزاندن

احتراق گاز با اثر حرارتی فعال بر محیط زیست همراه است. در شعاع 50-100 متری از محل بلافصل سوزاندن، کاهش محسوسی در حجم پوشش گیاهی مشاهده می شود و در فاصله 10 متری، فقدان کامل آن مشاهده می شود. این عمدتاً به دلیل سوختن عناصر غذایی خاک است که انواع درختان و علف‌ها بسیار به آن وابسته هستند.

مشعل در حال سوختن به عنوان منبع مونوکسید کربن عمل می کند، همان چیزی که مسئول تخریب لایه اوزون زمین است. علاوه بر این، گاز حاوی دی اکسید گوگرد و اکسید نیتریک است. این عناصر جزو گروه مواد سمی موجودات زنده هستند.

بنابراین، افرادی که در مناطقی با تولید روغن فعال زندگی می کنند، در معرض خطر ابتلا به انواع مختلف آسیب شناسی هستند: انکولوژی، ناباروری، ضعف ایمنی و غیره.

به همین دلیل در اواخر دهه 2000 موضوع استفاده از APG مطرح شد که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

روش های مرتبط با استفاده از گاز نفتی

در حال حاضر گزینه های زیادی برای حذف ضایعات نفتی بدون آسیب رساندن به محیط زیست وجود دارد. رایج ترین آنها عبارتند از:

• ارسال مستقیم به پالایشگاه نفت. این بهینه ترین راه حل، هم از نظر مالی و هم از نظر زیست محیطی است. اما به شرطی که قبلاً زیرساخت توسعه یافته خطوط لوله گاز وجود داشته باشد. در غیاب آن، سرمایه گذاری قابل توجهی مورد نیاز خواهد بود که فقط در مورد سپرده های بزرگ قابل توجیه است.
• استفاده با استفاده از APG به عنوان سوخت. گاز نفتی مرتبط به نیروگاه ها عرضه می شود، جایی که برای تولید برق با استفاده از توربین های گاز استفاده می شود. عیب این روش نیاز به نصب تجهیزات برای پیش نظافت و همچنین حمل آن به مقصد است.
• تزریق APG مصرف شده به مخزن نفت زیرین، در نتیجه ضریب بازیافت نفت چاه افزایش می یابد. این به دلیل افزایش زیر لایه خاک اتفاق می افتد. این گزینه با سهولت اجرا و هزینه نسبتاً کم تجهیزات مورد استفاده مشخص می شود. تنها یک منهای در اینجا وجود دارد - عدم استفاده واقعی از APG. فقط یک تاخیر وجود دارد، اما مشکل حل نشده باقی می ماند.

برخلاف گاز طبیعی، گازهای نفتی همراه، علاوه بر متان و اتان، دارای بخش زیادی از پروپان، بوتان و بخارات هیدروکربن های سنگین تر است. بسیاری از گازهای مرتبط، بسته به میدان، حاوی اجزای غیر هیدروکربنی نیز هستند: سولفید هیدروژن و مرکاپتان، دی اکسید کربن، نیتروژن، هلیوم و آرگون.

هنگام باز کردن مخازن نفت، معمولاً گاز "کلاهک" نفت ابتدا شروع به جریان می کند. متعاقباً بخش اصلی گاز تولید شده را گازهای محلول در نفت تشکیل می دهند. گاز گاز "کلاهک" یا گاز آزاد، در مقایسه با گاز محلول در نفت، از نظر ترکیب "سبک تر" است (با محتوای گازهای هیدروکربنی سنگین تر). بنابراین، مراحل اولیه توسعه میدان معمولاً با تولید سالانه زیاد گاز نفتی همراه با نسبت بیشتری از متان در ترکیب آن مشخص می شود. با بهره برداری طولانی مدت از میدان، بدهی گاز نفتی مرتبط کاهش می یابد و بخش بزرگی از گاز توسط اجزای سنگین تشکیل می شود.

