الغازات البترولية المصاحبة. مرجع
غاز البترول المصاحب، أو APG، هو غاز مذاب في الزيت. يتم إنتاج الغاز البترولي المصاحب أثناء إنتاج النفط، وهو في الواقع منتج ثانوي. لكن APG بحد ذاته يعد مادة خام قيمة لمزيد من المعالجة.
التركيب الجزيئي
يتكون الغاز النفطي المصاحب من هيدروكربونات خفيفة. هذا هو في المقام الأول الميثان - المكون الرئيسي للغاز الطبيعي - بالإضافة إلى المكونات الأثقل: الإيثان والبروبان والبيوتان وغيرها.
وتختلف جميع هذه المكونات في عدد ذرات الكربون الموجودة في الجزيء. إذن، يحتوي جزيء الميثان على ذرة كربون واحدة، ويحتوي الإيثان على ذرتين، ويحتوي البروبان على ثلاث، ويحتوي البيوتان على أربع، وما إلى ذلك.
~ 400 ألف طن - القدرة الاستيعابية لناقلة النفط العملاقة.
ووفقاً للصندوق العالمي للحياة البرية، تطلق المناطق المنتجة للنفط سنوياً ما يصل إلى 400 ألف طن من الملوثات الصلبة إلى الغلاف الجوي، ونسبة كبيرة منها عبارة عن منتجات احتراق APG.
مخاوف أنصار البيئة
ويجب فصل غاز البترول المصاحب عن الزيت حتى يفي بالمعايير المطلوبة. لفترة طويلةظلت APG منتجا ثانويا لشركات النفط، لذلك تم حل مشكلة التخلص منها بكل بساطة - تم حرقها.
منذ بعض الوقت، أثناء الطيران على متن طائرة فوق سيبيريا الغربية، كان من الممكن رؤية العديد من المشاعل المشتعلة: كانت هذه المشاعل تحرق الغاز النفطي المصاحب.
وفي روسيا، يتم توليد ما يقرب من 100 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً نتيجة لحرق الغاز.
تشكل انبعاثات السخام أيضًا خطرًا: وفقًا لعلماء البيئة، يمكن نقل جزيئات السخام الصغيرة لمسافات طويلة وترسبها على سطح الثلج أو الجليد.
حتى أن تلوث الثلج والجليد غير مرئي تقريبًا بالعين، فإنه يقلل بشكل كبير من البياض، أي الانعكاس. ونتيجة لذلك، ترتفع درجة حرارة الثلج والهواء الأرضي، ويعكس كوكبنا كمية أقل من الإشعاع الشمسي.
انعكاسية الثلوج غير الملوثة:
التغييرات نحو الأفضل
في مؤخرابدأ الوضع مع استخدام APG يتغير. تولي شركات النفط المزيد والمزيد من الاهتمام لمشكلة الاستخدام الرشيد للغاز المصاحب. يتم تسهيل تكثيف هذه العملية من قبل الحكومة الاتحاد الروسيالقرار رقم 7 بتاريخ 8 كانون الثاني (يناير) 2009 والذي ينص على ضرورة رفع مستوى الاستفادة من الغاز المصاحب إلى 95%. وإذا لم يحدث ذلك، ستواجه شركات النفط غرامات باهظة.
أعدت شركة OAO Gazprom برنامج استثمار متوسط الأجل لزيادة كفاءة استخدام APG للفترة 2011-2013. بلغ مستوى استخدام APG عبر مجموعة غازبروم (بما في ذلك OJSC Gazprom Neft) في عام 2012 حوالي 70٪ (في عام 2011 - 68.4٪، في عام 2010 - 64٪)، مع الربع الرابع من عام 2012 في حقول OJSC Gazprom على المستوى استخدام مفيدتشكل APG نسبة 95%، وتستخدم شركة Gazprom Dobycha Orenburg LLC وGazprom Pererabotka LLC وGazprom Neft Orenburg LLC بالفعل نسبة APG بنسبة 100%.
خيارات التخلص
موجود عدد كبير منطرق للاستخدام المفيد لـ APG، ولكن في الممارسة العملية لا يتم استخدام سوى عدد قليل منها.
الطريقة الرئيسية لاستخدام APG هي فصله إلى مكونات، معظمها عبارة عن غاز جاف (أساسًا نفس الغاز). غاز طبيعي، أي أغلبها غاز الميثان، والذي قد يحتوي على بعض الإيثان). تسمى المجموعة الثانية من المكونات الجزء العريض من الهيدروكربونات الخفيفة (NGL). وهو خليط من مواد تحتوي على ذرتين أو أكثر من ذرات الكربون (C2 + جزء). وهذا الخليط هو المادة الخام للبتروكيماويات.
تتم عمليات فصل غاز البترول المصاحب عند وحدات التكثيف ذات درجة الحرارة المنخفضة (LTC) والامتصاص ذو درجة الحرارة المنخفضة (LTA). وبعد الانفصال، يمكن نقل الغاز الجاف المجرد عبر خط أنابيب الغاز التقليدي، ويمكن توفير الغاز الطبيعي السائل لمزيد من المعالجة لإنتاج المنتجات البتروكيماوية.
