RU2442819C1

RU2442819C1 - Method and device for processing associated oil gases

Info

Publication number: RU2442819C1
Application number: RU2010127225/05A
Authority: RU
Inventors: Павел Валерьевич Снытников (RU); Павел Валерьевич Снытников; Валерий Александрович Кириллов (RU); Валерий Александрович Кириллов; Николай Алексеевич Кузин (RU); Николай Алексеевич Кузин; Владимир Дмитриевич Беляев (RU); Владимир Дмитриевич Беляев; Юрий Иванович Амосов (RU); Юрий Иванович Амосов; Виктор Викторович Киреенков (RU); Виктор Викторович Киреенков; Владимир Александрович Собянин (RU); Владимир Александрович Собянин; Мария Михайловна Попова (RU); Мария Михайловна Попова; Татьяна Викторовна Полянская (RU); Татьяна Викторовна Полянская; Дмитрий Игоревич Потемкин (RU); Дмитрий Игоревич Потемкин
Original assignee: Учреждение Российской Академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (ИК СО РАН)
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-02-20
Also published as: RU2010127225A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: The invention relates to oil and gas industry, in particular, to recycling systems and to use of associated oil gases and raw natural gases in power supply. The device for processing associated oil gases and raw natural gases comprises a launch system, a system for feeding and dosing the reagents, a converter, heat exchange units, a control system. The converter has at least one catalyst layer. Various combinations of aluminium oxides, silicone oxides, oxides of transitive and rare-earth elements from periods 4 to 6 (mainly periods 4 and 5 and platinum-group metals) are used as an active component of the catalyst. The method requires that associated oil gases or raw natural gases are fed into the converter which has at least one catalyst layer, and the carbon-bearing compounds present in the associated oil gases or raw natural gases are converted into methane at a temperature not exceeding 450°C.

EFFECT: effective processing and use of associated oil gases or raw natural gases in public utility services, including the transport means through the transit pipelines to the final customer.

17 cl, 7 tbl, 1 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к системам утилизации и использования попутных нефтяных и сырых природных газов в энергетикеThe invention relates to the oil and gas industry, in particular to systems for the utilization and use of associated petroleum and crude natural gases in the energy sector

При добыче нефти в процессе сепарации выделяется большой объем растворенных в ней попутных нефтяных газов (ПНГ). Они представляют собой смесь газообразных углеводородов различного молекулярного веса, в основном подразделяемую на метан и так называемую широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ). Эти попутные газы, обладая высоким энергосодержанием, являются ценным энергетическим сырьем. Одним из эффективных и технологичных вариантов утилизации попутных нефтяных газов является выработка электрической и тепловой энергии с помощью, например, газопоршневых электростанций непосредственно на нефтяном месторождении. Однако данный способ напрямую применим только на месторождениях со стабильно высоким (75% и выше) содержанием метана и низким содержанием ШФЛУ. Многие известные месторождения содержат значительно меньшие количества метана при высоком содержании ШФЛУ, вызывающих детонацию и вывод из строя газопоршневых станций на основе двигателей внутреннего сгорания или превышение допустимого уровня содержания токсичных компонент в выхлопных газах газотурбинных установок. Отдельную проблему представляет непостоянство состава ПНГ, который может быть подвержен существенным колебаниям с течением времени, иногда даже в течение суток. Одним из возможных подходов по утилизации ПНГ, известных в настоящее время, является фракционирование (например, путем разделения при низких температурах, компремирования при высоких давлениях, разделения на мембранных фильтрах или путем проведения адсорбционных процессов) на метан, пригодный для выработки электрической и тепловой энергии, и ШФЛУ, используемую в качестве сырья для химической промышленности. Поскольку данный процесс экономически оправдан только в условиях газоперерабатывающих заводов, нефтяные компании сталкиваются с необходимостью вкладывать значительные средства в создание газотранспортных и перерабатывающих мощностей. Строительство такой инфраструктуры экономически эффективно лишь на крупных промыслах и экономически необоснованно на средних и мелких месторождениях. В принципе, вышесказанное также относится и к сырым, то есть не прошедшим обработки, природным газам, в которых доля ШФЛУ также может быть достаточно высокой.When oil is extracted during the separation process, a large amount of associated petroleum gas (APG) is dissolved in it. They are a mixture of gaseous hydrocarbons of various molecular weights, mainly subdivided into methane and the so-called broad fraction of light hydrocarbons (NGL). These associated gases, having a high energy content, are a valuable energy source. One of the effective and technologically advanced options for the utilization of associated petroleum gases is the generation of electric and thermal energy using, for example, gas reciprocating power plants directly at the oil field. However, this method is directly applicable only to fields with a stably high (75% and higher) methane content and low NGL content. Many well-known deposits contain significantly lower amounts of methane with a high content of NGL, causing detonation and failure of gas reciprocating stations based on internal combustion engines or exceeding the allowable level of toxic components in the exhaust gases of gas turbine plants. A separate problem is the inconstancy of the composition of APG, which can be subject to significant fluctuations over time, sometimes even during the day. One of the possible APG utilization approaches currently known is fractionation (for example, by separation at low temperatures, compression at high pressures, separation on membrane filters or by adsorption processes) into methane suitable for generating electric and thermal energy, and BFLH, used as a raw material for the chemical industry. Since this process is economically justified only in gas refineries, oil companies are faced with the need to invest heavily in the creation of gas transmission and processing facilities. The construction of such an infrastructure is economically efficient only in large fields and economically unreasonable in medium and small fields. In principle, the above also applies to raw, that is, untreated, natural gases, in which the proportion of NGL can also be quite high.