تزریق به زیر خاک برای افزایش فشار مخزن و در نتیجه راندمان تولید نفت. با این حال، در روسیه، بر خلاف تعدادی از کشورهای خارجی، از این روش، به استثنای موارد نادر، استفاده نمی شود، زیرا این یک فرآیند بسیار پرهزینه است.

استفاده در میدان برای تولید برق برای نیازهای میادین نفتی.

با انتشار حجم قابل توجه و پایدار گازهای نفتی مرتبط - استفاده به عنوان سوخت در نیروگاه های بزرگ یا برای پردازش بیشتر.

کارآمدترین راه برای استفاده از گاز نفتی مرتبط، پردازش آن در کارخانه‌های فرآوری گاز برای تولید گاز خشک (DGS)، بخش وسیعی از هیدروکربن‌های سبک (NGL)، گازهای مایع (LHG) و بنزین گاز پایدار (SGB) است.

PFC Energy، یک شرکت مشاوره بزرگ در بخش سوخت و انرژی، در مطالعه خود با عنوان "استفاده از گاز نفتی همراه در روسیه" اشاره کرد که بهترین گزینه برای استفاده از APG به اندازه میدان بستگی دارد. بنابراین، برای ذخایر کوچک، جذاب ترین گزینه تولید برق در مقیاس کوچک برای نیازهای میدانی خود و سایر مصرف کنندگان محلی است.

برای میادین متوسط، محققان تخمین می‌زنند که مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه برای دفع گازهای نفتی مرتبط، بازیابی LPG در یک کارخانه فرآوری گاز و فروش گاز مایع (LPG) یا پتروشیمی و گاز خشک است.

برای ذخایر بزرگ، جذاب ترین گزینه تولید برق در یک نیروگاه بزرگ برای عمده فروشی بعدی در شبکه برق است.

به گفته کارشناسان، حل مشکل بهره برداری از گاز نه تنها یک موضوع زیست محیطی و صرفه جویی در منابع است، بلکه یک پروژه ملی بالقوه به ارزش 10 تا 15 میلیارد دلار است. تنها با استفاده از حجم APG می توان سالانه 5-6 میلیون تن هیدروکربن مایع، 3-4 میلیارد متر مکعب اتان، 15-20 میلیارد متر مکعب گاز خشک یا 60-70 هزار گیگاوات در ساعت تولید کرد. از برق

رئیس جمهور روسیه دیمیتری مدودف به دولت روسیه دستور داد تا اقداماتی را برای توقف استفاده بیهوده از گاز همراه تا اول فوریه 2010 اتخاذ کند.

گازهای نفتی مرتبط را اشغال می کند. این منبع قبلا هرگز استفاده نشده است. اما اکنون نگرش نسبت به این منبع طبیعی ارزشمند تغییر کرده است.

چه چیزی مربوط به گاز نفتی است

این یک گاز هیدروکربنی است که در حین جداسازی از چاه ها و از نفت مخزن آزاد می شود. این ترکیبی از هیدروکربن بخار و اجزای غیر هیدروکربنی با منشاء طبیعی است.

مقدار آن در روغن می تواند متفاوت باشد: از یک متر مکعب تا چندین هزار در یک تن.

با توجه به مشخصات تولید، گاز نفتی همراه محصول فرعی تولید نفت محسوب می شود. نام آن از اینجا آمده است. به دلیل نبود زیرساخت های لازم برای جمع آوری، انتقال و فرآوری گاز، مقدار زیادی از این منبع طبیعی از بین می رود. به همین دلیل، بیشتر گاز مربوطه به سادگی شعله ور می شود.

ترکیب گاز

گاز نفتی مرتبط از متان و هیدروکربن های سنگین تر - اتان، بوتان، پروپان و غیره تشکیل شده است. ترکیب گاز در میادین مختلف نفتی ممکن است کمی متفاوت باشد. در برخی مناطق، گاز همراه ممکن است حاوی اجزای غیر هیدروکربنی باشد - ترکیبات نیتروژن، گوگرد، اکسیژن.