بحسب الوزارة الموارد الطبيعيةوالبيئة، في عام 2010 أكبر شركات النفطتم استخدام 74.5% من إجمالي الغاز المنتج، وتم حرق 23.4%.
إن مصانع معالجة الغاز والنفط ومكثفات الغاز وتحويلها إلى منتجات بتروكيماوية عبارة عن مجمعات عالية التقنية تجمع بين بعضها البعض الإنتاج الكيميائيمع صناعات تكرير النفط. تتم معالجة المواد الخام الهيدروكربونية في مرافق الشركات التابعة لشركة غازبروم: في مصانع معالجة الغاز في أستراخان وأورينبورغ وسوسنوجورسك ومصنع أورينبورغ للهيليوم ومحطة تثبيت المكثفات سورجوت ومحطة تحضير المكثفات أورينغوي للنقل.
ومن الممكن أيضًا استخدام الغاز البترولي المصاحب في محطات توليد الكهرباء لتوليد الكهرباء – وهذا يسمح لشركات النفط بحل مشكلة إمدادات الطاقة للحقول دون اللجوء إلى شراء الكهرباء.
بالإضافة إلى ذلك، يتم حقن APG مرة أخرى في الخزان، مما يجعل من الممكن زيادة مستوى استخلاص النفط من الخزان. تسمى هذه الطريقة بعملية ركوب الدراجات.
إحدى المشاكل الملحة في قطاع النفط والغاز اليوم هي مشكلة حرق الغاز النفطي المصاحب (APG). فهو ينطوي على خسائر ومخاطر اقتصادية وبيئية واجتماعية للدولة، ويصبح أكثر أهمية مع الاتجاه العالمي المتزايد نحو تحويل الاقتصاد إلى نمط تنمية منخفض الكربون وموفر للطاقة.
APG عبارة عن خليط من الهيدروكربونات المذابة في الزيت. يوجد في مكامن النفط وينطلق إلى السطح أثناء استخراج “الذهب الأسود”. ويختلف APG عن الغاز الطبيعي في أنه، بالإضافة إلى الميثان، يتكون من البيوتان والبروبان والإيثان وغيرها من الهيدروكربونات الثقيلة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن العثور فيه على مكونات غير هيدروكربونية، مثل الهيليوم، والأرجون، وكبريتيد الهيدروجين، والنيتروجين، وثاني أكسيد الكربون.
إن قضايا استخدام غاز البترول المسيل والتخلص منه شائعة في جميع البلدان المنتجة للنفط. وبالنسبة لروسيا، فهي أكثر أهمية، نظرًا لحقيقة أن دولتنا، وفقًا للبنك الدولي، تقع على رأس قائمة البلدان التي لديها أعلى معدلات إحراق غاز البترول المسال. ووفقا لأبحاث الخبراء، احتلت نيجيريا المركز الأول في هذا المجال، تليها روسيا، ثم إيران والعراق وأنغولا. تشير البيانات الرسمية إلى أنه يتم استخراج 55 مليار متر مكعب من APG سنويًا في بلدنا، ويتم حرق 20-25 مليار متر مكعب منها، وينتهي الأمر بـ 15-20 مليار متر مكعب فقط في الصناعة الكيميائية. يتم حرق معظم الغاز في مناطق إنتاج النفط التي يصعب الوصول إليها في شرق وغرب البلاد سيبيريا الغربية. بسبب الإضاءة العالية في الليل، يمكن رؤية أكبر المدن الكبرى في أوروبا وأمريكا وآسيا، وكذلك المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة في سيبيريا، من الفضاء بسبب العدد الهائل من مشاعل النفط التي تحرق APG.
أحد جوانب هذه المشكلة هو الجانب البيئي. عند حرق هذا الغاز، تنطلق كمية كبيرة من الانبعاثات الضارة إلى الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تدهور البيئة بيئة، فإن تدمير الموارد الطبيعية غير المتجددة يؤدي إلى تطوير عمليات كوكبية سلبية لها تأثير سلبي للغاية على المناخ. ووفقاً للإحصائيات السنوية الأخيرة، فإن احتراق غاز البترول المسال في روسيا وكازاخستان وحدهما يؤدي إلى إطلاق أكثر من مليون طن من الملوثات إلى الغلاف الجوي، والتي تشمل ثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكبريت، وجزيئات السخام. تدخل هذه المواد والعديد من المواد الأخرى بشكل طبيعي إلى جسم الإنسان. وهكذا يتم البحث في منطقة تيومينأظهر أن معدل الإصابة بالعديد من فئات الأمراض هنا أعلى بكثير منه في مناطق أخرى من روسيا. تشمل هذه القائمة أمراض الجهاز التناسلي والأمراض الوراثية وضعف المناعة والسرطان.
