Spracovanie zemného plynu: metódy a technológie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Perspektívny rozvoj najväčších priemyselných odvetví nie je možný bez najcennejších surovín a vysokokvalitného nosiča energie – zemného plynu. Jeho použitie nielen automatizuje mnohé technologické procesy, ale výrazne zlepšuje aj životné podmienky obyvateľstva.

Čo je zemný plyn?

Pre zemný plyn neexistuje jediný chemický vzorec – v každom poli má zloženie s iným pomerom zložiek.

Zemný plyn je zmesou uhľovodíkov, z ktorých väčšinu tvorí metán. Zvyšné zložky sú: bután, propán, etán, vodík, sírovodík, hélium, dusík, oxid uhličitý.

Zemný plyn je bez farby a zápachu, jeho prítomnosť vo vzduchu nie je možné určiť bez pomoci špeciálnych prístrojov. Vôňa, ktorú pozná každý človek, je plynu dodávaná umelými prostriedkami (odorizácia). Prostredníctvom tohto procesu je možné cítiť prítomnosť plynu vo vzduchu a predchádzať situáciám ohrozujúcim život.

Pôvod

Neexistuje jediná teória o pôvode plynu, vedci sa držia dvoch verzií:

• Kedysi bol namiesto kontinentov oceán. Umierajúce živé organizmy sa hromadili v priestore, v ktorom nebol vzduch a baktérie, ktoré spúšťali proces rozkladu. Vďaka geologickým pohybom sa nahromadené masy ponárali stále hlbšie do útrob Zeme, kde vplyvom vysokého tlaku a teploty vstúpili do chemických reakcií s vodíkom za vzniku uhľovodíkov.
• Dynamika Zeme prispieva k vzostupu uhľovodíkov nachádzajúcich sa vo veľkých hĺbkach, kde je nižšia úroveň tlaku. V dôsledku toho sa tvoria ložiská plynu alebo ropy.

Produkcia

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia sa zemný plyn môže nachádzať pod zemou nielen v dutinách, ktorých ťažba si nevyžaduje značné materiálové a energetické náklady. Často sa koncentruje vo vnútri hornín s takou jemnou pórovitou štruktúrou, že ju ľudské oko nevidí. Hĺbka nánosov môže byť malá, ale niekedy dosahuje niekoľko kilometrov.

Proces výroby plynu zahŕňa niekoľko fáz:

• Geologické práce, na základe ktorých sa určí presná poloha ložísk.
• Vŕtanie ťažobných vrtov. Vykonáva sa na celom poli, čo je dôležité pre rovnomerné zníženie tlaku plynu v zásobníku. Maximálna hĺbka vrtu je 12 km.
• Produkcia. Proces sa vykonáva na rôznych úrovniachtlak v plynojeme a zemskom povrchu. Cez studne má plyn tendenciu ísť von tam, kde je tlak nižší, a okamžite vstúpiť do zberného systému. Okrem toho vzniká pridružený plyn, ktorý je vedľajším produktom pri výrobe ropy. Má tiež hodnotu pre mnohé priemyselné odvetvia.
• Príprava na prepravu. Vyťažený plyn obsahuje množstvo nečistôt. Ak je ich množstvo nevýznamné, plyn sa prepravuje tankermi alebo potrubím do závodu na ďalšie spracovanie. Zemný plyn sa čistí od značného množstva nečistôt v integrovaných čistiarňach, ktoré sa budujú v blízkosti poľa.

Prečo potrebujeme spracovanie zemného plynu

K tvorbe zemného plynu dochádza pri vytváraní vrstiev poréznych hornín obsahujúcich ropné a uhoľné sloje. Okrem komponentov dôležitých pre potreby priemyslu obsahuje nečistoty, ktoré sťažujú prepravu a používanie koncovými užívateľmi.

Hneď po výrobe je plyn v komplexných úpravniach dehydrovaný, pričom sa z neho získava vodná para a síra. Ďalšie spracovanie zemného plynu a súvisiaceho plynu sa vykonáva v chemických závodoch a závodoch na spracovanie plynu.

Základný princíp spracovateľských závodov

Hlavnou úlohou podniku zaoberajúceho sa spracovaním zemného plynu je maximálne možné vyťaženie všetkých zložiek fosílie a ich uvedenie do predajného stavu. Nesmie škodiť životnému prostrediu.životné prostredie a vnútro zeme a finančné náklady musia byť minimalizované.

Vzhľadom na implementáciu všetkých aspektov tohto pravidla sa produkty spracované zemným plynom považujú za vysoko kvalitné a ekonomické.

Metódy recyklácie

Existujú nasledujúce metódy spracovania plynu:

• fyzický a energický;
• chemický katalyzátor;
• termochemické.

Fyzikálno-energetické metódy sa používajú na stlačenie plynu a jeho rozdelenie na komponenty pomocou chladiacich alebo vykurovacích jednotiek. Táto technológia spracovania zemného plynu sa najčastejšie využíva priamo na poliach.

Na začiatku sa proces kompresie a separácie uskutočňoval pomocou kompresorov. Dodnes sa úspešne používajú finančne menej nákladné zariadenia - ejektory a olejové čerpadlá.

Chemicko-katalytický spôsob spracovania zemného plynu zahŕňa premenu metánu na syntézny plyn na jeho následné spracovanie. Dá sa to urobiť tromi spôsobmi: reformovaním parou alebo oxidom uhličitým, čiastočnou oxidáciou.

Často sa používa metóda čiastočnej oxidácie metánu. Je to kvôli pohodlnosti vykonávania procesu v autotermálnom režime (keď sa surovina zahrieva v dôsledku uvoľnenia tepla počas neúplnej oxidácie uhľovodíkov), rýchlosti reakcie a absencii potreby použitia katalyzátora (ako v pare a reformovanie oxidu uhličitého).

Výsledný syntézny plyn sa ďalej nespracovávarozdelenie na komponenty.

Termochemické metódy zahŕňajú tepelné pôsobenie na zemný plyn, čo vedie k tvorbe nenasýtených uhľovodíkov (napr. etylénu, propylénu). Realizácia procesu je možná len pri veľmi vysokých teplotách (asi 11 tisíc stupňov Celzia) a tlaku niekoľkých atmosfér.

Spracované produkty

Mnoho ľudí spája slovo „plyn“s palivom a plynovým sporákom. V skutočnosti je použitie jeho komponentov rozsiahlejšie:

• hélium je cenná surovina používaná v špičkových technológiách, napríklad pri výrobe lekárskeho vybavenia a magnetických vankúšov na dlhé cesty vo verejnej doprave, pri konštrukcii jadrových reaktorov a vesmírnych satelitov;
• formaldehyd, jeden z derivátov metánu, je surovina, ktorá hrá dôležitú úlohu pri výrobe fenolických plastov (brzdové obloženia, biliardové gule) a živíc, ktoré sú dôležitou súčasťou stavebných konštrukčných materiálov (preglejka, drevovláknitá doska), farby a laky a tepelnoizolačné výrobky;
• amoniak – používa sa vo farmaceutickom (vodný roztok), poľnohospodárskom (hnojivo) a potravinárskom priemysle (zvýrazňovač chuti);
• etán je surovina, z ktorej sa vyrába polyetylén;
• kyselina octová – široko používaná v textilnom priemysle;
• metanol je palivo pre vozidlá.

Ťažba a spracovanie zemného plynu - procesy,vďaka čomu sa efektívne rozvíjajú najdôležitejšie odvetvia priemyslu. Plyn je dodávaný konečnému spotrebiteľovi po starostlivom spracovaní, jeho použitie výrazne zlepšuje životné podmienky.