«Блочная установка по получению сжиженного газа из попутного нефтяного газа» (стр. 2 )

Современные условия работы ведущих мировых нефтегазовых компаний и высокие экологические требования в западных странах позволили довести технологический уровень утилизации ПНГ до 97-99 %. В США и Норвегии существует прямой запрет на сжигание ПНГ. В 2004 году такая же мера принята Казахстаном.

Между тем, попутный нефтяной газ – ценнейшее химическое сырье, высокоэффективное органическое топливо, содержащее значительное количество этана, пропана, бутана, других предельных углеводородов.

Лидерство в попытке решить проблему сжигания попутного газа взял на себя Всемирный банк, который в 2002 году организовал Глобальное партнерство по уменьшению сжигания попутного газа (GGFR). Оно объединяет крупнейшие нефтедобывающие страны (США, Канада, Нигерия, Казахстан, Великобритания, Норвегия и другие), ведущие энергетические компании (ExxonMobil, Shell, BP, Chevron, ENI и др.) и такие международные структуры как Всемирный банк, ОПЕК и Евросоюз. Российская Федерация представлена в партнерстве одним только Ханты-Мансийским АО.

В результате усилий, предпринятых на международном и национальных уровнях, практически во всех странах первой двадцатки наметилась тенденция к снижению объемов сжигания.

3. Экологические и климатические последствия масштабного сжигания ПНГ

Проблема использования ПНГ имеет важный международный аспект. Он связан с участием Российской Федерации в Конвенции ООН об изменении климата и Киотском протоколе, предусматривающем использование экономических механизмов (торговлю квотами и реализацию совместных проектов) для решения глобальных экологических проблем. Сокращение объемов ПНГ, бесполезно сгорающих в факелах, помимо всех перечисленных выше соображений, повлечёт снижение эмиссии парниковых газов в атмосферу, что поможет России подойти к реализации механизмов Киотского протокола с очень благоприятными стартовыми условиями.

18 ноября 2009 на саммите Россия-ЕС в Стокгольме было объявлено об усилении российских целей по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу в рамках нового климатического соглашения. Россия приняла на себя обязательства снизить к 2020 году выбросы парниковых газов на 20-25% (от уровня 1990 года). Таким образом, обязательства России сравнялись с теми, которые взял на себя Европейский Союз.

В соответствии с Киотским протоколом, с 2012 года условия платежей для нашей страны будут значительно ужесточены, поэтому меры необходимо принимать уже сейчас.

В настоящий момент под эгидой ООН идет разработка т. н. пост-киотского соглашения, направленного на борьбу с изменением климата – оно вступит в силу в 2013 году. Очередной раунд переговоров состоялся 7-18 декабря 2009 в Копенгагене. В рамках этого соглашения, в соответствие с рекомендациями ученых, необходимо добиться к 2020 году глобального снижения выбросов на 25-40% (от уровня 1990 года), чтобы предотвратить наиболее негативные последствия изменения климата на планете.

Сжигание НПГ приводит к значительным выбросам твердых загрязняющих веществ и ухудшению экологической обстановки в нефтепромысловых районах. По оценкам Минпромэнерго, в 2004 году в атмосферу в нефтедобывающих регионах было выброшено 321,8 тыс. тонн твердых загрязняющих веществ (около 12% общего объема выбросов в России).

В результате сжигания НПГ в факелах оказывается существенное воздействие на климат. При «технологических потерях» и сжигании НПГ в атмосферу выбрасывается диоксид углерода и активная сажа. В результате горения газа в факелах в России ежегодно образуется почти 100 млн. т выбросов СО2 (при условии эффективного сжигания всего объема газа). Однако российские факелы известны своей неэффективностью, т. е. газ в них сжигается не полностью. Соответственно, в атмосферу выделяется метан, гораздо более активный парниковый газ, чем СО2. Объем выбросов сажи при сжигании НПГ оценивается приблизительно в 0,5 млн. т в год. В последние годы в связи с особой уязвимостью Арктических экосистем к глобальным климатическим изменениям все активнее стали звучать призывы принять меры по снижению выбросов сажи.

Сжигание НПГ сопровождается тепловым загрязнением окружающей среды: вокруг факела радиус термического разрушения почв колеблется в пределах 10–25 метров, растительности — от 50 до 150 метров. При этом в атмосферу поступают как продукты сгорания НПГ, в том числе окись азота, сернистый ангидрид, окись углерода, так и различные несгоревшие углеводороды. Существенные концентрации окислов азота и серы фиксируются на расстоянии 1–3 км от факела, сероводорода — 5–10 км, а окиси углерода и аммиака — до 15 км. Это приводит к увеличению заболеваемости местного населения раком легких, бронхов, к поражениям печени и желудочно-кишечного тракта, нервной системы, зрения.

4. Финансовые последствия масштабного сжигания попутного газа

Сжигание попутного газа на факельных установках приводит к значительным потерям ценного химического сырья. По оценкам Минпромэнерго, в 2004 году в составе попутного газа на факельных установках было сожжено 7,1 млн тонн этана, 4,1 млн тонн пропана, 2,6 млн тонн бутана, 13 млн м3 гелия.