Одним из перспективных подходов по использованию попутных нефтяных газов также является его передача близлежащим населенным пунктам, имеющим острую проблему энергоснабжения. Однако передача попутных нефтяных газов без предварительной подготовки по магистральному газопроводу до близлежащих населенных пунктов для удовлетворения коммунально-бытовых нужд также сопряжено с рядом трудностей, вызванных в первую очередь конденсацией ШФЛУ и закупоркой труб. Более того, попутные нефтяные и природные газы, подаваемые в магистральные газопроводы, должны соответствовать требованиям ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам». В результате, промыслы нефте- и газодобычи не могут направлять добываемые ими попутные или сырые газы для нужд проживающего по соседству населения, потребности которого в энергоносителе удовлетворяются путем использования дорогого привозного топлива, завоз которого в отдаленные районы нефтедобычи часто производится только сезонно.One of the promising approaches for the use of associated petroleum gases is also its transfer to nearby settlements, which has an acute problem of energy supply. However, the transmission of associated petroleum gas without preliminary preparation through the main gas pipeline to nearby settlements to meet household needs is also fraught with a number of difficulties caused primarily by condensation of BFLH and blockage of pipes. Moreover, associated petroleum and natural gases supplied to the main gas pipelines must comply with the requirements of OST 51.40-93 “Natural combustible gases supplied and transported through main gas pipelines”. As a result, the oil and gas production fields cannot channel the associated or raw gases they produce for the needs of the population living in the neighborhood, whose energy needs are met by using expensive imported fuel, which is often delivered to remote oil production areas only seasonally.

Для решения указанной проблемы проводят подготовку попутных нефтяных и сырых природных газов к транспорту по магистральным газопроводам. Применяемые методы в основном основаны на отделении метана от остальных компонентов, содержащихся в ПНГ. Общим недостатком всех известных способов подготовки ПНГ и сырых природных газов для транспортировки является необходимость в последующей утилизации компонентов ШФЛУ, которые без осуществления соответствующей переработки или транспортировки будут накапливаться на месторождении. При этом у большинства существующих методов при всей их привлекательности существуют свои недостатки, не позволяющие применять их на практике.To solve this problem, associated petroleum and raw natural gases are prepared for transport via gas pipelines. The methods used are mainly based on the separation of methane from other components contained in the APG. A common drawback of all known methods of preparing APG and raw natural gases for transportation is the need for the subsequent disposal of BFLH components, which without proper processing or transportation will accumulate in the field. Moreover, the majority of existing methods, with all their attractiveness, have their own drawbacks that do not allow their application in practice.

Например, известен способ удаления высших углеводородов из природных попутных нефтяных газов (RU 2218979, B01D 53/22, B01D 71/70, 20.12.2003), который основан на подаче разделяемой смеси углеводородных газов с одной стороны селективно-проницаемой мембраны и отбор проникших через нее более тяжелых компонентов смеси с другой. Недостатком указанного способа является недостаточная степень разделения компонентов.For example, a method is known for removing higher hydrocarbons from natural associated petroleum gases (RU 2218979, B01D 53/22, B01D 71/70, 12/20/2003), which is based on the supply of a shared mixture of hydrocarbon gases from one side of a selectively permeable membrane and the selection of penetrated through her heavier components of the mixture with the other. The disadvantage of this method is the insufficient degree of separation of the components.

Известен способ переработки попутного нефтяного газа путем низкотемпературной конденсации (RU 2340841, F25J 3/02, B01D 5/00, 10.12.2008). Способ включает компремирование исходного нефтяного попутного газа, его охлаждение и сепарацию с получением сухого газа и газового конденсата. Недостатками указанного способа являются высокие капиталовложения и энергозатраты, обусловленные наличием большого количества компрессоров, сепараторов, необходимостью использования источника холода.A known method of processing associated petroleum gas by low-temperature condensation (RU 2340841, F25J 3/02, B01D 5/00, 12/10/2008). The method includes the compression of the source of petroleum associated gas, its cooling and separation to obtain dry gas and gas condensate. The disadvantages of this method are the high investment and energy costs due to the presence of a large number of compressors, separators, the need to use a cold source.

Также известен способ выделения углеводородов С₃₊ из попутных нефтяных газов (RU 2338734, С07С 7/11, 20.11.2008) путем противоточной абсорбции абсорбентом с последующей десорбцией абсорбированной фракции С₃₊ и возвратом регенерированного после десорбции абсорбента в абсорбер. Недостатком указанного способа является недостаточно глубокая для транспорта в газопроводе очистка газа от жидких фракций и необходимость осуществления периодической регенерации.Also known is a method of separating C ₃₊ hydrocarbons from associated petroleum gases (RU 2338734, C07C 7/11, 11/20/2008) by countercurrent absorption by the absorbent followed by desorption of the absorbed C ₃₊ fraction and returning the absorbent regenerated after desorption to the absorber. The disadvantage of this method is not deep enough for transport in the gas pipeline gas purification from liquid fractions and the need for periodic regeneration.

Известен способ (RU 2130961, C10G 35/04, 27.05.1999) переработки широкой фракции легких углеводородов и попутных нефтяных газов в высокоароматизированные жидкие углеводороды путем испарения и нагрева сырья в печи, контактирования его с цеолитсодержащим группы пентасила катализатором, находящимся в системе последовательно соединенных ступеней катализаторов-реакторов с межступенчатым подогревом сырья, разделения риформата на целевые продукты и регенерации катализатора путем выжига кокса. Недостатком способа является высокие капиталозатраты процесса и низкий спрос на получаемые высокоароматизированные жидкие углеводороды.A known method (RU 2130961, C10G 35/04, 05/27/1999) of processing a wide fraction of light hydrocarbons and associated petroleum gases into highly aromatized liquid hydrocarbons by evaporation and heating of the feed in the furnace, contacting it with a zeolite-containing pentasil group catalyst located in a series-connected system of stages catalyst reactors with interstage heating of raw materials, separation of reformate into target products, and catalyst regeneration by burning coke. The disadvantage of this method is the high capital costs of the process and low demand for the resulting highly aromatized liquid hydrocarbons.

