Zpracování zemního plynu: metody a technologie

Perspektivní rozvoj největších průmyslových odvětví je nemožný bez nejhodnotnějších surovin a energetických nosičů vysoké kvality - zemního plynu. Jeho využití nejen automatizuje mnoho technologických procesů, ale také významně zlepšuje životní podmínky obyvatelstva.

Co je zemní plyn?

Neexistuje jediný chemický vzorec pro zemní plyn - v každém ložisku má složení s jiným poměrem složených složek.

Zemní plyn je směs uhlovodíků, z nichž většina je metan. Zbývající složky jsou: butan, propan, ethan, vodík, sirovodík, hélium, dusík, oxid uhličitý.

Zemní plyn nemá žádnou barvu a vůni, jeho přítomnost ve vzduchu nemůže být určena bez pomoci speciálních zařízení. Vůně známá každé osobě je dána plynu umělou cestou (odorizaci). Díky tomuto procesu je možné pozorovat přítomnost plynu ve vzduchu a zabránit život ohrožujícím situacím.

Původ

Pokud jde o původ plynu, neexistuje jednotná teorie, vědci se drží dvou verzí:

• Kdysi byla pevnina oceánem. Zabíjením živých organismů nahromaděných v prostoru, ve kterém nebyl žádný vzduch a bakterie, vyvolával proces rozkladu. Vzhledem geologické pohyby karta hmotnost klesal hlouběji a hlouběji v zemské interiéru, kde je vysoký tlak a teplota se chemicky reagovat s vodíkem za vzniku uhlovodíků.
• Dynamika Země přispívá ke vzestupu uhlovodíků, které se nacházejí v obrovské hloubce, kde je nižší úroveň tlaku. V důsledku toho se vytvoří usazeniny plynu nebo oleje.

Extrakce

Na rozdíl od všeobecného přesvědčení může být zemní plyn pod zemí nejen v dutinách, jejichž těžba nevyžaduje značné náklady na materiál a energii. Často se soustřeďuje uvnitř skal s tak malou porézní strukturou, kterou lidské oko nemůže vidět. Hloubka ložisek může být malá, ale někdy dosahuje několika kilometrů.

Proces výroba plynu zahrnuje několik fází:

• Geologická práce, díky níž jsou umístění ložisek přesně určena.
• Vrtné výrobní vrty. Provádí se na celém území ložiska, což je důležité pro jednotné snížení tlaku plynu v nádrži. Maximální hloubka vrtů je 12 km.
• Extrakce. Proces se provádí v důsledku rozdílné úrovně tlaku v nosné vrstvě plynu a zemském povrchu. U vrtů plyn směřuje k vnějšímu prostranství - tam, kde je tlak nižší, a okamžitě vstupuje do sběrného systému. Dále je vyráběn související plyn, který je vedlejším produktem při výrobě ropy. To je také cenné pro mnoho průmyslových odvětví.
• Příprava na přepravu. Extrahovaný plyn obsahuje četné nečistoty. Pokud je jejich množství zanedbatelné, je plyn přepravován cisterny nebo potrubí do zařízení pro další zpracování. Z významného množství nečistot je zemní plyn čištěn v integrovaných zařízeních na zpracování, které jsou postaveny v blízkosti ložiska.

Proč potřebujeme zpracovávat zemní plyn

Tvorba zemního plynu nastává během tvorby vrstev porézních hornin obsahujících ropu a uhelných spojů. Kromě komponent důležitých pro potřeby průmyslu obsahuje nečistoty, které brání procesu přepravy a používání koncovými uživateli.

Bezprostředně po výrobě je plyn vypuštěn v integrovaných zařízeních na úpravu vody, během nichž se z něj získává voda a síra. Další zpracování přírodního a přidruženého plynu probíhá v chemických a plynárenských závodech.

Hlavní princip zpracovatelských závodů

Hlavním úkolem podniku zabývajícího se zpracováním zemního plynu je maximální možné vytěžování všech složek fosilních paliv a jejich přivedení do obchodního stavu. Současně by se nemělo poškozovat životní prostředí a vnitrozemí země a finanční náklady musí být minimalizovány.

Díky implementaci všech aspektů tohoto pravidla jsou produkty zpracování zemního plynu považovány za vysoce kvalitní a ekonomické.

Způsoby zpracování

Existují následující způsoby zpracování plynu:

• fyzické a energetické;
• chemicko-katalytické;
• termochemické.

Metody fyzikální energie se používají ke kompresi plynu a jeho oddělování na součásti pomocí chladicích nebo topných jednotek. Tato technologie zpracování zemního plynu se nejčastěji používá přímo na ložiskách.

Zpočátku byl proces komprese a separace proveden pomocí kompresorů. Dosud bylo úspěšně použito finančně méně nákladné zařízení - ejektory a olejová čerpadla.

Chemicko-katalytická metoda zpracování zemního plynu znamená konverzi methanu na syntézní plyn pro jeho následné zpracování. To lze provést třemi způsoby: konverzí páry nebo oxidu uhličitého, částečná oxidace.

Často se používá metoda částečné oxidace methanu. To je vzhledem k pohodlí procesu autotermně (parciální oxidace, když na uhlovodíkovou surovinou je ohříván uvolňování tepla), reakční rychlost a nedostatek potřebě katalyzátoru (jako při konverzi vodní páry a oxidu uhličitého).

Výsledný syntézní plyn není dále podroben procesu dělení na složky.

Termochemické metody zahrnují tepelnou expozici zemnímu plynu, což vede k tvorbě nenasycených uhlovodíků (například ethylenu, propylenu). Proces je možný pouze při velmi vysokých teplotách (asi 11 tisíc stupňů Celsia) a tlaku několika atmosfér.

Rafinované výrobky

Pro mnoho lidí je slovo "plyn" spojeno s palivem a plynovým sporákem. Ve skutečnosti je použití jeho složek širší:

• Helium - cennou surovinou v oblasti vyspělých technologií, například při výrobě lékařských přístrojů a magnetické polštář pro dlouhé cesty městskou hromadnou dopravou, při výstavbě jaderných reaktorů a satelity;
• formaldehyd, jeden z derivátů methanu, - surový materiál, který hraje významnou roli v produkci Fenoplast (brzdové obložení, kulečníkové koule) a pryskyřice jsou nezbytnou součástí stavebních konstrukčních materiálů (překližka, dřevovláknitá deska), izolační nátěry a články;
• amoniak - používaný ve farmaceutickém průmyslu (vodný roztok), zemědělství (hnojivo) a potravinářském průmyslu;
• ethan - suroviny, z nichž se vyrábí polyethylen;
• Kyselina octová - je široce používána v textilním průmyslu;
• Metanol - palivo pro vozidla.

Výtěžnost a zpracování zemního plynu jsou procesy, kterými se účinně rozvíjí nejdůležitější odvětví. Plyn je dodáván koncovému uživateli po pečlivém zpracování, jeho použití výrazně zlepšuje životní podmínky.