لكن مشاكل استخدام APG لا تطرح فقط قضايا بيئية. كما أنها تتعلق بقضايا الخسائر الكبيرة في اقتصاد الدولة. ويعتبر الغاز النفطي المصاحب مادة خام مهمة لصناعات الطاقة والكيماويات. وله قيمة حرارية عالية، ويستخدم الميثان والإيثان الموجود في APG في إنتاج البلاستيك والمطاط، وعناصره الأخرى هي مواد خام قيمة لمضافات الوقود عالية الأوكتان والغازات الهيدروكربونية المسالة. إن حجم الخسائر الاقتصادية في هذا المجال هائل. على سبيل المثال، في عام 2008، أحرقت مؤسسات إنتاج النفط والغاز الروسية أكثر من 17 مليار متر مكعب من غاز البترول المسال و4.9 مليار متر مكعب من الغاز الطبيعي أثناء إنتاج مكثفات الغاز. وتشبه هذه الأرقام الطلب السنوي لجميع الروس على الغاز المنزلي. ونتيجة لهذه المشكلة تصل الخسائر الاقتصادية لبلدنا إلى 2.3 مليار دولار سنويا.
تعتمد مشكلة استخدام APG في روسيا على العديد من الأسباب التاريخية التي لا تزال لا تسمح بحلها بطريقة بسيطة طرق سريعة. ينشأ في صناعة النفط في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. في ذلك الوقت، كان التركيز فقط على الحقول العملاقة، وكان الهدف الرئيسي هو إنتاج كميات هائلة من النفط بأقل التكاليف. وفي ضوء ذلك، اعتبرت معالجة الغاز المصاحب مشروعا ثانويا وأقل ربحية. وبطبيعة الحال، تم اعتماد خطة معينة لإعادة التدوير. للقيام بذلك، في معظم أماكن كبيرةخلال فترة إنتاج النفط، تم بناء محطات معالجة غاز كبيرة بنفس القدر مع نظام واسع النطاق لجمع الغاز، والتي ركزت على معالجة المواد الخام من الحقول القريبة. من الواضح تمامًا أن هذه التكنولوجيا لا يمكن أن تعمل إلا بفعالية إنتاج كبير، ولا يمكن الدفاع عنه في المجالات المتوسطة والصغيرة، والتي تم تطويرها بشكل نشط مؤخرًا. مشكلة أخرى في المخطط السوفييتي هي أن خصائصه الفنية والنقلية لا تسمح بنقل ومعالجة الغاز المخصب بالهيدروكربونات الثقيلة بسبب استحالة ضخه عبر خطوط الأنابيب. لذلك، لا يزال يتعين حرقها في المشاعل. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم تمويل جمع الغاز وتزويده للمصانع من خلال نظام واحد. وبعد انهيار الاتحاد، تم تشكيل شركات نفط مستقلة، تركزت في أيديها مصادر غاز البترول المسال، في حين بقي تسليم الغاز وتجميعه مع معالجات الشحن. وأصبح الأخير محتكرًا في هذا المجال. وبالتالي، لم يكن لدى منتجي النفط أي حافز للاستثمار في بناء مرافق تجميع الغاز في الحقول الجديدة. علاوة على ذلك، فإن استخدام APG يتطلب استثمارات ضخمة. إن حرق هذا الغاز أرخص بالنسبة للشركات بدلاً من بناء نظام التجميع والمعالجة.
يمكن تلخيص الأسباب الرئيسية لحرق غاز APG على النحو التالي. ولا توجد تقنيات رخيصة تسمح باستخدام الغاز المخصب بالهيدروكربونات الثقيلة. لا توجد قدرة معالجة كافية. إن التركيبات المختلفة لـ APG والغاز الطبيعي تحد من إمكانية وصول عمال النفط إليها النظام الموحدإمدادات الغاز، وهي مليئة بالغاز الطبيعي. إن إنشاء خطوط أنابيب الغاز اللازمة يزيد بشكل كبير من سعر الغاز المنتج مقارنة بالغاز الطبيعي. نظام التحكم الحالي في روسيا لتنفيذ اتفاقيات الترخيص غير كامل أيضًا. إن الغرامات المفروضة على انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي أقل بكثير من تكاليف التخلص من غاز البترول المسال. على السوق الروسيةلا توجد عملياً أي تقنيات من شأنها جمع هذا الغاز ومعالجته. وتوجد حلول مماثلة في الخارج، لكن استخدامها بطيء للغاية بسعر مرتفع، فضلا عن التكيف اللازم ل الظروف الروسيةالمناخية والتشريعية. على سبيل المثال، متطلبات السلامة الصناعية لدينا أكثر صرامة. هناك بالفعل حالات استثمر فيها العملاء مبالغ ضخمة وانتهى بهم الأمر بالحصول على معدات كان من المستحيل تشغيلها. لذلك، إنتاجنا الخاص لمحطات ضغط ضخ الغاز ومحطات ضغط APG سؤال مهمل صناعة النفط والغازروسيا. تعمل Kazan PNG-Energy وTomsk BPC Engineering بالفعل على حلها. توجد العديد من المشاريع المتعلقة بمشكلة استخدام APG في مراحل مختلفة من التطوير في سكولكوفو.
