עיבוד גז טבעי: שיטות וטכנולוגיה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

פיתוח פרוספקטיבי של התעשיות הגדולות ביותר הוא בלתי אפשרי ללא חומרי הגלם היקרים ביותר ומוביל אנרגיה באיכות גבוהה - גז טבעי. השימוש בו לא רק עושה אוטומציה של תהליכים טכנולוגיים רבים, אלא גם משפר משמעותית את תנאי החיים של האוכלוסייה.

מהו גז טבעי?

אין נוסחה כימית אחת לגז טבעי - בכל תחום יש לו הרכב עם יחס שונה של מרכיביו.

גז טבעי הוא תערובת של פחמימנים, רובם מתאן. הרכיבים הנותרים הם: בוטאן, פרופאן, אתאן, מימן, מימן גופרתי, הליום, חנקן, פחמן דו חמצני.

גז טבעי חסר צבע וריח, לא ניתן לקבוע את נוכחותו באוויר ללא עזרת מכשירים מיוחדים. הריח המוכר לכל אדם ניתן לגז באמצעים מלאכותיים (ריחן). באמצעות תהליך זה ניתן לחוש בנוכחות הגז באוויר ולמנוע מצבים מסכני חיים.

מקור

אין תיאוריה אחת לגבי מקור הגז, מדענים דבקים בשתי גרסאות:

• פעם היה אוקיינוס במקום היבשות. אורגניזמים חיים גוססים הצטברו בחלל בו לא היה אוויר וחיידקים שהפעילו את תהליך הפירוק. הודות לתנועות גיאולוגיות, המסות שהצטברו שקעו עמוק יותר ויותר לתוך בטן כדור הארץ, שם, בהשפעת לחץ וטמפרטורה גבוהים, הם נכנסו לתגובות כימיות עם מימן, ויצרו פחמימנים.
• דינמיקת כדור הארץ תורמת לעליית פחמימנים הממוקמים בעומקים גדולים, שבהם יש רמת לחץ נמוכה יותר. כתוצאה מכך נוצרים מרבצי גז או נפט.

Production

בניגוד לאמונה הרווחת, גז טבעי יכול להיות מתחת לאדמה לא רק בחלל חללים, שהפקתו אינה דורשת עלויות חומר ואנרגיה משמעותיות. לעתים קרובות הוא מרוכז בתוך סלעים בעלי מבנה נקבובי כל כך עדין עד שלא ניתן לראות אותו בעין האדם. עומק המרבצים יכול להיות קטן, אך לפעמים מגיע למספר קילומטרים.

תהליך הפקת הגז כולל מספר שלבים:

• עבודה גיאולוגית, שבעקבותיה נקבע המיקום המדויק של המרבצים.
• קידוח בארות הפקה. הוא מתבצע בכל השטח, מה שחשוב לירידה אחידה בלחץ הגז במאגר. עומק הבאר המרבי הוא 12 ק"מ.
• הפקה. התהליך מתבצע ברמות שונותלחץ במאגר נושא הגז ובפני כדור הארץ. דרך הבארות, הגז נוטה לצאת למקום שבו הלחץ נמוך יותר, ונכנס מיד למערכת האיסוף. בנוסף, מופק גז קשור, שהוא תוצר לוואי של הפקת נפט. זה גם בעל ערך לתעשיות רבות.
• הכנה להובלה. הגז המופק מכיל זיהומים רבים. אם הכמות שלהם לא משמעותית, הגז מועבר במכליות או בצינור למפעל להמשך עיבוד. גז טבעי מטוהר מכמות משמעותית של זיהומים במתקני טיפול משולבים שנבנים בסמוך לשדה.

למה אנחנו צריכים עיבוד גז טבעי

היווצרות גז טבעי מתרחשת במהלך היווצרות של שכבות של סלעים נקבוביים המכילים נפט ופחם. בנוסף לרכיבים החשובים לצרכי התעשייה, הוא מכיל זיהומים המקשים על ההובלה והשימוש על ידי משתמשי הקצה.