Известен способ подготовки попутных нефтяных и сырых природных газов для использования в поршневых двигателях внутреннего сгорания (RU 2385897, C10L 3/10, F02M 31/00, 10.04.2010), который состоит в том, что подготавливаемый газ в смеси с кислородсодержащим газом, например с воздухом, подвергают термообработке при температуре 450-1100°С в течение 0,01-50 с при содержании свободного кислорода в смеси 0,5-5%. Термообработка может быть проведена также и в присутствии катализаторов окислительной конденсации метана, паровой, углекислотной конверсии метана, окислительного дегидрирования низших алканов или их комбинации. В качестве промоторов реакции могут выступать оксиды азота, пероксид водорода, соединения галогенов, непредельные или кислородсодержащие углеводороды или снижающие вероятность сажеобразования (пары воды). В результате при указанных условиях практически не наблюдается конверсия более легких углеводородов C₁-C₄, в то время как конверсия углеводородов С₅₊, имеющих очень низкие метановые числа, превышает 95%. Основными продуктами превращения С₅₊ углеводородов при такой термообработке попутных нефтяных газов являются (в порядке убывания выхода) этилен, метан, этан и монооксид углерода. Недостатком указанного способа является отсутствие конверсии С₂-С₄ компонент попутного нефтяного газа, что не позволяет применять его для транспорта получаемого газа по магистральным газопроводам.There is a method of preparing associated petroleum and raw natural gases for use in reciprocating internal combustion engines (RU 2385897, C10L 3/10, F02M 31/00, 04/10/2010), which consists in preparing the gas in a mixture with an oxygen-containing gas, for example with air, is subjected to heat treatment at a temperature of 450-1100 ° C for 0.01-50 s with a free oxygen content in the mixture of 0.5-5%. Heat treatment can also be carried out in the presence of catalysts for oxidative condensation of methane, steam, carbon dioxide conversion of methane, oxidative dehydrogenation of lower alkanes, or a combination thereof. Nitrogen oxides, hydrogen peroxide, halogen compounds, unsaturated or oxygen-containing hydrocarbons, or reducing the likelihood of soot formation (water vapor) can act as reaction promoters. As a result, under the indicated conditions, the conversion of lighter C ₁ -C ₄ hydrocarbons is practically not observed, while the conversion of C ₅₊ hydrocarbons having very low methane numbers exceeds 95%. The main products of the conversion of C ₅₊ hydrocarbons during such heat treatment of associated petroleum gases are (in decreasing order of yield) ethylene, methane, ethane and carbon monoxide. The disadvantage of this method is the lack of conversion of the C ₂ -C ₄ component of associated petroleum gas, which does not allow its use for transporting the produced gas through gas pipelines.

Предлагаемое изобретение позволяет решать задачу эффективной переработки попутных нефтяных или сырых природных газов с целью последующего использования, например, для дальнейшей транспортировки по магистральным газопроводам.The present invention allows to solve the problem of efficient processing of associated petroleum or raw natural gases for the purpose of subsequent use, for example, for further transportation through gas pipelines.

Задача решается благодаря способу работы устройства переработки попутных нефтяных или сырых природных газов каталитической конверсией в метан. Кроме метана, в качестве продуктов конверсии может, например, образовываться в незначительном количестве водород. Его присутствие при использовании метана в дальнейшем, например, для питания энергоустановок способствует улучшению показателей экономичности работы энергоустановки и снижает вредные выбросы в атмосферу. Изменяя параметры проведения каталитической конверсии, можно проводить целенаправленное регулирование количества водорода в смеси в соответствии с ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам».The problem is solved due to the method of operation of the device for processing associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion to methane. In addition to methane, for example, small amounts of hydrogen can be formed as conversion products. Its presence when using methane in the future, for example, to power power plants, improves the efficiency of a power plant and reduces harmful emissions into the atmosphere. By changing the parameters of the catalytic conversion, it is possible to carry out targeted regulation of the amount of hydrogen in the mixture in accordance with OST 51.40-93 "Natural combustible gases supplied and transported through gas pipelines."

Устройство переработки попутных нефтяных или сырых природных газов, в котором осуществляют предлагаемый способ переработки попутных нефтяных газов каталитической конверсией, состоит из системы запуска, системы подачи и дозирования реагентов, конвертора, теплообменников, системы управления. В конверторе установлен, по крайне мере, один слой катализатора, позволяющего при температуре не выше 450°С конвертировать в метан углеродсодержащие соединения, присутствующие в попутных нефтяных и сырых природных газах. Одно из основных назначений устройства заключается в переработке попутных нефтяных или сырых природных газов для использования в коммунально-бытовом хозяйстве, в том числе для транспорта по магистральным газопроводам.A device for processing associated petroleum or raw natural gases, in which the proposed method for processing associated petroleum gases by catalytic conversion is carried out, consists of a starting system, a feed and dosing system for reagents, a converter, heat exchangers, and a control system. At least one catalyst bed is installed in the converter, allowing at a temperature not exceeding 450 ° C to convert carbon-containing compounds present in associated petroleum and raw natural gases to methane. One of the main purposes of the device is to process associated petroleum or raw natural gases for use in public utilities, including for transportation through gas pipelines.

В системе запуска применяемого устройства можно использовать нагреватель, например электрический или пламенный нагреватель, работающий на воздухе и топливе, в том числе и на попутном нефтяном или сыром природном газе, или нагреватель-теплообменник, в который подается теплоноситель, или любые их комбинации.In the start-up system of the device used, it is possible to use a heater, for example, an electric or flame heater operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, or a heater-heat exchanger into which the heat carrier is supplied, or any combination thereof.

Система запуска, система подачи и дозирования реагентов, конвертор, теплообменники, система управления представляют собой раздельные конструкции или могут быть интегрированы друг с другом.The start-up system, the reagent supply and dosing system, the converter, the heat exchangers, the control system are separate structures or can be integrated with each other.