گاز همراه که پس از باز شدن مخازن نفت فوران می کند، با مقدار کمتری گازهای هیدروکربنی سنگین مشخص می شود. بخش "سنگین" گاز در خود نفت است. بنابراین، در مراحل اولیه توسعه میدان نفتی، به عنوان یک قاعده، مقدار زیادی گاز همراه با محتوای بالای متان تولید می شود. در حین بهره برداری از کانسارها، این شاخص ها به تدریج کاهش می یابد و قطعات سنگین بیشتر گاز را تشکیل می دهند.

گاز نفتی طبیعی و همراه: تفاوت چیست؟

گاز همراه حاوی متان کمتری در مقایسه با گاز طبیعی است، اما دارای مقدار زیادی همولوگ آن از جمله پنتان و هگزان است. تفاوت مهم دیگر ترکیب اجزای ساختاری در میادین مختلف است که در آن گاز نفتی همراه تولید می شود. ترکیب APG حتی می تواند در دوره های مختلف در یک زمینه تغییر کند. برای مقایسه: ترکیب کمی اجزاء همیشه ثابت است. بنابراین، APG می تواند برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار گیرد، در حالی که گاز طبیعی تنها به عنوان یک ماده اولیه انرژی مورد استفاده قرار می گیرد.

دریافت APG

گاز مرتبط با جداسازی از نفت به دست می آید. برای این کار از جداکننده های چند مرحله ای با فشارهای مختلف استفاده می شود. بنابراین در مرحله اول جداسازی فشاری بین 16 تا 30 بار ایجاد می شود. در تمام مراحل بعدی، فشار به تدریج کاهش می یابد. در آخرین مرحله تولید، پارامتر به 1.5-4 بار کاهش می یابد. مقادیر دما و فشار APG توسط فناوری جداسازی تعیین می شود.

گاز به دست آمده در مرحله اول بلافاصله به مشکلات بزرگی که هنگام استفاده از گاز با فشار زیر 5 بار به وجود می آید فرستاده می شود. پیش از این، چنین APG همیشه شعله ور بود، اما اخیراً سیاست استفاده از گاز تغییر کرده است. دولت شروع به توسعه اقدامات تشویقی برای کاهش آلودگی محیط زیست کرد. بنابراین، در سال 2009، در سطح ایالت، نرخ شعله ور شدن APG تعیین شد که نباید از 5٪ از کل تولید گاز مرتبط تجاوز کند.

کاربرد APG در صنعت

قبلاً به هیچ وجه از APG استفاده نمی شد و بلافاصله پس از استخراج سوزانده می شد. اکنون دانشمندان ارزش این منبع طبیعی را دیده اند و به دنبال راه هایی برای استفاده موثر از آن هستند.

گاز نفتی مرتبط که مخلوطی از پروپان، بوتان و هیدروکربن‌های سنگین‌تر است، یک ماده خام با ارزش برای صنایع انرژی و شیمیایی است. APG ارزش کالری دارد. بنابراین، در هنگام احتراق، از 9 تا 15 هزار کیلو کالری / متر مکعب آزاد می شود. به شکل اصلی خود استفاده نمی شود. حتما نیاز به تمیزکاری داره

در صنایع شیمیایی، پلاستیک و لاستیک از متان و اتان موجود در گاز همراه ساخته می‌شوند. اجزای هیدروکربنی سنگین‌تر به عنوان مواد خام برای تولید افزودنی‌های سوخت با اکتان بالا، هیدروکربن‌های معطر و گازهای هیدروکربن مایع استفاده می‌شوند.

در قلمرو روسیه، بیش از 80 درصد از حجم گاز دریافتی توسط پنج شرکت تولید کننده نفت و گاز تشکیل می شود: OAO NK Rosneft، OAO Gazprom Neft، OAO Neftyanaya OAO TNK-BP Holding، OAO Surgutneftegaz. سالانه بیش از 50 میلیارد متر مکعب APG در کشور تولید می شود که 26 درصد آن برای فرآوری، 47 درصد برای مصارف صنعتی و 27 درصد مابقی مشعل استفاده می شود.