מיד לאחר ההפקה מתייבש הגז במפעלי הטיהור המורכבים, במהלכו מופקים ממנו אדי מים וגופרית. עיבוד נוסף של גז טבעי ומשויך מבוצע במפעלי עיבוד כימיים וגז.

עקרון בסיסי של מפעלי עיבוד

המשימה העיקרית של מיזם העוסק בעיבוד גז טבעי היא החילוץ המקסימלי האפשרי של כל מרכיבי המאובן והבאתם למצב סחיר. אסור שזה יפגע בסביבה.הסביבה ובפנים כדור הארץ, ועלויות כספיות חייבות להיות ממוזערות.

עקב יישום כל ההיבטים של כלל זה, מוצרים מעובדים בגז טבעי נחשבים לאיכותיים וחסכוניים.

שיטות מיחזור

יש את שיטות עיבוד הגז הבאות:

• פיזי ואנרגטי;
• קטליטי כימי;
• תרמוכימי.

שימוש בשיטות אנרגיה פיזית כדי לדחוס גז ולהפריד אותו לרכיבים באמצעות יחידות קירור או חימום. טכנולוגיית עיבוד גז טבעי זו משמשת לרוב ישירות בשדות.

בתחילה, תהליך הדחיסה וההפרדה בוצע באמצעות מדחסים. עד היום נעשה שימוש מוצלח בציוד פחות יקר מבחינה כספית - מפלטים ומשאבות שמן.

שיטה כימית-קטליטית לעיבוד גז טבעי כרוכה בהמרה של מתאן לגז סינתזה לעיבודו לאחר מכן. ניתן לעשות זאת בשלוש דרכים: קיטור או חידוש פחמן דו חמצני, חמצון חלקי.

השיטה של חמצון חלקי של מתאן משמשת לעתים קרובות. זאת בשל הנוחות של ביצוע התהליך במצב אוטו-תרמי (כאשר חומר הגלם מחומם עקב שחרור חום במהלך חמצון לא שלם של פחמימנים), קצב התגובה והיעדר הצורך בשימוש בזרז (כמו בקיטור ורפורמת פחמן דו חמצני).

גז הסינתזה שנוצר לא עובר עיבוד נוסףחלוקה לרכיבים.

שיטות תרמוכימיות מרמזות על פעולה תרמית על גז טבעי, וכתוצאה מכך היווצרות פחמימנים בלתי רוויים (למשל, אתילן, פרופילן). יישום התהליך אפשרי רק בטמפרטורות גבוהות מאוד (כ-11 אלף מעלות צלזיוס) ובלחץ של מספר אטמוספרות.

מוצרים מעובדים

אנשים רבים מקשרים את המילה "גז" לדלק ותנור גז. למעשה, היישום של מרכיביו נרחב יותר:

• הליום הוא חומר גלם יקר ערך המשמש בטכנולוגיה גבוהה, כמו בייצור ציוד רפואי וכריות מגנטיות לנסיעות ארוכות בתחבורה ציבורית, בבניית כורים גרעיניים ולווייני חלל;
• פורמלדהיד, אחד מנגזרות מתאן, הוא חומר גלם הממלא תפקיד חשוב בייצור של פלסטיק פנולי (בטנות בלמים, כדורי ביליארד) ושרף, שהם מרכיב חשוב בחומרי מבנה (דיקט, לוחות סיביות).), צבע ולכה ומוצרי בידוד תרמי;
• אמוניה - משמש בתעשיות פרמצבטיות (תמיסת מים), חקלאות (דשן) ומזון (משפרי טעם);
• אתאן הוא חומר הגלם שממנו מפיקים פוליאתילן;
• חומצה אצטית - בשימוש נרחב בתעשיית הטקסטיל;
• מתנול הוא דלק לכלי רכב.

שאיבה ועיבוד של גז טבעי - תהליכים,שבזכותו מתפתחים ביעילות ענפי התעשייה החשובים ביותר. הגז מועבר לצרכן הסופי לאחר עיבוד קפדני, השימוש בו משפר משמעותית את תנאי החיים.