RU2641701C1 - Способ переработки попутных и природных газов - Google Patents
Способ переработки попутных и природных газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641701C1 RU2641701C1 RU2016147678A RU2016147678A RU2641701C1 RU 2641701 C1 RU2641701 C1 RU 2641701C1 RU 2016147678 A RU2016147678 A RU 2016147678A RU 2016147678 A RU2016147678 A RU 2016147678A RU 2641701 C1 RU2641701 C1 RU 2641701C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- gas
- methane
- hydrocarbon
- fuel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу переработки природных и попутных нефтяных углеводородных газов с повышенным содержанием тяжелых гомологов метана в топливный газ путем смешивания углеводородного газа с кислородом или кислородсодержащим газом в мольном соотношении углерод тяжелых компонентов : кислород 10÷1:1 и проведения прямого парциального окисления тяжелых компонентов при температуре 350-420°С и давлении 10-40 бар с получением паро-газовой смеси, содержащей углеводородные газы, СО, оксигенаты и Н2О, которую затем смешивают с кислородом или кислородсодержащим газом до содержания кислорода 2-5% об. и дополнительно окисляют в присутствии катализаторов окисления при температуре ниже 350°С. Изобретение обеспечивает создание более простого и доступного в промысловых условиях способа переработки попутных нефтяных и природных газов с повышенным содержанием гомологов метана с получением топливного газа с высокими топливными характеристиками и увеличение его выхода. 2 пр.
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к процессам переработки попутных нефтяных и природных газов с повышенным содержанием гомологов метана в химические продукты. Эти газы являются ценным углеводородным сырьем, однако во многих случаях не находят практического применения и зачастую сжигаются на факелах. Попутный нефтяной газ сложно транспортировать и трудно использовать без дополнительной переработки или очистки от содержащихся в нем тяжелых компонентов - C3+ гомологов метана.
Важным источником потребления углеводородных газов, особенно в промысловых условиях, является их использование в качестве топлива для электрогенерирующих устройств. Однако современные энергогенерирующие машины, особенно газопоршневые двигатели (ГПД), рассчитаны на работу на «сухом» углеводородном газе, а в случае использования «жирных» или попутных нефтяных газов требуют их специальной подготовки. Компонентный состав природных газов сильно зависит не только от района добычи и его климатических условий, но и сезона добычи газа, способов его подготовки и транспортировки и других условий, и при этом постоянно изменяется по мере выработки месторождения. Так как топливные характеристики газа сильно зависят от состава входящих в него компонентов, все эти обстоятельства сказываются на качестве газового топлива. Производителями ГПД для обеспечения работы оборудования в нормальном режиме и достижения заявленных характеристик задаются определенные требования к качеству топливного газа. Хотя эти требования могут несколько различаться в зависимости от типа и конструкции двигателя, наиболее типичными являются следующие:
- содержание метана - более 70% об.,
- низшая теплотворная способность (Qн) - 30-40 МДж/м3,
- плотность - 0,7-1,2 кг/м3.
Важнейшей характеристикой газового топлива является метановый индекс (MN), характеризующий его антидетонационные свойства. Низкие значения метанового числа газового топлива приводят к существенному снижению номинальной мощности газопоршневого двигателя (дерейтингу) и сокращению срока службы за счет повышенного износа оборудования. Например, для нормальной работы двигателей компании Cummins Westport требуется газовое топливо с метановым индексом более 65, а для некоторых типов - и более 75. Только при выполнении этих требований производитель гарантирует достижение номинальных значений мощности и КПД и длительный срок службы устройства. В то же время сырые природные газы обычно имеют метановый индекс ниже 52 и низшую теплотворную способность более 40 МДж/м3. Так как проблема энергообеспечения особенно остро стоит для удаленных и труднодоступных районов, то эффективная автономная генерация электроэнергии в таких регионах с использованием местных топливных ресурсов является одной из важнейших задач.
Известны способы подготовки «жирных» природных и попутных газов для использования в энергетических установках путем извлечения тяжелых С3+ углеводородов с использованием методов глубокого охлаждения [Патент РФ №2340841, опубл. 10.12.2008] или мембранного разделения [Scholes С.A. et al. Membrane gas separation applications in natural gas processing / Fuel, 2012, V. 96, pages 15-28].