Нагрев или испарение реагентов, подаваемых в устройство, а также управление температурой конвертора производят при помощи электрического нагревателя или пламенного нагревателя, или за счет рекуперации тепла газов, выходящих из конвертора или путем контакта с теплоносителем, или любой их комбинацией.Heating or evaporation of the reagents supplied to the device, as well as controlling the temperature of the converter, is carried out using an electric heater or a flame heater, or by recovering the heat of the gases leaving the converter or by contact with the coolant, or any combination thereof.

Конструкция системы подачи и дозирования реагентов в устройстве позволяет, при необходимости, проводить предварительный нагрев или испарение реагентов перед подачей в систему запуска и/или конвертор.The design of the reagent supply and dosing system in the device allows, if necessary, preheating or evaporation of the reagents before being fed to the start-up system and / or converter.

Конструкция устройства, в том числе материалы, из которых выполнено устройство, позволяет проводить конверсию в присутствии кислородсодержащих соединений, например паров воды и/или углекислого газа, и/или кислорода и/или воздуха.The design of the device, including the materials from which the device is made, allows conversion in the presence of oxygen-containing compounds, such as water vapor and / or carbon dioxide, and / or oxygen and / or air.

Система подачи и дозирования реагентов в устройстве позволяет подавать кислородсодержащие соединения, например пары воды или углекислый газ, или кислород, или воздух, или любую их смесь, в различном количестве на любой из слоев катализатора в конверторе.The reagent supply and dosing system in the device allows oxygen-containing compounds, for example, water vapor or carbon dioxide, or oxygen, or air, or any mixture thereof, in various quantities, to be supplied to any of the catalyst layers in the converter.

Задача решается способом работы устройства переработки каталитической конверсией попутных нефтяных или сырых природных газов, состоящего из системы запуска, системы подачи и дозирования реагентов, теплообменников, системы управления, конвертора, содержащего, по крайне мере, один слой катализатора, в качестве активного компонента которого используют различные комбинации оксидов алюминия, кремния, переходных и редкоземельных элементов 4-6 периодов, в основном, четвертого и пятого периодов, преимущественно, Cu, Со, Ni, Fe, Cr, Mn, Ti, Zr; La, Ce, Y, Sm, Pr, Gd, и металлов платиновой группы, в основном, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, преимущественно, Pt, Rh, Ru, нагреваемого до температуры не выше 450°С, в который подают попутные нефтяные или сырые природные газы и осуществляют конверсию в метан углеродсодержащих соединений, присутствующих в попутных нефтяных или сырых природных газах.The problem is solved by the method of operation of the device for processing by catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases, consisting of a start-up system, a system for supplying and dispensing reagents, heat exchangers, a control system, and a converter containing at least one catalyst layer, the various active components of which are used combinations of oxides of aluminum, silicon, transition and rare earth elements of 4-6 periods, mainly the fourth and fifth periods, mainly Cu, Co, Ni, Fe, Cr, Mn, Ti, Zr; La, Ce, Y, Sm, Pr, Gd, and platinum group metals, mainly Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, mainly Pt, Rh, Ru, heated to a temperature of no higher than 450 ° C, to which associated petroleum or crude natural gases and carry out the conversion into methane of carbon-containing compounds present in associated petroleum or crude natural gases.

Конверсию проводят в присутствии кислородсодержащих соединений, например паров воды или углекислого газа, или кислорода, или воздуха, или их любой смеси.The conversion is carried out in the presence of oxygen-containing compounds, for example water vapor or carbon dioxide, or oxygen, or air, or any mixture thereof.

Кислородсодержащие соединения, например пары воды или углекислый газ, или кислород, или воздух, или любую их смесь можно подавать в различном количестве на любой из слоев катализатора.Oxygen-containing compounds, such as water vapor or carbon dioxide, or oxygen, or air, or any mixture thereof, can be supplied in varying amounts to any of the catalyst beds.

Для получения максимального выхода метана при минимальном объеме устройства для любого слоя катализатора в конверторе может быть установлено определенное пространственное распределение температурного профиля, например любой слой катализатора может находиться как в изотермичных условиях, так и в условиях градиента температуры по слою.To obtain the maximum methane yield with a minimum volume of the device for any catalyst layer in the converter, a certain spatial distribution of the temperature profile can be established, for example, any catalyst layer can be both in isothermal conditions and in the temperature gradient over the layer.

Конверсию проводят при давлении выше атмосферного.The conversion is carried out at a pressure above atmospheric.

Кроме метана, продуктами конверсии могут являться, например, водород, и/или монооксид углерода, и/или углекислый газ.In addition to methane, the conversion products can be, for example, hydrogen, and / or carbon monoxide, and / or carbon dioxide.

Количество водорода в продуктах конверсии можно регулировать, устанавливая его содержание не более 10 об.%, преимущественно, не более 3 об.%.The amount of hydrogen in the conversion products can be controlled by setting its content to not more than 10 vol.%, Mainly not more than 3 vol.%.

Запуск устройства производят при помощи нагревателя, например электрического и/или пламенного нагревателя, работающего на воздухе и топливе, в том числе и на попутном нефтяном или сыром природном газе, и/или нагревателя-теплообменника, в который подают теплоноситель.The start-up of the device is carried out using a heater, for example, an electric and / or flame heater, operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, and / or a heat exchanger, to which the coolant is supplied.

Перед подачей в систему запуска и/или конвертор проводят предварительный нагрев или испарение реагентов.Before being fed into the start-up system and / or converter, the reagents are preheated or evaporated.

Нагрев или испарение реагентов, а также управление температурой конвертора может быть осуществлено при помощи электрического нагревателя или пламенного нагревателя, или за счет рекуперации тепла газов, выходящих из конвертора, или путем контакта с теплоносителем, или любой их комбинации.Heating or evaporation of the reagents, as well as controlling the temperature of the converter, can be carried out using an electric heater or a flame heater, or by recovering the heat of the gases leaving the converter, or by contact with a coolant, or any combination thereof.