По расчетам МПР, из-за сжигания НПГ Россия ежегодно теряет около 139,2 млрд рублей (консолидированная стоимость жидких углеводородов, пропана, бутана и сухого газа, производимых при переработке попутного газа), хотя суммарный эффект от переработки НПГ в стране мог бы составить 362 млрд рублей в год.

По подсчетам Минпромэнерго, из-за недостаточной степени переработки НПГ бюджет ежегодно теряет около $13 млрд. Только в одном ХМАО, по данным администрации округа, ежегодно сгорает в факелах до 7,6 млрд м3 попутного газа, что сравнимо с уничтожением 6,5 млн тонн нефти.

Согласно результатам исследования, профинансированного Всемирным банком, при уровне цен 2007 г. около трети сжигаемого в факелах российского НПГ можно было бы полезно использовать, что привело бы к дополнительным ежегодным доходам страны в размере 2,3 млрд. долл., и позволило бы сократить выбросы СО2 более чем на 30 млн. т/год.

5. Современное состояние исследований и разработок в области утилизации попутного газа. Возможные пути решения проблемы

Попутный нефтяной газ является ценнейшим сырьем, и его полное рациональное использование должно быть частью рациональной стратегии любой нефтяной компании, в результате чего обеспечивается сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу и соблюдение компанией лицензионных обязательств.

Каким образом можно использовать ПНГ (исключая бесполезное сжигание на факелах)? Сегодня известно большое количество способов утилизации попутного нефтяного газа. Основным являются сбор, компримирование (сжатие), транспортировка. Газ можно закачать обратно для поддержания давления в пласте и обеспечения нефтепритока (технология «газлифт»), тем самым способствуя повышению эффективности добычи нефти. Кроме этого, ПНГ используется для выработки электрической и тепловой энергии непосредственно на месторождении. Это направление доминирует, потому что энергетическое производство имеет практически неограниченный рынок. Попутный нефтяной газ — топливо высококалорийное и относительно экологически чистое. Учитывая высокую энергоемкость нефтедобычи, неудивительно, что во всём мире существует практика его использования для выработки электроэнергии для промысловых нужд. При постоянно растущих тарифах на электроэнергию и их доли в себестоимости продукции, использование ПНГ для выработки электроэнергии можно считать экономически вполне оправданным. Еще один вариант утилизации – попутный нефтяной газ собирается и по отдельному трубопроводу направляется на газоперерабатывающий завод. Также применяется сжижение, физико-химическая переработка в жидкое топливо и глубокая химическая переработка. Очевидно, наиболее эффективный способ утилизации попутного нефтяного газа — его переработка на газоперерабатывающих заводах с получением сухого отбензиненного газа (СОГ), широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), сжиженных газов (СУГ) и стабильного газового бензина (СГБ).

Нефтяные компании активно внедряют на свои производства объекты малой энергетики (конструкция которых дает возможность использовать ПНГ в качестве топлива) для снижения зависимости от поставок энергетических компаний-монополистов, упрощения требований к инфраструктуре при освоении новых месторождений, снижения затрат на электроэнергию с одновременной утилизацией ПНГ. Почти всегда предусмотрена утилизация тепла выхлопных газов, отводимого в систему теплоснабжения; существуют варианты парогазовых установок.

Однако при современном уровне развития науки и промышленности можно найти экономически более эффективные пути утилизации ПНГ — выделение из него ценных компонентов.

Практически все современные процессы химической переработки природного и попутного нефтяного газов базируются на прямом окислении или его предварительной конверсии в синтез-газ, на основе которого осуществляется синтез метанола или производство процессом Фишера-Тропша смеси углеводородов  (синтетическая нефть, синтетическое жидкое топливо). В результате, как показывают технико-экономические оценки – технологическая сложность, энерго - и капиталоемкость этих процессов делают их практически нерентабельными при малых объемах производства.

Альтернативой газохимическим технологиям утилизации ПНГ остаются низкотемпературные процессы разделения. Учитывая то, что содержание пропана и бутана в попутных газах нефтяных месторождений значительно выше по сравнению с газами газовых и газоконденсатных месторождений, их выделение (при небольших объемах ПНГ) становится  целесообразным при условии минимальных капитальных вложений в технологическое оборудование. Данный принцип достижения рентабельности (минимальная металлоемкость, и, соответственно, минимальные капитальные вложения) используется в предлагаемой блочной установке.

Сжиженные газы (в виде пропан-бутановой смеси) широко используют как моторное топливо, а также как бытовое топливо для газификации населенных пунктов, предприятий, животноводческих ферм и т. д., однако основным потребителем сжиженных газов все же остаются нефтехимические производства. Пропан, н-бутан служат сырьем для производства этилена, из которого, в свою очередь, получают этанол, глицерин, этиленгликоль, дихлорэтан, хлористый этил и т. д. При дальнейшей переработке этих веществ получают лаки, растворители, красители, моющие вещества, синтетический каучук, полиэтилен, полипропилен. Бутан служит для получения синтетического бутадиенового каучука; изобутан и изопентан применяют для производства изопренового каучука. Сжиженные углеводородные газы очень удобны для применения в качестве бытового топлива, поскольку при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, а при сравнительно небольших избыточных давлениях переходят в жидкое. Для их транспортировки не требуется сложной трубопроводной сети, их можно доставлять в отдельные районы в баллонах и специальных цистернах. Все это гарантирует отсутствие проблем с реализацией продукта установки.