Недостатками этих способов являются высокие капитальные затраты и большой дополнительный расход энергии на компримирование газа и его глубокое охлаждение. Сооружение и эксплуатация таких капиталоемких и энергозатратных установок в удаленных местах добычи углеводородного сырья экономически не целесообразно.
Из уровня техники известен способ подготовки попутных нефтяных и сырых природных газов для использования в поршневых двигателях внутреннего сгорания [патент РФ №2385897, опубл. 10.04.2010], который состоит в том, что подготавливаемый газ в смеси с кислородсодержащим газом, например с воздухом, подвергают термообработке при температуре 450-1100°C в течение 0,01-50 сек при содержании свободного кислорода в смеси 0,5-5%. При указанных условиях практически не наблюдается конверсия более легких углеводородов C1-C4, в то время как конверсия углеводородов C5+, имеющих низкие метановые числа, превышает 95%. Основными продуктами превращения C5+ углеводородов при такой термообработке смесей углеводородных газов являются (в порядке убывания выхода) этилен, метан, этан и монооксид углерода.
Недостатком способа является низкая конверсия C2-C4 компонентов попутного нефтяного газа, имеющих невысокие метановые числа по сравнению с чистым метаном, а также образование олефинов, содержание которых в топливном газе хотя и не регламентировано, но нежелательно.
Ближайшим аналогом настоящего изобретения (прототипом) является способ переработки природных и попутных нефтяных газов с повышенным содержанием тяжелых гомологов метана путем прямого парциального окисления углеводородного газа и последующего карбонилирования получаемых продуктов, при котором углеводородный газ смешивают с кислородом или кислородсодержащим газом в мольном соотношении углерод тяжелых компонентов : кислород 10÷1:1 и проводят селективное окисление тяжелых компонентов при температуре 350-420°C и давлении 10-40 бар, а полученные продукты подвергают обработке в присутствии катализаторов карбонилирования с получением жидких продуктов из ряда карбоновых кислот и их эфиров и обогащенного метаном очищенного от тяжелых компонентов сухого топливного газа [патент РФ №2538970, опубл. 10.01.2015].
Недостатками предложенного способа являются сложность реализации в промысловых условиях стадии карбонилирования, для проведения которой необходимы сложные комплексные катализаторы на основе металлов платиной группы, синтезируемые in situ, и получение продуктов карбонилирования, требующих реализации вне промысловых условий, а также снижение выхода топливного газа из-за дополнительного его расхода на получение продуктов карбонилирования.
Технический результат настоящего изобретения заключается в создании более простого и доступного в промысловых условиях способа переработки попутных нефтяных и природных газов с повышенным содержанием гомологов метана с получением топливного газа с высокими топливными характеристиками и увеличении его выхода.
Указанный технический результат достигается способом переработки природных и попутных нефтяных углеводородных газов с повышенным содержанием тяжелых гомологов метана в топливный газ путем смешивания углеводородного газа с кислородом или кислородсодержащим газом в мольном соотношении углерод тяжелых компонентов : кислород 10÷1:1 и проведения прямого парциального окисления тяжелых компонентов при температуре 350-420°C и давлении 10-40 бар с получением паро-газовой смеси, содержащей углеводородные газы, CO, оксигенаты и H2O, которую затем смешивают с кислородом или кислородсодержащим газом до содержания кислорода 2-5% и дополнительно окисляют в присутствии катализаторов окисления при температуре ниже 350°C.
В качестве катализаторов могут использоваться, например, нанесенные на оксиды алюминия оксиды меди, хрома, железа, магния, и платина.
Благодаря такому способу осуществления процесса увеличивается выход топливного газа, обеспечивается утилизация получаемых на первой стадии окисления оксигенатов (особенно формальдегида, муравьиной кислоты и ее эфиров), получаемый топливный газ имеет более высокое метановое число по сравнению с исходным углеводородным газом и сухим углеводородным газом, который можно получить после первой ступени, если дополнительно осуществить выделение воды и оксигенатов.