Катализаторы, установленные в конверторе в несколько слоев, могут иметь различный или одинаковый состав.The catalysts installed in the converter in several layers can have different or the same composition.

В конверторе расположен катализатор, представляющий собой армированный пористый материал, выполненный в виде плоских и гофрированных газопроницаемых армированных лент, комбинации которых образуют газопроницаемые каталитически активные каналы различной формы и геометрии.A catalyst is located in the converter, which is a reinforced porous material made in the form of flat and corrugated gas-permeable reinforced tapes, combinations of which form gas-permeable catalytically active channels of various shapes and geometries.

В конверторе расположен блочный катализатор на металлическом, керамическом или металлокерамическом носителе.The converter contains a block catalyst on a metal, ceramic or ceramic-metal support.

В конверторе металлический, керамический или металлокерамический носитель для катализатора представляет собой прямоканальный блок, в том числе микроканальный, блочный материал со сложной конфигурацией каналов и пеноматериал.In the converter, the metal, ceramic or ceramic-metal support for the catalyst is a direct channel block, including microchannel, block material with a complex configuration of channels and foam.

В конверторе расположен катализатор в виде гранул различной формы и геометрии.The converter contains a catalyst in the form of granules of various shapes and geometries.

Каталитически конвертированные попутные нефтяные или сырые природные газы используют в коммунально-бытовом хозяйстве.Catalytically converted associated petroleum or raw natural gases are used in public utilities.

Каталитически конвертированные попутные нефтяные или сырые природные газы подвергают транспорту по магистральным газопроводам.Catalytically converted associated petroleum or raw natural gases are transported through gas pipelines.

Отличительным признаком является применение в устройстве катализатора, позволяющего при температуре не выше 450°С конвертировать в метан углеродсодержащие соединения, присутствующие в попутных нефтяных или сырых природных газах.A distinctive feature is the use of a catalyst in the device, which allows converting carbon-containing compounds present in associated petroleum or raw natural gases to methane at temperatures not exceeding 450 ° C.

Устройство переработки попутных нефтяных или сырых природных газов каталитической конверсией, кроме конвертора 8, содержит систему запуска 5, систему подачи и дозирования реагентов 2, теплообменники 4, систему управления 9 (см. чертеж).The device for processing associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion, in addition to converter 8, contains a start-up system 5, a supply and dosing system for reagents 2, heat exchangers 4, and a control system 9 (see drawing).

Конструктивно, система запуска 5, система подачи и дозирования реагентов 2, конвертор 8, теплообменники 4 и система управления 9 могут представлять собой как отдельные части устройства, так и быть интегрированы друг с другом.Structurally, the start-up system 5, the feed and batching system of reagents 2, the converter 8, the heat exchangers 4 and the control system 9 can be either separate parts of the device or can be integrated with each other.

В качестве конвертора используется каталитический реактор, содержащий один или несколько слоев катализаторов 7, обеспечивающих конверсию попутных нефтяных или сырых природных газов до метана. Катализаторы в каталитическом реакторе могут помещаться в виде гранул различной формы и размера, блоков и пеноматериала с системой газопроницаемых каналов. Для улучшения теплопроводности катализаторы могут дополнительно наноситься на металлический, керамический или металлокерамический носитель. Этот носитель может быть сформирован в структуру, содержащую систему каналов (в том числе и микроканалов) различной геометрии и конфигурации, обеспечивающих газопроницаемость через каталитический блок.As a converter, a catalytic reactor is used, containing one or more layers of catalysts 7, which provide the conversion of associated petroleum or crude natural gases to methane. The catalysts in the catalytic reactor can be placed in the form of granules of various shapes and sizes, blocks and foam with a system of gas-permeable channels. To improve thermal conductivity, the catalysts can additionally be applied to a metal, ceramic or cermet carrier. This carrier can be formed into a structure containing a system of channels (including microchannels) of various geometries and configurations providing gas permeability through a catalytic unit.

В системе запуска 5 используют электрический нагреватель 6. При запуске разогрев конвертора может осуществляться путем пропускания электрического тока непосредственно через электропроводящие элементы катализатора. В системе запуска может быть использован пламенный нагреватель, работающий на воздухе и топливе, в том числе и на попутном нефтяном или сыром природном газе, кроме этого может применяться нагреватель-теплообменник, в который подается теплоноситель с требуемой температурой.The start-up system 5 uses an electric heater 6. At start-up, the converter can be warmed up by passing electric current directly through the electrically conductive elements of the catalyst. In the start-up system, a flame heater operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, can be used, in addition, a heater-heat exchanger can be used, in which a coolant with the required temperature is supplied.

Нагрев или испарение реагентов, а также управление температурой конвертора производят при помощи электрического нагревателя 3 и 6. Также это может быть осуществлено с применением, например, пламенного нагревателя, за счет рекуперации тепла газов, выходящих из конвертора, контактом с теплоносителем, или их совместной комбинацией.The heating or evaporation of the reagents, as well as the temperature control of the converter, is carried out using an electric heater 3 and 6. This can also be done using, for example, a flame heater, by recovering the heat of the gases leaving the converter, contact with the coolant, or a combination thereof .

В качестве примера, на чертеже схематично изображено устройство каталитической конверсии попутных нефтяных или сырых природных газов в сопряжении с основными системами, обеспечивающими его функционирование.As an example, the drawing schematically shows a device for the catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases in conjunction with the main systems that ensure its operation.

В качестве примеров (перед таблицей приведены конкретные составы применяемых катализаторов), иллюстрирующих возможность проведения предлагаемого способа работы устройства, в таблицах 1-7 приведены результаты проведения каталитической конверсии попутных нефтяных газов в метан (состав смеси на выходе из конвертора и значения конверсии компонентов смеси). Состав смеси на входе в конвертор - 30 об.% ПНГ, 70% водяного пара.As examples (the specific compositions of the catalysts used are shown in front of the table) illustrating the possibility of carrying out the proposed method of operation of the device, tables 1-7 show the results of the catalytic conversion of associated petroleum gases into methane (mixture composition at the outlet of the converter and the conversion values of the mixture components). The composition of the mixture at the inlet to the converter is 30 vol.% APG, 70% water vapor.

