Kenksmingų medžiagų, išmetamų į atmosferą deginant susijusias naftos dujas fakelų įrenginiuose, skaičiavimo metodika. Susijusios naftos dujos. nuoroda

Sudėtis

Asocijuotos naftos dujos yra dujų, išsiskiriančių iš bet kokios fazės būsenos angliavandenilių, mišinys, sudarytas iš metano, etano, propano, izobutano ir butano, kuriame yra ištirpusių didelės molekulinės masės skysčių (iš pentanų ir didesnės homologinės serijos augimo metu) ir įvairi priemaišų sudėtis ir fazinė būsena.

Apytikslė APG sudėtis

Kvitas

APG yra vertingas angliavandenilių komponentas, išsiskiriantis iš iškasamų, transportuojamų ir perdirbtų mineralų, turinčių angliavandenilių visais investicijų gyvavimo ciklo etapais iki gatavų produktų pardavimo galutiniam vartotojui. Taigi susijusių naftos dujų kilmės ypatybė yra ta, kad jos išleidžiamos bet kuriame etape nuo žvalgybos ir gavybos iki galutinio pardavimo, iš naftos, dujų (kiti šaltiniai nenurodomi) ir jų perdirbimo procese iš bet kokio neužbaigto produkto būsenos. bet kuriam iš daugelio galutinių produktų.

Ypatinga APG savybė paprastai yra nereikšmingas susidarančių dujų srautas nuo 100 iki 5000 nm³/val. Angliavandenilių СЗ + kiekis gali svyruoti nuo 100 iki 600 g/m³. Tuo pačiu metu APG sudėtis ir kiekis nėra pastovi reikšmė. Galimi ir sezoniniai, ir vienkartiniai svyravimai (normalios vertės pokytis iki 15%).

Dujos iš pirmojo atskyrimo etapo paprastai siunčiamos tiesiai į dujų perdirbimo įmonę. Didelių sunkumų kyla bandant naudoti dujas, kurių slėgis mažesnis nei 5 baras. Dar visai neseniai dažniausiai tokios dujos buvo tiesiog deginamos, tačiau dabar, pasikeitus valstybės politikai APG panaudojimo srityje ir daugeliui kitų veiksnių, situacija iš esmės keičiasi. Remiantis Rusijos vyriausybės 2009 m. sausio 8 d. dekretu Nr. 7 „Dėl priemonių, skatinančių atmosferos oro taršą susijusių naftos dujų deginimo produktais deginimo įrenginiuose sumažinti“, buvo nustatytas tikslinis susijusių naftos dujų deginimo rodiklis: ne daugiau kaip 5 procentai susietų naftos dujų pagamintų naftos dujų kiekio. Šiuo metu pagaminti, panaudoti ir deginti kiekiai negali būti įvertinti, nes daugelyje telkinių nėra dujų apskaitos stočių. Tačiau apytiksliais skaičiavimais, tai yra apie 25 milijardas m³.

Išmetimo būdai

Pagrindiniai APG panaudojimo būdai yra perdirbimas dujų perdirbimo gamykloje, elektros energijos gamyba, deginimas savo reikmėms, įpurškimas atgal į rezervuarą naftos regeneravimo stimuliavimui (dujų pakėlimo metodas).

APG panaudojimo technologija

Pagrindinė problema naudojant susijusias dujas yra didelis sunkiųjų angliavandenilių kiekis. Iki šiol yra keletas technologijų, kurios pagerina APG kokybę pašalindamos didelę sunkiųjų angliavandenilių dalį. Vienas iš jų – APG paruošimas naudojant membraninius augalus. Naudojant membranas, žymiai padidėja dujų metano skaičius, sumažėja grynasis kaloringumas (LHV), terminis ekvivalentas ir rasos taško temperatūra (tiek angliavandeniliams, tiek vandeniui).

Membraniniai angliavandenilių įrenginiai gali žymiai sumažinti sieros vandenilio ir anglies dioksido koncentraciją dujų sraute, o tai leidžia juos naudoti dujų valymui iš rūgščių komponentų.

Dizainas

Dujų srautų paskirstymo membraniniame modulyje schema

Pagal savo konstrukciją angliavandenilių membrana yra cilindrinis blokas su permeato išleidimo angomis, produkto dujomis ir APG įleidimo anga. Bloko viduje yra selektyvios medžiagos vamzdinė struktūra, leidžianti praeiti tik tam tikrų tipų molekulėms. Bendra schema srautas kasetės viduje parodytas paveikslėlyje.

Veikimo principas

Diegimo konfigūracija kiekvienu atveju nustatoma konkrečiai, nes originali kompozicija PNG gali labai skirtis.

