В данной статье рассматриваются перспективы и проблемы утилизации ресурсов ПНГ (попутный нефтяной газ). Причем наиболее актуальной является экологическая проблема сжигания ПНГ на факелах. Для ее решения предлагается использовать технологию ароматизации на цеолитных катализаторах, позволяющую получить ценное ароматическое сырье для нефтехимических заводов.
Ключевые слова: ароматизация, попутный нефтяной газ, утилизация, цеолитный катализатор, экологическая проблема.
Россия, как крупнейшая нефтегазовая страна мира имеет существенную экологическую проблему, связанную с необходимостью утилизации попутного нефтяного газа. Поэтому одной из приоритетных задач является сбережение и достижение более полного использования ресурсов попутного газа.
Попутный нефтяной газ является одним из сопутствующих продуктов нефтедобычи. Различают газ газовых шапок и растворенный в нефти газ. Попутный нефтяной газ состоит из углеводородов парафинового ряда от метана до гексана. Доля тяжелых углеводородов в них составляет 20–40 %, а иногда и 60–80 %. Также в их составе могут быть CO2, N2, COS, аргон, гелий, меркаптаны, тиофены, CS2, H2S (в некоторых случаях до 20 % и более) и пары Н2О. Существенным различием попутного нефтяного газа по сравнению с природным газом является меньшее содержание метана [1, 2]. Химический состав попутного нефтяного газа представлен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав попутного нефтяного газа
|
Компонент |
Содержание,% об. |
|
Метан |
63,40 |
|
Этан |
10,50 |
|
Пропан |
11,10 |
|
Изомеры бутана |
1,48 |
|
С5 и выше |
2,00 |
|
Азот и редкие газы |
9,00 |
|
Прочие |
2,52 |
На 2017 год объем добываемого попутного нефтяного газа составил 85,4 млрд. куб. м, что на 2,5 % выше по сравнению с 2016 годом [3]. Для уменьшения выбросов попутного нефтяного газа с целью минимизации негативного воздействия на окружающую среду необходимо введение технологий позволяющих достигнуть более полной ее переработки. Так, внедрение принципа наилучших доступных технологий в ТЭК (Топливно-энергетический комплекс), сокращение выбросов, расширение использования возобновляемых источников энергии, повышение топливной эффективности традиционной генерации позволило повысить глубину утилизации попутного нефтяного газа за последние пять лет почти на 12 %. В нашей стране этот показатель равен в среднем 87 %. При этом весьма актуальной остается проблема сжигания попутного нефтяного газа на факелах. Основным источником загрязнений в районах добычи нефти является сжигание попутного нефтяного газа. При сгорании попутного нефтяного газа в атмосферу в виде продуктов сгорания попадают сажа, CO, SO2 и оксид азота. Вредное воздействие продуктов сгорания сильно сказывается на экологической ситуации региона и здоровье местного населения. В результате горения газа в факелах в России ежегодно образуется почти 100 млн. т выбросов: СО2, метана и т. д., что приводит к увеличению риска заболеваемости местного населения онкологическими заболеваниями.
Некоторые нефтяные компании для решения проблемы утилизации попутного нефтяного газа реализуют собственные программы. К основным способам утилизации попутного нефтяного газа, которые применяют крупные нефтяные компании, относятся:
– закачка в недра для увеличения пластового давления, с целью повышения нефтеотдачи. В России не получил широкого применения. Главной особенностью данного способа является то, что он в полной мере не решает проблему утилизации попутного нефтяного газа.
– выработка электроэнергии для нужд нефтепромыслов. Применения в качестве топлива на электростанциях. Преимуществами этого способа являются небольшие финансовые затраты и возможность утилизации ПНГ в большей мере. Существенный недостаток способа — отсутствие рынка сбыта электроэнергии.
– ароматизация на цеолитных катализаторах [4, 5]. Основными продуктами процесса являются бензол, толуол и изомеры ксилола, которые широко применяются в качестве сырья для органического синтеза. На их основе получают синтетические волокна, пластмассы, красители, ПАВ, каучуки различного назначения, фармацевтические препараты и другие.
Для регулирования степени превращения и селективности образования ароматических углеводородов наиболее перспективным методом является промотирование цеолитного катализатора различными металлами, такими как цинк, галлий, кадмий, платина и другие.
Достоинствами данного способа утилизации ПНГ является хороший выход ароматических углеводородов, возможность применения как ПНГ, так и других углеводородов. К недостатку способа относится небольшой срок межрегенерационного пробега.
Анализируя различные способы утилизации ПНГ, учитывая сегодняшние развитие химической промышленности, можно отметить, что каталитическая ароматизация является наиболее эффективной и перспективной по сравнению с другими. Причем она не только решает проблему более полного использования ПНГ, но и позволяет устранить проблемы нехватки сырья на нефтехимических заводах.
Низкий показатель утилизации ресурсов ПНГ остается одной из острых проблем, тормозящих развитие нефтегазового сектора страны. Решение этой проблемы является наиболее стратегически значимым и носит комплексный характер. В связи с этим применение технологии ароматизации ПНГ на цеолитных катализаторах, с получением ценных ароматических углеводородов позволит в промышленных масштабах использовать ресурсы ПНГ и значительно минимизировать вредные выбросы в атмосферу.
Литература:
- Аджиев А. Ю., Пуртов П. А., Подготовка и переработка попутного нефтяного газа в России: в 2 ч. Ч. — Краснодар: ЭДВИ, 2014. — 504 с.
- Тетельмин В. В., Язев В. А. Попутный нефтяной газ. Технологии добычи, стратегии использования. − М.: ИД Интеллект, 2013. 208 с.
- Добыча природного и попутного газа. Министерство энергетики РФ [Интернет ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/1215.
- Кутепов Б. И., Белоусова О. Ю. Ароматизация углеводородов на пентасилсодержащих катализаторах. — М: Химия, 2000.− 94 с.
- Ахметов А. Ф., Каратун О. Ю. Модифицированные пентасилсодержащие катализаторы для ароматизации углеводородных газов // Химия и технология топлив и масел. — 2001. −№ 5. С. 33–36.