Таблица 1.Table 1. Состав смеси на выходе из конвертора с катализатором, содержащим NiO, Cr₂О₃ (в расчете на сухой газ). Температура катализатора в конверторе 280°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 1 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with a catalyst containing NiO, Cr ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the catalyst in the converter is 280 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet of the converter: 1 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СН₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 82,382.3 Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,30.3 9595 Пропан (С₃Н₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8.48.4 0,10.1 98,598.5 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,020.02 >99> 99 Пентаны (С₅Н₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СO₂)Carbon Dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 10,310.3 Водород (Н₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 77

Таблица 2.Table 2. Состав смеси на выходе из конвертора с катализатором, содержащим NiO, Cr₂O₃, Аl₂О₃ (в расчете на сухой газ). Температура катализатора в конверторе 300°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 1 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with a catalyst containing NiO, Cr ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the catalyst in the converter is 300 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet of the converter: 1 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СН₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 79,279.2 Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,10.1 9999 Пропан (С₃Н₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8,48.4 0,050.05 >99> 99 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,0050.005 >99> 99 Пентаны (C₅H₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СO₂)Carbon Dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 10,610.6 Водород (Н₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 10,110.1

Таблица 3Table 3 Состав смеси на выходе из конвертора с катализатором, содержащим Ru, Аl₂О₃ (в расчете на сухой газ). Температура катализатора в конверторе 350°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 0,5 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with a catalyst containing Ru, Al ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the catalyst in the converter is 350 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet of the converter: 0.5 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СH₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 67,767.7 Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,01.0.01. >99> 99 Пропан (С₃Н₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8,48.4 0,010.01 >99> 99 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,010.01 >99> 99 Пентаны (C₅H₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СO₂)Carbon Dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 1212 Водород (H₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 18,218.2

Таблица 4Table 4 Состав смеси на выходе из конвертора с катализатором, содержащим Ru, Pt, Аl₂O₃ (в расчете на сухой газ). Температура катализатора в конверторе 350°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 0,5 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with a catalyst containing Ru, Pt, Al ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the catalyst in the converter is 350 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet of the converter: 0.5 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СН₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 67,767.7 .... Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,010.01 >99> 99 Пропан (C₃H₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8,48.4 0,010.01 >99> 99 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,010.01 >99> 99 Пентаны (C₅H₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СО₂)Carbon dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 1212 Водород (Н₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 18,218.2

Таблица 5Table 5 Состав смеси на выходе из конвертора с катализатором, содержащим NiO, СеО₂, Аl₂О₃ (в расчете на сухой газ). Температура катализатора в конверторе 350°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 0,8 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with a catalyst containing NiO, CeO ₂ , Al ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the catalyst in the converter is 350 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet to the converter: 0.8 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СН₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 67,767.7 Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,010.01 >99> 99 Пропан (С₃Н₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8,48.4 0,010.01 >99> 99 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,010.01 >99> 99 Пентаны (C₅H₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СO₂)Carbon Dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 1212 Водород (H₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 18,218.2

Таблица 6Table 6 Состав смеси на выходе из конвертора с катализатором, содержащим NiO, CeO₂, ZrO₂, Аl₂O₃ (в расчете на сухой газ). Температура катализатора в конверторе 350°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 0,8 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with a catalyst containing NiO, CeO ₂ , ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the catalyst in the converter is 350 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet to the converter: 0.8 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СН₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 67,767.7 Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,010.01 >99> 99 Пропан (С₃Н₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8,48.4 0,010.01 >99> 99 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,010.01 >99> 99 Пентаны (C₅H₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СO₂)Carbon Dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 1212 Водород (H₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 18,218.2

Таблица 7Table 7 Состав смеси на выходе из конвертора с двумя слоями катализатора, первый из которых содержит Ni, MnO₂, La₂О₃, ZrO₂,SiO₂, а второй слой - NiO, Сr₂O₃ (в расчете на сухой газ). Температуру первого слоя катализатора в конверторе поддерживают в виде градиента от 350 до 300°С, а температура второго слоя катализатора - 250°С. Скорость подачи смеси на входе в конвертор: 0,5 м³/ч на 1 л катализатора.The composition of the mixture at the outlet of the converter with two catalyst layers, the first of which contains Ni, MnO ₂ , La ₂ O ₃ , ZrO ₂ , SiO ₂ , and the second layer contains NiO, Cr ₂ O ₃ (calculated on dry gas). The temperature of the first catalyst layer in the converter is maintained in the form of a gradient from 350 to 300 ° C, and the temperature of the second catalyst layer is 250 ° C. The feed rate of the mixture at the inlet of the converter: 0.5 m ³ / h per 1 liter of catalyst. СоставStructure Исходный ПНГ, об.%Source APG, vol.% Газ после реактора, об.%Gas after the reactor, vol.% Конверсия, %Conversion% Метан (СН₄)Methane (CH ₄ ) 74,474,4 86,586.5 Этан (С₂Н₆)Ethane (C ₂ H ₆ ) 1010 0,010.01 >99> 99 Пропан (C₃H₈)Propane (C ₃ H ₈ ) 8,48.4 0,010.01 >99> 99 Бутаны (С₄Н₁₀)Bhutans (C ₄ H ₁₀ ) 3,43.4 0,010.01 >99> 99 Пентаны (C₅H₁₂)Pentanes (C ₅ H ₁₂ ) 0,80.8 0,0010.001 >99> 99 Гексаны (С₆Н₁₄)Hexanes (C ₆ H ₁₄ ) 0,20.2 0,0010.001 >99> 99 Углекислый газ (СО₂)Carbon dioxide (CO ₂ ) 2,82,8 1010 Водород (Н₂)Hydrogen (H ₂ ) 00 3,53,5

Один из вариантов способа работы устройства заключается в следующем.One of the options for the method of operation of the device is as follows.