Montavimo schema pagrindinėje konfigūracijoje:

Slėgio schema APG gydymui

srovė

RUSIJOS FEDERACIJOS VALSTYBINIS KOMITETAS
APLINKOS APSAUGA

METODIKA
kenksmingų medžiagų išmetimo į atmosferą skaičiavimas
deginant susijusias naftos dujas

Pristatymo data 1998-01-01

KŪRĖTA Atmosferos oro apsaugos tyrimų instituto

PATVIRTINTA Rusijos Federacijos valstybinio aplinkos apsaugos komiteto įsakymu (1998 m. balandžio 8 d. N 199)

ĮVEŽTA nuo 1998-01-01 penkerių metų laikotarpiui praktinis pritaikymas apskaitant ir vertinant teršalų išmetimą į atmosferą

1. Įvadas

1.1. Pateikti dokumentą:

(1) parengta pagal Rusijos Federacijos aplinkos apsaugos įstatymą, siekiant gauti duomenis apie išmetamų teršalų kiekį, susijusį su naftos dujų deginimu;

(2) nustato įvairių tipų fakelų įrenginių išmetamų teršalų parametrų skaičiavimo metodiką;

(3) taikoma fakelo įrenginiams, eksploatuojamiems pagal taikomus projektavimo kodus.

1.2. Dokumento kūrėjai: Cand. Fizika-matematika. Mokslai Milyaev V.B., Ph.D. geogr. Mokslai Burenin N.S., Ph.D. Fizika-matematika. Mokslai Elisejevas V.S., Ph.D. Fizika-matematika. Mokslai Ziv A.D., Ph.D. tech. Mokslai Gizitdinova M.R., Ph.D. tech. Mokslai Turbin A.S.

2. Nuorodos į norminius dokumentus

2.1. 1992 m. balandžio 21 d. Rusijos Gosgortekhnadzor patvirtintos raketų sistemų projektavimo ir saugaus eksploatavimo taisyklės *1).
______________
* Teritorijoje Rusijos Federacija patvirtintomis „Saugaus fakelo sistemų eksploatavimo taisyklėmis“. Rusijos federalinės kasybos ir pramonės priežiūros dekretas, 2003-06-10 N 83. - Pažymėkite "KODAS".

2.3. OND-86. Įmonių išmetamuose teršaluose esančių kenksmingų medžiagų koncentracijų atmosferos ore skaičiavimo metodika.

3. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai

3.1. Degimo įrenginys – įrenginys, skirtas deginti netinkamoje naudoti atmosferoje nacionalinė ekonomika susijusios naftos dujos (APG); yra vienintelis oro taršos šaltinis.

3.1.1. Didelio aukščio liepsnos įrenginys – įrenginys, kuriame APG su slėgiu tiekiamas į degimo zoną per 4 m ar aukštesnį vertikalią fakelo kaminą (vamzdį).

3.1.2. Horizontalios fakelinės liepsnos įrenginys – atviras tvartas su slėgiu susijusių naftos dujų tiekimas į degimo zoną per horizontalų fakelo kaminą (vamzdyną); tvarto konstrukcija užtikrina degančio deglo išėjimą į atmosferą 45° kampu.

3.2. Susiję naftos dujų degimo produktai, išeinantys iš fakelo bloko, taip pat nesudegę komponentai yra galimas aplinkos taršos kenksmingomis medžiagomis šaltinis.

Kokybinės ir kiekybinės kenksmingų medžiagų emisijos charakteristikos nustatomos pagal tipą ir parametrus liepsnos augalas ir išsiliejusio APG sudėtis.

3.3. Didelio aukščio ir horizontalių fakelų įrenginių projektuose yra užtikrinamas susijusių naftos dujų degimas be suodžių, kai tenkinami „Fakcinių sistemų projektavimo ir saugaus eksploatavimo taisyklėse“ nustatyti reikalavimai. Rusijos Federacijos Gosgortekhnadzor 1992 m. balandžio 21 d., tokia sąlyga: sudegusių dujų nutekėjimo greitis turi viršyti 0,2 garso sklidimo dujose greičio.

3.4. Siekiant įvertinti maksimalias teršalų, kurių šaltinis yra fakeliniai įrenginiai, paviršiaus koncentraciją atmosferoje, šioje metodikoje numatyti šie parametrai:

- kenksmingų medžiagų emisijos galia;

- į atmosferą išmetamo dujų mišinio srautas;

- išleidimo šaltinio aukštis virš žemės lygio;

- vidutinis dujų mišinio patekimo į atmosferą greitis;

- į atmosferą išmetamų dujų mišinio temperatūra.

4. Pradiniai duomenys

4.1. Blyksnio bloko konstrukcijos ypatybės

- išleidimo antgalio skersmuo, m;

- fakelo rietuvės aukštis (daugiaaukščiams fasadų įrenginiams), m;

- atstumas nuo išleidimo antgalio iki žemės lygio (horizontalioms fasadų įrenginiams), m;

(>0 vamzdžiams, nutiestiems virš žemės lygio ir<0 в противном случае);

- atstumas nuo išleidimo antgalio iki priešingos tvarto sienos (horizontaliems fakelams montuoti), m.

4.2. Išmatuotos charakteristikos

4.2.1. APG tūrinis srautas (m/s) išsipūtęs;

4.2.2. APG ištekėjimo greitis U, m/s.

4.2.3. Sudegusio APG sudėtis (tūrio proc.):

- metanas;

- etanas;

- propanas;

- butanas;

- pentanas;

- heksanas;

- heptanas;

- azotas;

- anglies dvideginis ;

- vandenilio sulfidas (ir (arba) merkaptanai).