ترغب حكومة الاتحاد الروسي في رفع الوضع مع APG إلى المعايير العالمية. لقد أثيرت بالفعل أسئلة حول التحرير الضروري لأسعار هذا المنتج في عام 2003. في عام 2007، تم نشر أحدث البيانات حول حجم غاز البترول المسال المحترق في مشاعل - وهذا يمثل ثلث إجمالي المنتج. في الخطاب السنوي لرئيس الاتحاد الروسي أمام الجمعية الفيدرالية للاتحاد الروسي بتاريخ 26 أبريل 2007، لفت فلاديمير بوتين الانتباه إلى المشكلة وأصدر تعليماته للحكومة بإعداد مجموعة من التدابير لحل هذه المشكلة. واقترح زيادة الغرامات، وإنشاء نظام محاسبي، وتشديد متطلبات الترخيص لمستخدمي باطن الأرض، ورفع مستوى استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون إلى المتوسط العالمي - 95% بحلول عام 2011. لكن وزارة الطاقة قدرت أن مثل هذا الهدف لا يمكن تحقيقه، وفقا لأكثر التوقعات تفاؤلا، إلا بحلول عام 2015. KhMAO، على سبيل المثال، على هذه اللحظةيعالج 90% من الغاز، مع وجود ثماني محطات لمعالجة الغاز قيد التشغيل. تتميز منطقة يامال-نينيتس المتمتعة بالحكم الذاتي بمناطق ضخمة غير مأهولة، مما يعقد مسألة استخدام APG، لذلك يتم استخدام حوالي 80٪ هنا، وسوف تصل المنطقة إلى 95٪ فقط في 2015-2016.
تطبيق الغاز
يمكن العثور على الغاز في الطبيعة في ثلاثة أنواع من الرواسب: الغاز والغاز والنفط ومكثفات الغاز.
في رواسب النوع الأول - الغاز - يشكل الغاز تراكمات طبيعية ضخمة تحت الأرض ليس لها اتصال مباشر بحقول النفط.
وفي النوع الثاني من الرواسب - الغاز - النفط - يصاحب الغاز النفط أو يصاحب النفط الغاز. رواسب الغاز والنفط، كما هو مبين أعلاه، هي من نوعين: النفط مع غطاء الغاز (الحجم الرئيسي الذي يشغله النفط) والغاز مع حافة النفط (الحجم الرئيسي يشغله الغاز). تتميز كل رواسب غاز-زيت بعامل غاز - كمية الغاز (بالمتر المكعب) لكل 1000 كجم من الزيت.
تتميز رواسب مكثفات الغاز بالضغط العالي (أكثر من 3-10 7 باسكال) و درجات حرارة عالية(80-100 درجة مئوية وما فوق) في الخزان. في ظل هذه الظروف، تمر الهيدروكربونات C5 وما فوق إلى غاز، وعندما ينخفض الضغط، يحدث تكثيف هذه الهيدروكربونات - عملية التكثيف العكسي.
وتسمى الغازات الموجودة في جميع الرواسب قيد النظر بالغازات الطبيعية، على عكس الغازات البترولية المصاحبة الذائبة في النفط والمنطلقة منه أثناء الإنتاج.
الغازات الطبيعية
تتكون الغازات الطبيعية بشكل رئيسي من غاز الميثان. إلى جانب الميثان، فإنها تحتوي عادة على الإيثان والبروبان والبيوتان، كمية صغيرة منالبنتان والمتجانسات الأعلى وكميات صغيرة من المكونات غير الهيدروكربونية: ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وكبريتيد الهيدروجين والغازات الخاملة (الأرجون والهيليوم وما إلى ذلك).
يعد ثاني أكسيد الكربون، الموجود عادة في جميع الغازات الطبيعية، أحد المنتجات الرئيسية للتحول في طبيعة المادة العضوية البادئة للهيدروكربونات. محتواه في الغاز الطبيعي أقل مما يمكن توقعه بناء على آلية التحولات الكيميائية للمخلفات العضوية في الطبيعة، حيث أن ثاني أكسيد الكربون عنصر نشط، ويمر في مياه التكوين مكونا محاليل البيكربونات. كقاعدة عامة، لا يتجاوز محتوى ثاني أكسيد الكربون 2.5٪. يرتبط محتوى النيتروجين، الموجود عادة أيضًا في العناصر الطبيعية، إما بدخول الهواء الجوي أو بتفاعلات تحلل بروتينات الكائنات الحية. عادة ما تكون كمية النيتروجين أعلى في الحالات التي حدث فيها تكوين حقل الغاز في الحجر الجيري والصخور الجبسية.