Для запуска устройства каталитической конверсии попутных нефтяных или сырых природных газов попутный нефтяной газ ПНГ и кислородсодержащие соединения 1 (например, воздух) при помощи системы подачи и дозирования 2, включающей соответствующие устройства, через электрический нагреватель 3 и теплообменник 4 подают в систему запуска 5, сочетающую в себе функции теплообменника. Для первоначального разогрева до нужной температуры конвертора 8, содержащего слои катализаторов 7, производят, например, пламенное сжигание подаваемого ПНГ. При этом, образующиеся в результате полного окисления горячие продукты реакции (углекислый газ и пары воды), проходя через теплообменник 4, могут также проводить предварительный подогрев или испарение реагентов (ПНГ и кислородсодержащих соединений). Предварительный нагрев ПНГ и кислородсодержащих соединений может проводиться не электрическим, а пламенным нагревателем 3, когда, например, часть подаваемого ПНГ сжигают, нагревая тем самым основное количество реагентов, подаваемых в систему запуска. Предварительный нагрев ПНГ и кислородсодержащих соединений, а также разогрев конвертора 8, содержащего слои катализаторов 7, может быть произведено и при помощи электрического нагревателя 6, а также любым горячим теплоносителем ГТ.To start the device for the catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases, associated petroleum gas APG and oxygen-containing compounds 1 (for example, air) using a feed and metering system 2, which includes the corresponding devices, is fed through an electric heater 3 and heat exchanger 4 to a startup system 5, combining in itself functions of the heat exchanger. For the initial heating to the desired temperature of the converter 8 containing the catalyst layers 7, for example, flame combustion of the supplied APG is performed. At the same time, hot reaction products formed as a result of complete oxidation (carbon dioxide and water vapor) passing through heat exchanger 4 can also preheat or evaporate reagents (APG and oxygen-containing compounds). Preheating of APG and oxygen-containing compounds can be carried out not by an electric, but by a flame heater 3, when, for example, part of the supplied APG is burned, thereby heating the bulk of the reagents supplied to the launch system. Preheating of APG and oxygen-containing compounds, as well as heating of the converter 8 containing catalyst layers 7, can be carried out using an electric heater 6, as well as any hot coolant GT.

После достижения катализатором 7 температуры, при которой возможно протекание каталитической конверсии ПНГ, например 400°С, систему запуска 5 и конвертор 8 переводят в режим конверсии ПНГ. Для этого при помощи системы подачи и дозирования 2 ПНГ и кислородсодержащие соединения (например, пары воды) 1, предварительно нагретые в теплообменнике 4, подают в конвертор 8, где при контакте с первым слоем катализатора происходит каталитическая конверсия. Если теплообменник 4 обеспечивает достаточный предварительный нагрев ПНГ и кислородсодержащих соединений, то электрический нагреватель 3 может быть не задействован. Для оптимизации условий протекания каталитической реакции (например, поддержания заданной температуры, полноты конверсии углеродсодержащих соединений) на второй слой катализатора подают дополнительное количество кислородсодержащих соединений. При этом температура слоев катализаторов регулируется таким образом, что по направлению движения реакционной смеси в конверторе осуществлялось понижение температуры, например первый слой катализатора находится в изотермических условиях при температуре 350°С, а для второго слоя катализатора устанавливают градиент температуры с 350°С на входе до 250°С на выходе. Далее конвертированный попутный нефтяной газ КПНГ, состоящий преимущественно из метана и содержащий незначительные количества водорода (~5 об.%), пройдя через теплообменник 4, может быть использован по назначению (в коммунально-бытовом хозяйстве, подвергнуться транспорту по магистральному газопроводу). При необходимости, из КПНГ можно удалить избыток неконвертированных кислородсодержащих соединений. Для поддержания оптимального температурного профиля в конверторе определенную часть КПНГ до прохождения и определенную часть КПНГ после прохождения через теплообменник 4 при помощи системы подачи и дозирования 2 пропускают через систему запуска 5, выступающую в данном случае уже в роли теплообменника. Далее КПНГ могут быть также использованы по назначению (в коммунально-бытовом хозяйстве, подвергнуться транспорту по магистральному газопроводу). Для регулирования температуры в конверторе может быть также задействован электрический нагреватель 6.After the catalyst 7 reaches a temperature at which catalytic conversion of APG, for example, 400 ° C, is possible, the start-up system 5 and converter 8 are transferred to the APG conversion mode. To do this, using the supply and metering system 2, APG and oxygen-containing compounds (for example, water vapor) 1, preheated in the heat exchanger 4, are fed to the converter 8, where, upon contact with the first catalyst bed, a catalytic conversion takes place. If the heat exchanger 4 provides sufficient preheating of the APG and oxygen-containing compounds, then the electric heater 3 may not be involved. To optimize the conditions of the catalytic reaction (for example, to maintain a given temperature, complete conversion of carbon-containing compounds), an additional amount of oxygen-containing compounds is supplied to the second catalyst bed. In this case, the temperature of the catalyst layers is controlled in such a way that the temperature decreases in the direction of the reaction mixture in the converter, for example, the first catalyst layer is isothermal at a temperature of 350 ° C, and a temperature gradient is set for the second catalyst layer from 350 ° C at 250 ° C at the exit. Further, the converted associated petroleum gas CNG, consisting mainly of methane and containing small amounts of hydrogen (~ 5 vol.%), Passing through heat exchanger 4, can be used for its intended purpose (in public utilities, undergo transportation through the main gas pipeline). If necessary, an excess of unconverted oxygen-containing compounds can be removed from the CNG. To maintain the optimum temperature profile in the converter, a certain part of the CNG before passing through and a certain part of the CNG after passing through the heat exchanger 4 is passed through the start-up system 5 through the start-up system 5, which in this case already acts as a heat exchanger. Further, CNGs can also be used for their intended purpose (in public utilities, to undergo transport through the main gas pipeline). An electric heater 6 can also be used to control the temperature in the converter.