5. Raktų įrenginio veikimo įvertinimas

5.1. Fragmento gamykloje sudegintų naftos dujų tūrinis srautas (m/s) ir nutekėjimo greitis U (m/s) išmatuojami eksperimentiškai arba, jei nėra tiesioginių matavimų, apskaičiuojami pagal formulę:

čia U – APG ištekėjimo iš liepsnos bloko išleidimo antgalio greitis, m/s (pagal matavimo rezultatus);

- išleidimo antgalio skersmuo, m (pagal projektinius fakelo bloko duomenis).

Neturint tiesioginių matavimų, ištekėjimo greitis U imamas pagal 1992 m. „Bliužinių sistemų projektavimo ir saugaus eksploatavimo taisykles“, lygus

su nuolatiniais atstatymais:

periodiniams ir avariniams išmetimams:

kur yra garso sklidimo greitis APG, apskaičiuotas pagal G priedą.

5.2. Dujų, išleidžiamų iš fakelo įrenginio, masės srautas (kg/h) apskaičiuojamas pagal formulę:

čia - APG tankis, kg/m, (išmatuotas eksperimentiškai arba apskaičiuotas pagal komponentų tūrio dalis (tūrio proc.) ir tankius (kg/m) – žr. A priedą).

5.3. Degimo produktų, išeinančių iš liepsnos bloko, tūrinis srautas (m/s):

čia yra tūrinis APG, išplitusios fakeloje, srautas (m/s), apskaičiuotas pagal (5.1.1) formulę;

- degimo produktų tūris (m/m), apskaičiuotas pagal B priedo 3 formulę;

- degimo temperatūra, apskaičiuota pagal 8.3 punktą.

6. Kenksmingų medžiagų išmetimo į atmosferą galios skaičiavimas

6.1. Sudeginamų susijusių naftos dujų fizikinių ir cheminių charakteristikų apskaičiavimas

6.1.1. Tankio apskaičiavimas, kg/m (A priedo 1 formulė).

6.1.2. Sąlyginės molekulinės masės, kg/mol, apskaičiavimas (A priedo 2 formulė).

6.1.3. Cheminių elementų masės kiekio (masės %) apskaičiavimas APG (A priedo 3 ir 4 formulės).

6.1.4. APG sąlyginės molekulinės formulės elementų atomų skaičiaus apskaičiavimas (A priedo 5 ir 6 formulės).

6.2. Drėgno oro fizikinių ir cheminių charakteristikų skaičiavimas

Esant tam tikroms oro sąlygoms:

- temperatūra t, °C;

- slėgis Р, mm Hg;

- santykinė oro drėgmė (frakcijos arba %).

6.2.1. Drėgno oro masės drėgmės kiekio d (kg/kg) nustatymas pagal nomogramą (B1 priedas).

6.2.2. Komponentų masės dalių drėgname ore apskaičiavimas (B priedėlio 2 ir 3 formulės).

6.2.3. Cheminių elementų atomų skaičiaus apskaičiavimas drėgno oro sąlyginėje molekulinėje formulėje (B priedo 3 lentelė).

6.2.4. Drėgno oro tankio apskaičiavimas kg/m (B priedo 5 formulė).

6.3. Susijusių naftos dujų stechiometrinės degimo reakcijos drėgno oro atmosferoje apskaičiavimas

6.3.1. Molinio stechiometrinio koeficiento M apskaičiavimas (B priedo 2 formulė).

6.3.2. Teorinio drėgno oro kiekio (m/m), reikalingo pilnam 1 m APG sudegimui, nustatymas (B priedo 3 punktas).

6.3.3. Degimo produktų kiekio (m/m), susidarančio stechiometriškai degant 1 m APG drėgno oro atmosferoje, skaičiavimas (B priedo 3 formulė).

6.4. Patikra, ar laikomasi susijusių naftos dujų deginimo be suodžių sąlygų fakelo bloke

6.4.1. Garso sklidimo greičio degiųjų dujų mišinyje apskaičiavimas (m/s) (D priedo 1 formulė arba D priedo 1-4 grafikai).

6.4.2. Degimo be suodžių sąlygos įvykdymo tikrinimas:

6.5. Specifinio kenksmingų medžiagų emisijos, tenkančios deginamų susijusių naftos dujų masės vienetui, nustatymas (kg/kg)

6.5.1. Norint įvertinti anglies monoksido, azoto oksidų (pagal azoto dioksidą), taip pat suodžių emisiją tuo atveju, jei nesilaikoma degimo be suodžių sąlygos, turi būti nustatytos eksperimentinės savitosios emisijos masės vienetui vertės. naudojamos degančios dujos, pateiktos šioje lentelėje:

6.1 lentelė


Specifinės emisijos (kg/kg)	Degimas be suodžių	Dega suodžiais



benzo(a)pirenas

Deginant sieros turinčias susijusias naftos dujas, savitasis sieros dioksido išmetimas apskaičiuojamas pagal formulę:

kur yra molekulinė masė, yra sąlyginė kuro molekulinė masė, s yra sieros atomų skaičius susijusių naftos dujų sąlyginėje molekulinėje formulėje (žr. A priedus, A1).

Jei reikia nustatyti išmetamųjų teršalų kiekį , , reikia vadovautis E priedėlyje pateiktomis formulėmis.