Ранее такие варианты организации процесса с получением углеводородного газа с более высоким метановым числом по сравнению с исходным углеводородным газом в едином технологическом цикле в патентной литературе не рассматривались. Проблема является особенно актуальной для России с ее огромными запасами попутных нефтяных и «жирных» углеводородных газов
Примеры осуществления предложенного способа.
Пример 1
Углеводородсодержащий газ состава (% объемные): CH4 - 82%, C2H6 - 6%, С3H8 - 8%, С4H10 - 4% (метановое число смеси 54, низшая теплотворная способность - 45,7 МДж/м3, плотность 0,939 кг/м3) в количестве 1000 л/ч первоначально подвергают гомогенному парциальному окислению:
вариант a) - воздухом, обогащенным кислородом до содержания кислорода 45% об., в количестве 125 л/ч при давлении 20 бар и температуре 380-420°C;
вариант б) - воздухом в количестве 215 л/ч при давлении 40 бар и температуре 350-420°C. Полученную в варианте а) паро-газовую смесь охлаждают до 300°C, смешивают с кислород-воздушной смесью с содержанием кислорода 45% в количестве 92 л/ч и дополнительно окисляют в присутствии катализатора Cr2O3/Al2O3 при температуре 300-350°C. После охлаждения и отделения воды получают сухой топливный газ в количестве 1170 л/ч с содержанием метана 70,0%, метановое число 65,4, низшая теплотворная способность - 37,6 МДж/м3, плотность 0,985 кг/м3.
Полученную в варианте б) паро-газовую смесь охлаждают до 250°C, смешивают с воздухом в количестве 130 л/ч и дополнительно окисляют в присутствии катализатора CuO/Cr2O3/Al2O3 при температуре 250-350°C. После охлаждения и отделения воды получают сухой топливный газ в количестве 1309 л/ч с содержанием метана 62,6%, метановое число 66,0, низшая теплотворная способность - 34,0 МДж/м3, плотность 1,012 кг/м3.
Пример 2
Углеводородсодержащий газ состава (% объемные): CH4 - 71,9%, C2H6 - 2,5%, С3H8 - 22,5%, C4Н10 - 3,1%о (метановое число смеси 46, низшая теплотворная способность - 52,2 МДж/м3, плотность 1,088 кг/м3) в количестве 1000 л/ч первоначально подвергают гомогенному парциальному окислению:
вариант а) - воздухом, обогащенным кислородом до содержания кислорода 50% об., в количестве 100 л/ч при давлении 20 бар и температуре 380-420°C;
вариант б) - воздухом в количестве 238 л/ч при давлении 30 бар и температуре 400-420°C.
Полученную в варианте а) паро-газовую смесь охлаждают до 300°C, смешивают с воздухом в количестве 143 л/ч и дополнительно окисляют в присутствии катализатора Cr2O3/Al2O3 при температуре 300-350°C. После охлаждения и отделения воды получают сухой топливный газ в количестве 1200 л/ч с содержанием метана 60.0%, метановое число 55,2, низшая теплотворная способность - 42,2 МДж/м3, плотность 1,10 кг/м3.
Полученную в варианте б) паро-газовую смесь охлаждают до 250°C, смешивают с воздухом в количестве 143 л/ч и дополнительно окисляют в присутствии катализатора CuO/Cr2O3/Al2O3 при температуре 250-350°C. После охлаждения и отделения воды получают сухой топливный газ в количестве 1335 л/ч с содержанием метана 53,9%, метановое число 58,3, низшая теплотворная способность - 37,9 МДж/м3, плотность 1,124 кг/м3.
По сравнению с прототипом настоящее изобретение позволяет достигнуть существенного упрощения технологии, уменьшения капитальных затрат за счет снижения числа создаваемых производств и устранения высокоэнерго- и капиталоемкой стадии получения синтез-газа, а также обеспечивает возможность получения углеводородного газа с более высоким метановым числом по сравнению с исходным углеводородным газом, который может использоваться как топливо для энергоустановок.