Для осуществления предварительного нагрева ПНГ и кислородсодержащих соединений, для регулирования температуры в конверторе 8 может быть также использован горячий теплоноситель ГТ, для чего его заданное количество пропускают через теплообменник 4 и систему запуска 5, соответственно.To carry out the preliminary heating of APG and oxygen-containing compounds, to regulate the temperature in the converter 8, the hot heat carrier GT can also be used, for which its predetermined amount is passed through the heat exchanger 4 and the start-up system 5, respectively.

В случае проведения процесса при давлении выше атмосферного, устройство может быть выполнено в более компактном исполнении и увеличена его удельная производительность по конвертированию ПНГ.In the case of the process at a pressure above atmospheric, the device can be made in a more compact design and its specific productivity for converting APG is increased.

Управление запуском и работой устройства, а также всеми сопутствующими системами производят при помощи микропроцессорной системы (системы управления) 9. Такая микропроцессорная система может работать как автономно, так и совместно с другими сопутствующими электронными системами.The start-up and operation of the device, as well as all related systems, are controlled using a microprocessor system (control system) 9. Such a microprocessor system can operate both autonomously and in conjunction with other related electronic systems.

Рассмотренный пример не показывает и не ограничивает всех возможных вариантов реализации способа работы устройства переработки каталитической конверсией попутных нефтяных или сырых природных газов в метан.The considered example does not show and does not limit all possible options for implementing the method of operation of the device for processing the catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases into methane.

Предложенный способ работы устройства позволяет эффективно проводить конвертирование попутных нефтяных или сырых природных газов в метан, удаляя тем самым отличные от метана углеродсодержащие компоненты, имеющие высокую температуру кипения.The proposed method of operation of the device allows you to effectively convert associated petroleum or raw natural gases into methane, thereby removing carbon-containing components other than methane having a high boiling point.

Главное достоинство способа работы устройства заключается в возможности использования энергии, заключенной в попутном нефтяном газе, для коммунально-бытовых нужд, что позволяет без создания дополнительной дорогостоящей инфраструктуры вовлечь в полезную переработку попутные газы, бесполезно сжигаемые до настоящего времени на большинстве нефтяных месторождений.The main advantage of the device’s working method is the possibility of using the energy contained in associated petroleum gas for domestic purposes, which allows without the creation of additional expensive infrastructure to involve associated gases that are uselessly burned to date in most oil fields.

Claims

1. The method of operation of the device for processing associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion, consisting of a start system, a feed and dosing system of reagents, heat exchangers, a control system, a converter containing at least one catalyst layer, the active component of which is used various combinations of oxides of aluminum, silicon, transition and rare earth elements of 4-6 periods, mainly of the fourth and fifth periods, mainly Cu, Co, Ni, Fe, Cr, Mn, Ti, Zr, La, Ce, Y, Sm, Pr , Gd, and metals pl atine groups, mainly Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, mainly Pt, Rh, Ru, heated to a temperature not exceeding 450 ° C, to which associated petroleum or raw natural gases are fed and the carbon-containing compounds present in methane are converted in associated petroleum or crude natural gases.

2. The method according to claim 1, characterized in that the conversion is carried out in the presence of oxygen-containing compounds, for example water vapor, or carbon dioxide, or oxygen, or air, or any mixture thereof.

3. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen-containing compounds, such as water vapor, or carbon dioxide, or oxygen, or air, or any mixture thereof, can be supplied in varying amounts to any of the catalyst layers.

4. The method according to claim 1, characterized in that for any catalyst layer in the converter, a certain spatial distribution of the temperature profile can be established, for example, any catalyst layer can be both in isothermal conditions and in a temperature gradient over the layer.

5. The method according to claim 1, characterized in that the conversion is carried out at a pressure above atmospheric.

6. The method according to claim 1, characterized in that in addition to methane, the conversion products can be, for example, hydrogen, and / or carbon monoxide, and / or carbon dioxide.

7. The method according to claim 1, characterized in that the amount of hydrogen in the conversion products can be adjusted by setting its content to not more than 10 vol.%, Mainly not more than 3 vol.%.

8. The method according to claim 1, characterized in that the device is started using a heater, for example, an electric and / or flame heater operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, and / or a heater - heat exchanger, which serves the coolant.

9. The method according to claim 1, characterized in that prior to being fed into the start-up system and / or converter, preliminary heating or evaporation of the reagents is carried out.

10. The method according to claim 1, characterized in that the heating or evaporation of the reagents, as well as controlling the temperature of the converter, can be carried out using an electric heater or a flame heater, or by recovering the heat of the gases leaving the converter, or by contact with a coolant , or any combination thereof.

11. The method according to claim 1, characterized in that the catalysts installed in the converter in several layers can have a different or the same composition.

12. The method according to claim 1, characterized in that the converter is a catalyst, which is a reinforced porous material made in the form of flat and corrugated gas-permeable reinforced tapes, combinations of which form gas-permeable catalytically active channels of various shapes and geometries.

13. The method according to claim 1, characterized in that the converter is a block catalyst on a metal, ceramic or cermet carrier.

14. The method according to claim 1, characterized in that in the converter the metal, ceramic or ceramic-metal support for the catalyst is a direct channel block, including microchannel, block material with a complex configuration of channels and foam.

15. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst is located in the converter in the form of granules of various shapes and geometries.

16. The method according to claim 1, characterized in that the catalytically converted associated petroleum or raw natural gases are used in the household.

17. The method according to claim 1, characterized in that the catalytically converted associated petroleum or raw natural gases are transported through gas pipelines.