Kenksmingos medžiagos degant susijusioms naftos dujoms patenka į atmosferą ir dėl dujų perdegimo. Perdegimo koeficientas nustatomas arba eksperimentiškai tam tikros konstrukcijos fakeliniams įrenginiams, arba daroma prielaida, kad jis yra 0,0006 deginant be suodžių ir 0,035 kitu atveju.

Specifinis angliavandenilių išmetimas (metano atžvilgiu), taip pat dujose esantys sieros junginiai, tokie kaip vandenilio sulfidas ir merkaptanai, nustatomi pagal bendrą formulę:

(sp. emisija) = 0,01* (perdegimo koeficientas)* (masės dalis procentais) (6,3)

7. Maksimalios ir bendros kenksmingų medžiagų emisijos apskaičiavimas

7.1. Didžiausios kenksmingų medžiagų emisijos apskaičiavimas (g/s):

kur - specifinė i-osios kenksmingos medžiagos emisija sudegusių dujų masės vienetui (kg/kg) (D priedas);

- iš fakelo įrenginio išleidžiamų dujų masės srautas (kg/h) (žr. 5.2 formulę).

7.2. Bendro kenksmingų medžiagų emisijos per metus apskaičiavimas (t/metai):

kai pavadinimai yra tokie patys kaip 7.1 punkte, o t yra fakelo įrenginio veikimo trukmė per metus, valandomis.

8. Fakelo įrenginio, kaip potencialaus atmosferos taršos šaltinio, parametrų apskaičiavimas

8.1. Teršalų išmetimo į atmosferą šaltinio aukščio virš žemės lygio apskaičiavimas, N (m)

8.1.1. Įrenginiams dideliame aukštyje:

čia (m) yra fasadų kamino aukštis (nustatomas pagal didelio aukščio fakelo bloko projektinius duomenis);

(m) – degiklio ilgis (apskaičiuojamas pagal G priedėlio (1) formulę arba nustatomas pagal G priedėlio nomogramas.

8.1.2. Horizontalioms fasadų įrenginiams:

čia (m) yra atstumas nuo vamzdžio antgalio iki priešingos tvarto sienos;

(m) - išleidimo antgalio atstumas nuo žemės lygio (su pliuso ženklu, jei vamzdis yra virš žemės lygio, ir su minuso ženklu kitu atveju);

0,707 - koeficientas, atsižvelgiant į liepsnos nuokrypio nuo vertikalės kampą.

8.1.3. Liepsnos ilgis apskaičiuojamas pagal G priedą.

8.2. Srauto greičio ir vidutinio dujų mišinio (degimo produktų) patekimo į atmosferą greičio apskaičiavimas

8.2.1. Degimo produktų, išeinančių iš liepsnos bloko, tūrinis srautas (m/s) apskaičiuojamas pagal (5.3) formulę.

8.2.2. Vidutinis susijusių naftos dujų degimo produktų išleidimo į atmosferą greitis apskaičiuojamas pagal formulę:

kur (m) yra liepsnos skersmuo.

apskaičiuojamas pagal formulę:

kur yra degiklio ilgis (G priedas).

8.3. Į atmosferą išmetamų dujų mišinio temperatūros apskaičiavimas

8.3.1. Savitųjų išmetamųjų teršalų ir deginto APG masės vieneto (kg/kg) apskaičiavimas (E priedėlis).

8.3.2. Sudegusių dujų grynojo šilumingumo (kcal/m) apskaičiavimas (3 priedėlis).

8.3.3. Energijos, prarastos dėl deglo spinduliuotės, dalies apskaičiavimas:

kur yra sąlyginė APG molekulinė masė (A priedas).

8.3.4. Šilumos kiekio susietų naftos dujų degimo produktuose apskaičiavimas esant trims degimo temperatūros vertėms (pavyzdžiui, ; ; ) (kcal):

čia (kg) yra 1 m APG degimo produktų i-osios sudedamosios dalies masė (E priedėlis).

- sudedamųjų degimo produktų vidutinės masės izobarinės šiluminės talpos (B1 priedo 3 lentelė).

8.3.5. Grafo kūrimas.

8.3.6. T reikšmės nustatymas pagal grafiką, remiantis sąlyga:

8.3.7. Į atmosferą išmetamų dujų mišinio temperatūros nustatymas:

A priedas. Susijusių naftos dujų fizinių ir cheminių charakteristikų apskaičiavimas

A priedas

Susijusių naftos dujų fizinių ir cheminių charakteristikų apskaičiavimas (6.1 p.)

1. APG tankio (kg/m) pagal tūrio dalis (tūrio proc.) (6.1.1 punktas) ir tankio (kg/m) (A1 priedo 3 lentelė) apskaičiavimas:

2. Sąlyginės APG molekulinės masės, kg/mol, apskaičiavimas (6.1.2 punktas):

kur yra APG i-ojo komponento molekulinė masė (A1 priedo 2 lentelė).