شرایطی وجود دارد که در آن همیشه استفاده از گاز نفتی همراه سودآور نیست. استفاده از این منبع اغلب به اندازه سپرده بستگی دارد. بنابراین، گازی که در میادین کوچک تولید می‌شود، برای تامین برق مصرف‌کنندگان محلی استفاده می‌شود. در میادین متوسط، بازیابی LPG در یک کارخانه فرآوری گاز و فروش آن به صنایع شیمیایی مقرون به صرفه است. بهترین گزینه برای ذخایر بزرگ، تولید برق در یک نیروگاه بزرگ با فروش بعدی است.

آسیب ناشی از شعله ور شدن APG

شعله ور شدن گاز همراه باعث آلودگی محیط زیست می شود. تخریب حرارتی در اطراف مشعل عمل می کند که در شعاع 10-25 متری خاک و در 50-150 متری پوشش گیاهی را تحت تأثیر قرار می دهد. در طی احتراق، اکسیدهای نیتروژن و کربن، دی اکسید گوگرد و هیدروکربن های نسوخته وارد جو می شوند. دانشمندان محاسبه کرده اند که در نتیجه سوزاندن APG، حدود 0.5 میلیون تن دوده در سال منتشر می شود.

همچنین محصولات حاصل از احتراق گاز برای سلامت انسان بسیار خطرناک است. طبق آمار، در منطقه اصلی پالایش نفت روسیه - منطقه تیومن - میزان بروز جمعیت برای بسیاری از انواع بیماری ها بالاتر از میانگین کل کشور است. به خصوص اغلب ساکنان منطقه از آسیب شناسی اندام های تنفسی رنج می برند. روندی به سمت افزایش تعداد نئوپلاسم ها، بیماری های اندام های حسی و سیستم عصبی وجود دارد.

علاوه بر این، PNH باعث آسیب شناسی می شود که تنها پس از مدتی ظاهر می شود. این موارد شامل موارد زیر است:

• ناباروری؛
• سقط جنین؛
• بیماری های ارثی؛
• تضعیف سیستم ایمنی بدن؛
• بیماری های انکولوژیک

فناوری های استفاده از APG

مشکل اصلی استفاده از گاز نفت، غلظت بالای هیدروکربن های سنگین است. صنعت مدرن نفت و گاز از چندین فناوری موثر استفاده می کند که بهبود کیفیت گاز را با حذف هیدروکربن های سنگین ممکن می سازد:

1. جداسازی گاز.
2. تکنولوژی جذب
3. جداسازی دمای پایین
4. تکنولوژی غشایی

راه های استفاده از گاز مرتبط

روش های زیادی وجود دارد، اما تنها تعداد کمی در عمل مورد استفاده قرار می گیرند. روش اصلی استفاده از APG با جداسازی به اجزا است. این فرآیند پالایش گاز کف خشک را تولید می‌کند که در اصل همان گاز طبیعی است و بخش وسیعی از هیدروکربن‌های سبک (NGLs). از این مخلوط می توان به عنوان ماده اولیه پتروشیمی استفاده کرد.

جداسازی گاز نفتی در واحدهای جذب و تراکم در دمای پایین صورت می گیرد. پس از تکمیل فرآیند، گاز خشک از طریق خطوط لوله گاز منتقل می شود و NGL برای پردازش بیشتر به پالایشگاه ها ارسال می شود.

دومین روش موثر برای پردازش APG، فرآیند دوچرخه‌سواری است. این روش شامل تزریق مجدد گاز به مخزن برای افزایش فشار است. این محلول امکان افزایش حجم بازیافت نفت از مخزن را فراهم می کند.

علاوه بر این، گازهای نفتی مرتبط می توانند برای تولید برق استفاده شوند. این به شرکت های نفتی اجازه می دهد تا به میزان قابل توجهی در پول خود صرفه جویی کنند، زیرا نیازی به خرید برق از خارج نخواهد بود.