Claims (1)
- Способ переработки природных и попутных нефтяных углеводородных газов с повышенным содержанием тяжелых гомологов метана в топливный газ путем смешивания углеводородного газа с кислородом или кислородсодержащим газом в мольном соотношении углерод тяжелых компонентов : кислород 10÷1:1 и проведения прямого парциального окисления тяжелых компонентов при температуре 350-420°С и давлении 10-40 бар с получением паро-газовой смеси, содержащей углеводородные газы, СО, оксигенаты и Н2О, которую затем смешивают с кислородом или кислородсодержащим газом до содержания кислорода 2-5% об. и дополнительно окисляют в присутствии катализаторов окисления при температуре ниже 350°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147678A RU2641701C1 (ru) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Способ переработки попутных и природных газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147678A RU2641701C1 (ru) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Способ переработки попутных и природных газов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641701C1 true RU2641701C1 (ru) | 2018-01-22 |
Family
ID=61023546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016147678A RU2641701C1 (ru) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Способ переработки попутных и природных газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641701C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07112946A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-05-02 | Kaoru Fujimoto | メタンの部分酸化によるメタノールの製造方法 |
WO2009010407A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Total Petrochemicals Research Feluy | Process for the selective oxidation of methane |
RU2538970C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Способ переработки попутных и природных газов |
-
2016
- 2016-12-06 RU RU2016147678A patent/RU2641701C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07112946A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-05-02 | Kaoru Fujimoto | メタンの部分酸化によるメタノールの製造方法 |
WO2009010407A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Total Petrochemicals Research Feluy | Process for the selective oxidation of methane |
RU2538970C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Способ переработки попутных и природных газов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6882169B2 (ja) | 触媒急速熱分解プロセスによってバイオマスを低硫黄、低窒素、及び低オレフィン含有量のbtxに転換するためのプロセス | |
CN1297523C (zh) | 一种费托合成反应水的处理方法 | |
RU2606508C2 (ru) | Способ получения жидкого углеводородного продукта из синтез-газа, полученного из биомассы | |
CN104208983B (zh) | 煤基间接液化费托合成尾气的脱碳方法 | |
Savchenko et al. | Adjustment of the fuel characteristics of wet and associated petroleum gases by partial oxidation of C 2+ hydrocarbons | |
US8389782B2 (en) | Biofuel production through catalytic deoxygenation | |
RU2641701C1 (ru) | Способ переработки попутных и природных газов | |
CN103483148A (zh) | 一种费托合成水中的非酸含氧有机物的脱水回收方法 | |
RU2011117948A (ru) | Способ каталитического крекинга с рециклом олефиновой фракции, отобранной до секции разделения газа, в целях максимального увеличения производства пропилена | |
CN112094663B (zh) | 费托合成产物分离的方法及其装置 | |
US8426665B2 (en) | Process and plant for producing hydrocarbons | |
RU2018125263A (ru) | Способ и устройство для превращения этилена, присутствующего в головном потоке из установки FCC, в целях повышения производства пропилена | |
RU2565240C1 (ru) | Способ безотходной подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений | |
CN101553449B (zh) | 加氢工艺 | |
CN103289769A (zh) | 无循环回路的合成气完全甲烷化制合成天然气的方法 | |
RU2538970C1 (ru) | Способ переработки попутных и природных газов | |
RU2644890C1 (ru) | Способ подготовки попутных нефтяных газов селективной паровой конверсией | |
US10890120B2 (en) | Method for producing a fuel composition and for operating an internal combustion engine | |
ZA200804943B (en) | Process and device for utilization of soot in pox plants | |
RU2688932C1 (ru) | Способ переработки нефтезаводских газов | |
CA3009530C (en) | Method for the production and use of a hydrocarbon mixture | |
RU2458966C1 (ru) | Способ переработки органического сырья (варианты) | |
RU2551678C1 (ru) | Способ переработки природных и попутных газов | |
CN101205064B (zh) | 一种二氧化碳脱烃系统及其方法 | |
JP6635594B2 (ja) | バイオジェット燃料の製造方法及び製造設備 |