3. Cheminių elementų masės kiekio susijusiose dujose apskaičiavimas (6.1.3 punktas):

J-ojo cheminio elemento masės kiekis APG (% masės) apskaičiuojamas pagal formulę:

kur yra cheminio elemento j kiekis (masės proc.) APG i-ajame komponente (A1 priedėlio 4 lentelė);

- i-ojo komponento masės dalis APG; apskaičiuojamas pagal formulę:

Pastaba: jei angliavandenilių emisija nustatoma metanu, taip pat apskaičiuojama angliavandenilių, paverstų metanu, masės dalis:

Šiuo atveju sumuojama tik angliavandeniliai, kuriuose nėra sieros.

4. Elementų atomų skaičiaus apskaičiavimas susijusių dujų sąlyginėje molekulinėje formulėje (6.1.4 punktas):

J-ojo elemento atomų skaičius apskaičiuojamas pagal formulę:

Susijusių naftos dujų sąlyginė molekulinė formulė parašyta kaip

Ilgą laiką susijusios naftos dujos neturėjo jokios vertės. Jis buvo laikomas kenksminga naftos gavybos priemaiša ir buvo sudegintas tiesiogiai, kai iš naftos gręžinio buvo išleistos dujos. Bet laikas praėjo. Atsirado naujų technologijų, kurios leido kitaip pažvelgti į APG ir jo savybes.

Sudėtis

Susijusios naftos dujos yra naftos rezervuaro „dangtelyje“ - erdvėje tarp dirvožemio ir iškastinės naftos telkinių. Be to, dalis jo yra ištirpusios pačiame aliejuje. Tiesą sakant, APG yra tos pačios gamtinės dujos, kurių sudėtyje yra daug priemaišų.

Asocijuotos naftos dujos pasižymi dideliu angliavandenilių kiekiu. Daugiausia tai etanas, propanas, metanas, butanas. Jame taip pat yra sunkesnių angliavandenilių: pentano ir heksano. Be to, naftos dujose yra tam tikras kiekis nedegių komponentų: helio, vandenilio sulfido, anglies dioksido, azoto ir argono.

Reikėtų pažymėti, kad susijusių naftos dujų sudėtis yra labai nestabili. Tas pats APG laukas per kelerius metus gali žymiai pakeisti tam tikrų elementų procentą. Tai ypač pasakytina apie metaną ir etaną. Nepaisant to, naftos dujos sunaudoja daug energijos. Vienas kubinis metras APG, priklausomai nuo jame esančių angliavandenilių, gali išskirti nuo 9 000 iki 15 000 kcal energijos, todėl yra perspektyvu naudoti įvairiuose ūkio sektoriuose.

Asocijuotų naftos dujų gavybos srityje pirmauja Iranas, Irakas, Saudo Arabija, Rusijos Federacija ir kitos šalys, kuriose sutelktos pagrindinės naftos atsargos. Čia Rusijai tenka apie 50 milijardų kubinių metrų susijusių naftos dujų per metus. Pusė šio kiekio atitenka gamybinių plotų reikmėms, 25% – papildomam perdirbimui, o likusi dalis – deginama.

valymas

Susijusios naftos dujos nenaudojamos pradine forma. Jo naudojimas tampa įmanomas tik po išankstinio valymo. Tam skirtingo tankio angliavandenilių sluoksniai yra atskiriami vienas nuo kito specialiai tam skirtoje įrangoje – daugiapakopiame slėgio separatoriuje.

Visi žino, kad vanduo kalnuose užverda žemesnėje temperatūroje. Priklausomai nuo aukščio, jo virimo temperatūra gali nukristi iki 95 ºС. Taip yra dėl atmosferos slėgio skirtumo. Šis principas naudojamas daugiapakopių separatorių veikimui.

Iš pradžių separatorius tiekia 30 atmosferų slėgį ir po tam tikro laiko palaipsniui mažina jo vertę 2-4 atmosferų žingsniais. Tai užtikrina vienodą skirtingų virimo taškų angliavandenilių atskyrimą vienas nuo kito. Be to, gauti komponentai siunčiami tiesiai į kitą valymo etapą naftos perdirbimo gamyklose.

Susijusių naftos dujų naudojimas

Dabar aktyviai paklausa kai kuriose gamybos srityse. Visų pirma, tai chemijos pramonė. Jai APG yra plastiko ir gumos gamybos medžiaga.

Energetikos pramonė taip pat yra naftos gamybos šalutinio produkto dalis. APG yra žaliava, iš kurios gaunamas šių rūšių kuras:

Išdžiovintos dujos.
Plačioji lengvųjų angliavandenilių frakcija.
Dujinis variklio kuras.
Suskystintos dujos.
Stabilus natūralus benzinas.
Atskiros frakcijos anglies ir vandenilio pagrindu: etanas, propanas, butanas ir kitos dujos.

Susijusių naftos dujų naudojimo apimtys būtų dar didesnės, jei nebūtų daug sunkumų, kylančių jas transportuojant:

Poreikis pašalinti mechanines priemaišas iš dujų sudėties. Pasibaigus APG galiojimo laikui iš gręžinio, į dujas patenka smulkiausios grunto dalelės, kurios gerokai sumažina jų transportavimo savybes.
Susijusioms naftos dujoms būtinai turi būti atlikta benzinizavimo procedūra. Be to, suskystinta frakcija transportavimo metu nusėda dujotiekyje.
Susijusių naftos dujų sudėtis turi būti nusierinta. Padidėjęs sieros kiekis yra viena iš pagrindinių korozijos centrų susidarymo vamzdyne priežasčių.
Azoto ir anglies dioksido pašalinimas, siekiant padidinti dujų kaloringumą.

