Метанол в нефтегазовой промышленности

В нефтегазовой промышленности есть несколько проблем, которые связаны с производством и использованием метанола.

Одна из проблем – сжигание попутного газа. По данным Всемирного банка, только в 2019 году в мире было сожжено около 150 млрд. кубических метров попутного нефтяного газа. Это столько же, сколько Япония и Южная Корея вместе импортировали природного газа в том же году. Несмотря на повышение осведомленности о проблеме и ряде инициатив, направленных на сдерживание сжигания газа, количество газа, сжигаемого в мире, ежегодно растет.

Сжигание газа в факелах способствует изменению климата и воздействует на окружающую среду за счет выбросов CO2 – около 350 млн. тонн ежегодно. Также впустую расходуется ценный энергетический ресурс, например, если бы это количество газа было использовано для производства электроэнергии, оно могло бы обеспечить около 750 миллиардов кВтч электроэнергии, или больше, чем текущее годовое потребление электроэнергии африканским континентом.

Попутный нефтяной газ можно использовать в качестве сырья для производства метанола – химического продукта, востребованного многими отраслями промышленности, производство которого в последние десятилетия развивается наиболее динамичными темпами. Метанол является химическим веществом, связывающим СО2.

Для ликвидации факелов за счет производства метанола из ПНГ можно использовать установки небольшой мощности. При сжигании на факеле от 100 до 1000 м3/ч газа производство метанола составит 1-10 тыс. тонн в год соответственно, а снижение выбросов углекислого газа сократится на 3-30 тысяч т/год.

Есть еще одна проблема в нефтегазовой отрасли, которая решается посредством применения метанола.  При добыче природного газа, в качестве реагента, препятствующего образованию гидратных пробок, применяется метанол. В настоящее время месторождения снабжаются метанолом от крупных производителей, расположенных на большом расстоянии от месторождений. Производство метанола на модульных установках мощностью 3-30 т/сутки непосредственно на месторождениях исключает опасную логистику и возможность экологических аварий при перевозках этого особо токсичного реагента, экономит ресурсы, и что немаловажно, делает газовую компанию независимой от поставщиков метанола.

Нефтегазовая промышленность Украины, также как их коллеги во всем мире, вынуждены решать проблемы с использованием ПНГ, малонапорных и низкокалорийных газов, а также с обеспечением месторождений метанолом.

Северодонецкое предприятие «Химическая технологическая компания» (ООО «ХТК») предлагает решение таких задач.  ООО «ХТК» - это научное подразделение, которое занимается технологическим инжинирингом по процессам производства метанола, аммиака, синтез-газа и водорода. Специалисты компании имеют многолетний опыт технологических разработок и проектирования химических производств. Научный потенциал предприятия основан на теоретических закономерностях классической науки и достижениях экспериментальных исследований, проводившихся в научно-исследовательском институте Метанола (ГосНИИметанолпроект), который работал в г.Северодонецке, и по проектам которого построено большинство производств метанола и аммиака в Украине и странах ближнего зарубежья.  «ХТК» развивает на современном уровне технологические исследования и математическое моделирование химических процессов.

Рисунок 1 Установка метанола М-1, 3 т/сутки (1 тыс.т/год)

ООО «ХТК» разработало серию компактных установок разной мощности по производству метанола, предназначенных для работы непосредственно на нефтегазовых месторождениях.

Минимальная мощность установки – 3 тонны метанола в сутки (1 тыс. т/год). Максимальная мощность установки не ограничивается, но с учетом требований компактного производства в блочно-модульном исполнении, мощность может составлять до 60 т/сутки (20 тыс. т/год).

На установках применяются традиционные технические решения, которые реализованы на многих действующих производствах и обеспечивают эффективную и надежную работу.

Рисунок 2 Установка метанола М-10, 30 т/сутки (10 тыс. т/год)

Сероочистка природного газа

Для предотвращения необратимого отравления катализаторов конверсии природного газа и синтеза метанола применяется очистка на бифункциональном катализаторе, совмещающем гидрирование сероорганики и адсорбцию сероводорода на оксиде цинка.