ويحتل الهيليوم مكانة خاصة في تركيب بعض الغازات الطبيعية. يوجد الهيليوم غالبًا في الطبيعة (في الهواء والغاز الطبيعي وما إلى ذلك)، ولكن بكميات محدودة. على الرغم من أن محتوى الهيليوم في الغاز الطبيعي صغير (يصل إلى 1-1.2٪ كحد أقصى)، إلا أن عزله يبدو مربحًا بسبب العجز الكبير في هذا الغاز، وكذلك بسبب الحجم الكبير لإنتاج الغاز الطبيعي. .
كبريتيد الهيدروجين، كقاعدة عامة، غائب في رواسب الغاز. الاستثناء هو، على سبيل المثال، رواسب Ust-Vilyui، حيث يصل محتوى H 2 S إلى 2.5٪، وبعضها الآخر. ومن الواضح أن وجود كبريتيد الهيدروجين في الغاز يرتبط بتكوين الصخور المضيفة. وقد لوحظ أن الغاز الملامس للكبريتات (الجبس، وما إلى ذلك) أو الكبريتيت (البيريت) يحتوي على كمية أكبر نسبيًا من كبريتيد الهيدروجين.
يتم تصنيف الغازات الطبيعية، التي تحتوي بشكل رئيسي على الميثان والتي تحتوي على محتوى صغير جدًا من المتماثلات C5 وما فوق، على أنها غازات جافة أو هزيلة. الغالبية العظمى من الغازات المنتجة من رواسب الغاز جافة. يتميز الغاز الناتج عن رواسب مكثفات الغاز بمحتوى أقل من الميثان ومحتوى أعلى من نظائره. تسمى هذه الغازات بالدهنية أو الغنية. بالإضافة إلى الهيدروكربونات الخفيفة، تحتوي غازات رواسب مكثفات الغاز أيضًا على متجانسات عالية الغليان، والتي يتم إطلاقها في شكل سائل (مكثف) عندما ينخفض الضغط. اعتمادًا على عمق البئر والضغط في القاع، قد تكون الهيدروكربونات في الحالة الغازية، حيث تغلي عند درجة حرارة 300-400 درجة مئوية.
يتميز الغاز الناتج عن رواسب مكثفات الغاز بمحتوى المكثفات المترسبة (بالسم 3 لكل 1 م 3 من الغاز).
يرجع تكوين رواسب مكثفات الغاز إلى حقيقة حدوث ظاهرة الذوبان العكسي عند الضغوط العالية - التكثيف العكسي للنفط في الغاز المضغوط. عند ضغط يبلغ حوالي 75×10 6 باسكال، يذوب الزيت في الإيثان والبروبان المضغوطين، وتكون كثافتهما أعلى بكثير من كثافة الزيت.
يعتمد تكوين المكثفات على وضع تشغيل البئر. وبالتالي، مع الحفاظ على ضغط ثابت في الخزان، تكون جودة المكثفات مستقرة، ولكن عندما ينخفض الضغط في الخزان، يتغير تكوين وكمية المكثفات.
تمت دراسة تكوين المكثفات المستقرة لبعض الحقول جيدًا. عادة لا تزيد درجة غليانها عن 300 درجة مئوية. حسب تكوين المجموعة: الأغلبية عبارة عن هيدروكربونات الميثان، وأقل قليلاً من النفثينات وحتى أقل عطرية. تكوين الغازات حقول مكثفات الغازبعد فصل المكثفات، تكون قريبة من تكوين الغازات الجافة. تتراوح كثافة الغاز الطبيعي بالنسبة للهواء (كثافة الهواء كوحدة) من 0.560 إلى 0.650. تبلغ حرارة الاحتراق حوالي 37700-54600 جول/كجم.
الغازات المصاحبة (البترولية).
والغاز المصاحب ليس كل الغاز الموجود في رواسب معينة، ولكنه الغاز المذاب في النفط والذي ينطلق منه أثناء الإنتاج.
عند الخروج من البئر، يمر النفط والغاز عبر فواصل الغاز، حيث يتم فصل الغاز المصاحب عن النفط غير المستقر، والذي يتم إرساله لمزيد من المعالجة.
تعتبر الغازات المصاحبة من المواد الخام القيمة المستخدمة في تصنيع البتروكيماويات الصناعية. وهي لا تختلف نوعيا في تركيبها عن الغازات الطبيعية، ولكن الفرق الكمي كبير جدا. قد لا يتجاوز محتوى الميثان فيها 25-30٪، لكنه أعلى بكثير من نظائره - الإيثان والبروبان والبيوتان والهيدروكربونات الأعلى. ولذلك تصنف هذه الغازات ضمن الغازات الدهنية.
نظرا للاختلاف في التكوين الكميالغازات المرتبطة والطبيعية الخصائص الفيزيائيةمختلفة. كثافة الغازات المرتبطة (في الهواء) أعلى من الغازات الطبيعية - تصل إلى 1.0 أو أكثر؛ قيمتها الحرارية هي 46.000-50.000 جول/كجم.