Dėl minėtų priežasčių susijusios naftos dujos ilgą laiką nebuvo šalinamos, o deginamos tiesiai prie gręžinio, kuriame buvo nusodinta nafta. Ypač gera tai buvo stebėti skrendant virš Sibiro, kur nuolat matėsi fakelai su juos paliekančiais juodais dūmų debesimis. Tai tęsėsi tol, kol neįsikišo aplinkosaugininkai, suvokdami visą nepataisomą žalą, kuri tokiu būdu daroma gamtai.

Deginimo pasekmės

Dujų degimą lydi aktyvus šiluminis poveikis aplinkai. 50-100 metrų spinduliu nuo tiesioginės degimo vietos pastebimas pastebimas augmenijos tūrio sumažėjimas, o iki 10 metrų atstumu jos visiškai nėra. Taip yra daugiausia dėl dirvožemio maistinių elementų, nuo kurių labai priklauso visų rūšių medžiai ir žolės, išdegimas.

Degantis fakelas yra anglies monoksido šaltinis – tas pats, kuris yra atsakingas už Žemės ozono sluoksnio sunaikinimą. Be to, dujose yra sieros dioksido ir azoto oksido. Šie elementai priklauso gyviems organizmams toksiškų medžiagų grupei.

Taigi žmonėms, gyvenantiems vietovėse, kuriose vyksta aktyvi aliejaus gamyba, padidėja rizika susirgti įvairiomis patologijomis: onkologinėmis ligomis, nevaisingumu, susilpnėjusiu imunitetu ir kt.

Dėl šios priežasties 2000-ųjų pabaigoje iškilo APG panaudojimo klausimas, kurį nagrinėsime toliau.

Susiję naftos dujų panaudojimo metodai

Šiuo metu yra daug variantų, kaip pašalinti naftos atliekas nekenkiant aplinkai. Dažniausi iš jų yra:

Siunčiamas tiesiai į naftos perdirbimo gamyklą. Tai optimaliausias sprendimas tiek finansiniu, tiek aplinkosaugos požiūriu. Bet su sąlyga, kad jau yra išvystyta dujotiekių infrastruktūra. Jei jo nėra, reikės didelių kapitalo investicijų, o tai pateisinama tik didelių indėlių atveju.
Naudojimas naudojant APG kaip kurą. Asocijuotos naftos dujos tiekiamos elektrinėms, kuriose jos naudojamos elektrai gaminti naudojant dujų turbinas. Šio metodo trūkumas yra būtinybė įdiegti įrangą išankstiniam valymui, taip pat jos transportavimui į paskirties vietą.
Panaudotos APG įpurškimas į apatinį naftos rezervuarą, taip padidinant gręžinio naftos regeneravimo koeficientą. Taip atsitinka dėl padidėjimo po dirvožemio sluoksniu. Ši parinktis pasižymi įgyvendinimo paprastumu ir palyginti maža naudojamos įrangos kaina. Čia yra tik vienas minusas – faktinio APG panaudojimo trūkumas. Tik vėluojama, bet problema lieka neišspręsta.

Skirtingai nuo gamtinių dujų, susijusiose naftos dujose, be metano ir etano, yra daug propanų, butanų ir sunkesnių angliavandenilių garų. Daugelyje susijusių dujų, priklausomai nuo lauko, taip pat yra ne angliavandenilių komponentų: vandenilio sulfido ir merkaptanų, anglies dioksido, azoto, helio ir argono.

Atidarius naftos rezervuarus, dažniausiai pirmiausia pradeda tekėti alyvos „dangtelių“ dujos. Vėliau didžiąją dalį susietų dujų sudaro naftoje ištirpusios dujos. Dujų „dangtelių“ arba laisvųjų dujų sudėtis yra „lengvesnė“ (su mažesniu sunkiųjų angliavandenilių dujų kiekiu), priešingai nei aliejuje ištirpusios dujos. Taigi pradiniams lauko plėtros etapams paprastai būdinga didelė metinė susijusių naftos dujų gamyba, kurios sudėtyje yra didesnė metano dalis. Ilgai eksploatuojant lauką, sumažėja susijusių naftos dujų debetas, o didelę dujų dalį sudaro sunkieji komponentai.

Įpurškimas į podirvį, siekiant padidinti rezervuaro slėgį ir taip padidinti naftos gavybos efektyvumą. Tačiau Rusijoje, skirtingai nei daugelyje užsienio šalių, šis metodas, išskyrus retas išimtis, nenaudojamas, nes tai labai brangus procesas.

Naudojimas lauke elektros energijos gamybai naftos telkinių reikmėms.

Išleidžiant didelius ir stabilius susijusių naftos dujų kiekius - naudoti kaip kurą didelėse elektrinėse arba tolesniam perdirbimui.

Veiksmingiausias būdas panaudoti susijusias naftos dujas yra jas apdoroti dujų perdirbimo įmonėse, kad būtų pagamintos sausos pašalintos dujos (DGS), plačioji lengvųjų angliavandenilių frakcija (NGL), suskystintosios dujos (LHG) ir stabilus dujų benzinas (SGB).

PFC Energy, didelė konsultacinė įmonė kuro ir energetikos sektoriuje, savo tyrime „Asocijuotų naftos dujų panaudojimas Rusijoje“ pažymėjo, kad geriausias APG naudojimo variantas priklauso nuo lauko dydžio. Taigi mažiems telkiniams patraukliausias variantas – gaminti elektrą nedideliu mastu savo lauko ir kitų vietinių vartotojų poreikiams.

Tyrėjai apskaičiavo, kad vidutinių laukų atveju ekonomiškai perspektyviausias susijusių naftos dujų šalinimo variantas yra surinkti SND dujų perdirbimo gamykloje ir parduoti suskystintas naftos dujas (SND) arba naftos chemijos produktus ir sausas dujas.

Dideliems telkiniams patraukliausias pasirinkimas yra gaminti elektrą didelėje elektrinėje, kad vėliau būtų galima ją didmeniškai parduoti į elektros tinklą.

Ekspertų teigimu, susijusių dujų panaudojimo problemos sprendimas yra ne tik ekologijos ir išteklių taupymo klausimas, bet ir potencialus nacionalinis projektas, kurio vertė siekia 10-15 milijardų dolerių. Tik panaudojus APG kiekius per metus būtų galima pagaminti iki 5-6 milijonų tonų skystųjų angliavandenilių, 3-4 milijardus kubinių metrų etano, 15-20 milijardų kubinių metrų sausų dujų arba 60-70 tūkstančių GW/val. elektros energijos.

Rusijos prezidentas Dmitrijus Medvedevas nurodė Rusijos vyriausybei imtis priemonių, kad iki 2010 m. vasario 1 d.

Užima susijusias naftos dujas. Šis šaltinis niekada anksčiau nebuvo naudojamas. Tačiau dabar požiūris į šį vertingą gamtos išteklį pasikeitė.

Kas yra susijusios naftos dujos

Tai yra angliavandenilių dujos, kurios išsiskiria iš šulinių ir rezervuaro alyvos jas atskiriant. Tai natūralios kilmės garų angliavandenilių ir ne angliavandenilių mišinys.

Jo kiekis aliejuje gali būti įvairus: nuo vieno kubinio metro iki kelių tūkstančių vienoje tonoje.

Pagal gamybos specifiką asocijuotos naftos dujos laikomos šalutiniu naftos gavybos produktu. Iš čia ir kilęs jos pavadinimas. Trūkstant reikiamos infrastruktūros dujų surinkimui, transportavimui ir perdirbimui, prarandama daug šių gamtos išteklių. Dėl šios priežasties didžioji dalis susijusių dujų tiesiog deginamos.

Dujų sudėtis

Susijusias naftos dujas sudaro metanas ir sunkesni angliavandeniliai – etanas, butanas, propanas ir kt. Dujų sudėtis skirtinguose naftos telkiniuose gali šiek tiek skirtis. Kai kuriuose regionuose susijusiose dujose gali būti ne angliavandenilių komponentų – azoto, sieros, deguonies junginių.

Susijusioms dujoms, kurios išsiveržia atidarius naftos rezervuarus, būdingas mažesnis sunkiųjų angliavandenilių dujų kiekis. „Sunkesnė“ dujų dalis yra pačioje alyvoje. Todėl pradiniuose naftos telkinių plėtros etapuose, kaip taisyklė, susidaro daug susijusių dujų, kuriose yra daug metano. Eksploatuojant telkinius, šie rodikliai palaipsniui mažėja, o sunkieji komponentai sudaro didžiąją dalį dujų.

Gamtinės ir susijusios naftos dujos: koks skirtumas

Susijusiose dujose yra mažiau metano, palyginti su gamtinėmis dujomis, tačiau jos turi daug homologų, įskaitant pentaną ir heksaną. Kitas svarbus skirtumas yra struktūrinių komponentų derinys įvairiose srityse, kuriose gaminamos susijusios naftos dujos. APG sudėtis gali net keistis skirtingais laikotarpiais tame pačiame lauke. Palyginimui: kiekybinis komponentų derinys visada yra pastovus. Todėl APG gali būti naudojamas įvairiems tikslams, o gamtinės dujos naudojamos tik kaip energijos žaliava.

Gauti APG

Susijusios dujos gaunamos atskiriant nuo naftos. Tam naudojami kelių pakopų separatoriai su skirtingu slėgiu. Taigi pirmajame atskyrimo etape sukuriamas 16–30 barų slėgis. Visuose tolesniuose etapuose slėgis palaipsniui mažinamas. Paskutiniame gamybos etape parametras sumažinamas iki 1,5–4 barų. APG temperatūros ir slėgio vertės nustatomos atskyrimo technologija.

Pirmajame etape gautos dujos nedelsiant siunčiamos į Didieji sunkumai iškyla naudojant dujas, kurių slėgis mažesnis nei 5 barai. Anksčiau toks APG visada buvo deginamas, tačiau pastaruoju metu pasikeitė dujų naudojimo politika. Vyriausybė pradėjo kurti skatinamas priemones aplinkos taršai mažinti. Taigi 2009 m. valstybės lygiu buvo nustatytas APG deginimo greitis, kuris neturėtų viršyti 5% visos susijusios dujų produkcijos.