تطبيق الغاز
أحد التطبيقات الرئيسية للغازات الهيدروكربونية هو استخدامها كوقود. إن القيمة الحرارية العالية والراحة والفعالية من حيث التكلفة في الاستخدام تضع الغاز بلا شك في واحدة من الأماكن الأولى بين الأنواع الأخرى من موارد الطاقة.
ومن الاستخدامات المهمة الأخرى للغاز البترولي المصاحب هو استخلاصه، أي استخراج غاز البنزين منه في مصانع أو منشآت معالجة الغاز. يتعرض الغاز لضغط وتبريد قوي باستخدام ضواغط قوية، بينما تتكثف أبخرة الهيدروكربونات السائلة، مما يؤدي إلى إذابة الهيدروكربونات الغازية جزئيًا (الإيثان والبروبان والبيوتان والأيزوبيوتان). يتم تشكيل سائل متطاير - غاز البنزين غير المستقر، والذي يتم فصله بسهولة عن بقية كتلة الغاز غير القابلة للتكثيف في الفاصل. بعد التجزئة - فصل الإيثان والبروبان وجزء من البيوتان - يتم الحصول على بنزين غازي مستقر يستخدم كإضافة للبنزين التجاري، مما يزيد من تقلبه.
يتم استخدام البروبان والبيوتان والأيزوبيوتان المنطلق أثناء تثبيت غاز البنزين على شكل غازات مسالة يتم ضخها في أسطوانات كوقود. كما يعمل الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان كمواد خام لصناعة البتروكيماويات.
بعد فصل C2 -C4 عن الغازات المصاحبة، يصبح غاز العادم المتبقي قريبًا من التركيب حتى يجف. ومن الناحية العملية، يمكن اعتباره ميثانًا نقيًا. تشكل الغازات الجافة وغازات العادم عند حرقها في وجود كميات صغيرة من الهواء في منشآت خاصة منتجًا صناعيًا قيمًا للغاية - سخام الغاز:
CH 4 + O 2 à C + 2H 2 O
وهي تستخدم أساسا في صناعة المطاط. وبتمرير غاز الميثان مع بخار الماء فوق محفز النيكل عند درجة حرارة 850 درجة مئوية، يتم الحصول على خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون - "غاز التخليق":
CH 4 + H 2 O à CO + 3H 2
عندما يتم تمرير هذا الخليط فوق محفز FeO عند 450 درجة مئوية، يتحول أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد ويتم إطلاق هيدروجين إضافي:
CO + H 2 O إلى CO 2 + H 2
يتم استخدام الهيدروجين الناتج لتخليق الأمونيا. عند معالجة الميثان والألكانات الأخرى بالكلور والبروم، يتم الحصول على منتجات بديلة:
1. CH 4 + Cl 2 إلى CH 3 C1 + HCl - كلوريد الميثيل؛
2. CH 4 + 2C1 2 إلى CH 2 C1 2 + 2HC1 - كلوريد الميثيلين؛
3. CH 4 + 3Cl 2 إلى CH Cl 3 + 3HCl - كلوروفورم؛
4. CH 4 + 4Cl 2 إلى CCl 4 + 4HCl - رابع كلوريد الكربون.
يستخدم الميثان أيضًا كمادة خام لإنتاج حمض الهيدروسيانيك:
2CH 4 + 2NH 3 + 3O 2 à 2HCN + 6H 2 O، وكذلك لإنتاج ثاني كبريتيد الكربون CS 2، نيتروميثان CH 3 NO 2 الذي يستخدم كمذيب للورنيش.
والغاز المصاحب ليس كل الغاز الموجود في رواسب معينة، ولكنه الغاز المذاب في النفط والذي ينطلق منه أثناء الإنتاج.
عند الخروج من البئر، يمر النفط والغاز عبر فواصل الغاز، حيث يتم فصل الغاز المصاحب عن النفط غير المستقر، والذي يتم إرساله لمزيد من المعالجة.
تعتبر الغازات المصاحبة من المواد الخام القيمة المستخدمة في تصنيع البتروكيماويات الصناعية. وهي لا تختلف نوعيا في تركيبها عن الغازات الطبيعية، ولكن الفرق الكمي كبير جدا. قد لا يتجاوز محتوى الميثان فيها 25-30٪، لكنه أعلى بكثير من نظائره - الإيثان والبروبان والبيوتان والهيدروكربونات الأعلى. ولذلك تصنف هذه الغازات ضمن الغازات الدهنية.
ونظرا للاختلاف في التركيب الكمي للغازات المصاحبة والغازات الطبيعية، فإن خواصها الفيزيائية تختلف. كثافة الغازات المرتبطة (في الهواء) أعلى من الغازات الطبيعية - تصل إلى 1.0 أو أكثر؛ قيمتها الحرارية هي 46.000-50.000 جول/كجم.
تطبيق الغاز
أحد التطبيقات الرئيسية للغازات الهيدروكربونية هو استخدامها كوقود. إن القيمة الحرارية العالية والراحة والفعالية من حيث التكلفة في الاستخدام تضع الغاز بلا شك في واحدة من الأماكن الأولى بين الأنواع الأخرى من موارد الطاقة.
ومن الاستخدامات المهمة الأخرى للغاز البترولي المصاحب هو استخلاصه، أي استخراج غاز البنزين منه في مصانع أو منشآت معالجة الغاز. يتعرض الغاز لضغط وتبريد قوي باستخدام ضواغط قوية، بينما تتكثف أبخرة الهيدروكربونات السائلة، مما يؤدي إلى إذابة الهيدروكربونات الغازية جزئيًا (الإيثان والبروبان والبيوتان والأيزوبيوتان). يتم تشكيل سائل متطاير - غاز البنزين غير المستقر، والذي يتم فصله بسهولة عن بقية كتلة الغاز غير القابلة للتكثيف في الفاصل. بعد التجزئة - فصل الإيثان والبروبان وجزء من البيوتان - يتم الحصول على بنزين غازي مستقر يستخدم كإضافة للبنزين التجاري، مما يزيد من تقلبه.
يتم استخدام البروبان والبيوتان والأيزوبيوتان المنطلق أثناء تثبيت غاز البنزين على شكل غازات مسالة يتم ضخها في أسطوانات كوقود. كما يعمل الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان كمواد خام لصناعة البتروكيماويات.
بعد فصل C2 -C4 عن الغازات المصاحبة، يصبح غاز العادم المتبقي قريبًا من التركيب حتى يجف. ومن الناحية العملية، يمكن اعتباره ميثانًا نقيًا. تشكل الغازات الجافة وغازات العادم عند حرقها في وجود كميات صغيرة من الهواء في منشآت خاصة منتجًا صناعيًا قيمًا للغاية - سخام الغاز:
CH 4 + O 2 C + 2H 2 O
وهي تستخدم أساسا في صناعة المطاط. وبتمرير غاز الميثان مع بخار الماء فوق محفز النيكل عند درجة حرارة 850 درجة مئوية، يتم الحصول على خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون - "غاز التخليق":
CH4 + H2O CO + 3H2
عندما يتم تمرير هذا الخليط فوق محفز FeO عند 450 درجة مئوية، يتحول أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد ويتم إطلاق هيدروجين إضافي:
CO + H2O CO2 + H2
يتم استخدام الهيدروجين الناتج لتخليق الأمونيا. عند معالجة الميثان والألكانات الأخرى بالكلور والبروم، يتم الحصول على منتجات بديلة:
CH 4 + Cl 2 CH 3 C1 + HCl - كلوريد الميثيل؛
CH 4 + 2C1 2 CH 2 C1 2 + 2HC1 - كلوريد الميثيلين؛
CH 4 + 3Cl 2 CHCl 3 + 3HCl - كلوروفورم؛
CH 4 + 4Cl 2 CCl 4 + 4HCl - رابع كلوريد الكربون.
يستخدم الميثان أيضًا كمادة خام لإنتاج حمض الهيدروسيانيك:
2СH 4 + 2NH 3 + 3O 2 2HCN + 6H 2 O، وكذلك لإنتاج ثاني كبريتيد الكربون CS 2، نيتروميثان CH 3 NO 2، والذي يستخدم كمذيب للورنيش.
يستخدم الإيثان كمادة خام لإنتاج الإيثيلين عن طريق الانحلال الحراري. والإيثيلين بدوره المواد الخاملإنتاج أكسيد الإيثيلين والكحول الإيثيلي والبولي إيثيلين والستايرين وغيرها.
يستخدم البروبان لإنتاج الأسيتون وحمض الأسيتيك والفورمالدهيد، ويستخدم البيوتان لإنتاج الأوليفينات: الإيثيلين والبروبيلين والبوتيلين وكذلك الأسيتيلين والبوتادين (المواد الخام للمطاط الصناعي). تنتج أكسدة البيوتان الأسيتالديهيد وحمض الأسيتيك والفورمالدهيد والأسيتون وما إلى ذلك.
تتم مناقشة جميع هذه الأنواع من معالجة الغاز الكيميائي بمزيد من التفصيل في دورات البتروكيمياء.
الغاز البترولي المصاحب.
والغاز النفطي المصاحب هو أيضًا غاز طبيعي في الأصل. حصل على اسم خاص لأنه يقع في رواسب مع الزيت - فهو يذوب فيه ويقع فوق الزيت مكونًا "غطاء" غاز. يذوب الغاز المصاحب في النفط لأنه يتعرض للضغط على أعماق كبيرة. عند استخراجه إلى السطح، ينخفض الضغط في نظام الغاز السائل، ونتيجة لذلك تنخفض قابلية ذوبان الغاز ويتم إطلاق الغاز من النفط. هذه الظاهرة تجعل إنتاج النفط خطر الحريق والانفجار. يختلف تكوين الغازات الطبيعية والغازات المرتبطة بها من الحقول المختلفة. تعتبر الغازات المصاحبة أكثر تنوعًا في المكونات الهيدروكربونية من الغازات الطبيعية، لذا فإن استخدامها كمواد خام كيميائية أكثر ربحية.