APG taikymas pramonėje

Anksčiau APG jokiu būdu nebuvo naudojamas ir iškart po ištraukimo buvo sudegintas. Dabar mokslininkai įžvelgė šio gamtos ištekliaus vertę ir ieško būdų, kaip jį efektyviai panaudoti.

Susijusios naftos dujos, kurios yra propanų, butanų ir sunkesnių angliavandenilių mišinys, yra vertinga žaliava energetikos ir chemijos pramonei. APG turi kaloringumo vertę. Taigi degimo metu jis išskiria nuo 9 iki 15 tūkstančių kcal / kubinį metrą. Jis nenaudojamas originalia forma. Būtinai reikalingas valymas.

Chemijos pramonėje plastikai ir guma gaminami iš metano ir etano, esančių susijusiose dujose. Sunkesni angliavandenilių komponentai naudojami kaip žaliava didelio oktaninio skaičiaus kuro priedams, aromatiniams angliavandeniliams ir suskystintoms angliavandenilių dujoms gaminti.

Rusijos teritorijoje daugiau nei 80% gautų susijusių dujų kiekio sudaro penkios naftą ir dujas gaminančios įmonės: OAO NK Rosneft, OAO Gazprom Neft, OAO Neftyanaya OAO TNK-BP Holding, OAO Surgutneftegaz. , šalyje kasmet pagaminama daugiau nei 50 milijardų kubinių metrų APG, iš kurių 26 % panaudojama perdirbimui, 47 % – pramonės reikmėms, o likusieji 27 % deginami.

Yra situacijų, kai ne visada apsimoka naudoti susijusias naftos dujas. Šio resurso panaudojimas dažnai priklauso nuo indėlio dydžio. Taigi mažuose telkiniuose pagamintas dujas tikslinga naudoti aprūpinant elektrą vietos vartotojams. Vidutinio dydžio laukuose ekonomiškiausia SND surinkti dujų perdirbimo gamykloje ir parduoti chemijos pramonei. Geriausias pasirinkimas dideliems telkiniams yra elektros gamyba didelėje elektrinėje ir vėliau pardavimas.

Žala dėl APG degimo

Susijęs dujų deginimas teršia aplinką. Aplink deglą veikia terminis naikinimas, kuris paveikia dirvožemį 10–25 metrų spinduliu, o augmeniją – 50–150 metrų spinduliu. Degimo metu į atmosferą patenka azoto ir anglies oksidai, sieros dioksidas, nesudegę angliavandeniliai. Mokslininkai suskaičiavo, kad dėl APG deginimo per metus išmetama apie 0,5 mln. tonų suodžių.

Taip pat dujų degimo produktai yra labai pavojingi žmonių sveikatai. Remiantis statistika, pagrindiniame Rusijos naftos perdirbimo regione - Tiumenės srityje - gyventojų sergamumas daugelio rūšių ligomis yra didesnis nei visos šalies vidurkis. Ypač dažnai regiono gyventojai kenčia nuo kvėpavimo organų patologijų. Pastebima tendencija, kad daugėja neoplazmų, jutimo organų ir nervų sistemos ligų.

Be to, PNH sukelia patologijas, kurios atsiranda tik po kurio laiko. Tai apima:

nevaisingumas;
persileidimas;
paveldimos ligos;
imuninės sistemos susilpnėjimas;
onkologinės ligos.

APG panaudojimo technologijos

Pagrindinė naftos dujų naudojimo problema yra didelė sunkiųjų angliavandenilių koncentracija. Šiuolaikinė naftos ir dujų pramonė naudoja keletą veiksmingų technologijų, kurios leidžia pagerinti dujų kokybę pašalinant sunkiuosius angliavandenilius:

Dujų atskyrimas.
adsorbcijos technologija.
Žemos temperatūros atskyrimas.
membranos technologija.

Susijusių dujų panaudojimo būdai

Metodų yra daug, tačiau praktikoje naudojami tik keli. Pagrindinis metodas yra APG panaudojimas išskaidant į komponentus. Šio rafinavimo proceso metu susidaro sausos dugno dujos, kurios iš esmės yra tokios pačios kaip gamtinės dujos, ir didelė lengvųjų angliavandenilių (NGL) frakcija. Šis mišinys gali būti naudojamas kaip žaliava naftos chemijos produktams.

Naftos dujų atskyrimas vyksta žemos temperatūros absorbcijos ir kondensacijos įrenginiuose. Baigus procesą, sausos dujos transportuojamos dujotiekiais, o NGL siunčiamos į naftos perdirbimo gamyklas tolesniam perdirbimui.

Antrasis efektyvus APG apdorojimo būdas yra ciklas. Šis metodas apima dujų įpurškimą atgal į rezervuarą, kad padidėtų slėgis. Šis sprendimas leidžia padidinti alyvos išgavimo iš rezervuaro tūrį.

Be to, susijusios naftos dujos gali būti naudojamos elektros gamybai. Tai leis naftos įmonėms žymiai sutaupyti pinigų, nes nereikės pirkti elektros energijos iš išorės.