ويحتوي الغاز المصاحب، على عكس الغاز الطبيعي، بشكل رئيسي على ايزومرات البروبان والبيوتان.
خصائص الغازات البترولية المصاحبة
يتشكل غاز البترول المصاحب أيضًا نتيجة للتكسير الطبيعي للنفط، وبالتالي فهو يشمل الهيدروكربونات المشبعة (الميثان والمتجانسات) وغير المشبعة (الإيثيلين والمتجانسات)، بالإضافة إلى الغازات غير القابلة للاشتعال - النيتروجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون CO 2. في السابق، لم يكن يتم استخدام الغاز المصاحب وتم إحراقه على الفور في الحقل. في الوقت الحاضر كل شيء في إلى حد كبيريتم الحصول عليه لأنه، مثل الغاز الطبيعي، وقود جيد ومادة خام كيميائية قيمة.
تتم معالجة الغازات المصاحبة في محطات معالجة الغاز. وينتج منها الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان والبنزين "الخفيف" الذي يحتوي على هيدروكربونات بعدد ذرات الكربون 5 أو أكثر. يتم نزع الهيدروجين من الإيثان والبروبان لإنتاج الهيدروكربونات غير المشبعة - الإيثيلين والبروبيلين. يستخدم خليط من البروبان والبيوتان (الغاز المسال) كوقود منزلي. يضاف البنزين إلى البنزين العادي لتسريع اشتعاله عند تشغيل محركات الاحتراق الداخلي.
زيت
النفط عبارة عن حفرية سائلة قابلة للاشتعال ذات مظهر زيتي يتراوح لونه من الأصفر أو البني الفاتح إلى الأسود وله رائحة مميزة، كثافته 0.70 - 1.04 جم/سم3، أخف من الماء، غير قابل للذوبان في الماء، وهو خليط طبيعي معقد غالبيته سائل. الهيدروكربونات، بشكل رئيسي في الألكانات ذات البنية الخطية والمتفرعة، والتي تحتوي على من 5 إلى 50 ذرة كربون في الجزيئات، مع ذرات أخرى مواد عضوية. نظرًا لأن الزيت عبارة عن خليط من الهيدروكربونات المختلفة، فليس له نقطة غليان محددة. تذوب المكونات الغازية والصلبة للزيت في مكوناته السائلة، مما يحدد حالة تجمعه.
يعتمد تكوينه بشكل كبير على مكان استخراجه. تكوين الزيوت هو البارافيني والنفثيني والعطري. على سبيل المثال، نفط باكو غني بالهيدروكربونات الحلقية (ما يصل إلى 90٪)، والهيدروكربونات المشبعة هي السائدة في نفط غروزني، والهيدروكربونات العطرية هي السائدة في زيت الأورال. الزيوت الأكثر شيوعا تكوين مختلط. على أساس الكثافة يتم التمييز بين الزيت الخفيف والثقيل. ومع ذلك، النفط هو الأكثر شيوعا نوع مختلط. وبالإضافة إلى الهيدروكربونات، يحتوي الزيت على شوائب من الأكسجين العضوي ومركبات الكبريت، بالإضافة إلى الماء وأملاح الكالسيوم والمغنيسيوم الذائبة فيه. في المجمل، يحتوي الزيت على حوالي 100 مركب مختلف. يحتوي الزيت أيضًا على شوائب ميكانيكية - الرمل والطين.
يعتقد D. I. Mendeleev أن النفط مادة خام قيمة لإنتاج العديد من المنتجات العضوية.
يعتبر الزيت مادة خام قيمة لإنتاج وقود المحركات عالي الجودة. بعد تنقيته من الماء والشوائب الأخرى غير المرغوب فيها، تتم معالجة الزيت.
معظميستخدم النفط للإنتاج (90٪) يستخدم للإنتاج أنواع مختلفةالوقود ومواد التشحيم. النفط مادة خام قيمة للصناعة الكيميائية. على الرغم من أن نسبة النفط المستخدمة لإنتاج المنتجات البتروكيماوية صغيرة، إلا أن هذه المنتجات لها أهمية كبيرة أهمية عظيمة. يتم الحصول على عدة آلاف من المركبات العضوية من منتجات تقطير البترول. وهي بدورها تستخدم لإنتاج آلاف المنتجات التي لا تلبي الاحتياجات الأساسية فقط مجتمع حديثولكن أيضًا الحاجة إلى الراحة. من المواد المستخرجة من الزيت نحصل على:
المطاط الصناعي؛
البلاستيك؛
المتفجرات
الأدوية.
ألياف صناعية؛