Конверсия природного газа 

Процесс получения синтез-газа основан на каталитической конверсии газообразных углеводородов с водяным паром, осуществляемой в трубчатой печи при давлении около 2,0 МПа и температуре 850-900°С. Процесс идет с увеличением объема и поглощением тепла. Необходимое тепло для процесса конверсии подводится через стенки реакционных труб за счет сжигания топливного газа в горелках трубчатой печи. На технологию используется пар, полученный непосредственно на установке.

Синтез метанола

Синтез метанола осуществляется по циркуляционной схеме на медьсодержащем катализаторе в реакторе шахтного типа с холодными байпасами при давлении 5,0 МПа и температуре 200-270°С.

На установке могут применяться реакторы синтеза других типов - адиабатический радиальный или изотермический с выработкой пара, а также синтез под более высоким давлением.

Ректификация

Стадия ректификации предназначена для очистки метанола-сырца, полученного на стадии синтеза. Также эта стадия позволяет производить регенерацию метанола из метанолсодержащей попутно-пластовой воды.

Стадия ректификации предусматривает получение товарного метанола, соответствующего требованиям марки А по ГОСТ 2222-95 или по требованиям и условиям Заказчика, пригодного для использования в качестве ингибитора гидратообразования.

Рисунок 4. Принципиальные компоновочные решения по технологической установке и вспомогательным объектам производства метанола М-10

Сотрудничество

Поставщик установки метанола на этапе проектирования оказывает помощь заказчику в подборе специалистов для работы на установке, а также проводит обучение персонала. Вместе с оборудованием может поставляться компьютерный обучающий тренажер.

В офисе разработчика устанавливаются дублирующие мониторы системы управления установки, с помощью которых, на начальном этапе эксплуатации установки, разработчик контролирует работу оборудования и действия персонала.

Дополнительные преимущества

1 Метанол СН3ОН является химическим веществом, которое связывает углерод, входящий в состав метана СН4 и других газообразных углеводородов. В условиях действия углеродного налога, газодобывающая компания, которая  производит продукт со связанным углеродом, получает налоговые преференции.

2 В случае производства метанола в нефтегазовой компании и его использования для собственных производственных нужд (в качестве ингибитора гидратообразования), на метанол устанавливается нулевая ставка акцизного налога.

3 Природный газ с высоким содержанием СО2 является прекрасным сырьем для производства метанола.

4 При введении в действие Кодекса ГТС Украины газовые компании будут производить очистку добываемого природного газа от избыточного СО2. Этот бросовый СО2 можно использовать как добавку к синтез-газу в производстве метанола, что приводит к снижению расходного коэффициента по природному газу, снижает себестоимость производства, а также обеспечивает возможность продажи квот на выбросы углекислоты.

5 Сырьем для производства метанола может быть не только природный газ с высоким содержанием метана, но и низкокалорийный газ, с высоким содержанием азота. В этом случае, синтез метанола производится не по циркуляционной схеме, а по проточной каскадной схеме, с несколькими реакторами.

6 Собственное производство метанола у нефтегазовой компании открывает дополнительные перспективные направления развития для компании. Установка по производству метанола является основой для ее модернизации и перевода на производство «зеленого» метанола.

«Зеленый» метанол - это метанол, который производится из СО2 и экологически чистого водорода. Такой водород может быть получен путем электролиза воды с использованием электроэнергии от возобновляемых источников (солнце, ветер). Но для нефтегазовых компаний более интересным является производство и использование «бирюзового» водорода. Это водород, полученный пиролизом метана без выбросов СО2 с получением твердого углерода, который не загрязняет природную среду.

В таком случае нефтегазовая компания сохранит мощности по добыче природного газа, и становится участником зеленой циркулярной экономики.

7 Метанол, производимый на компактной модульной установке, является сырьем для дальнейшего химического передела. Комплектуя установку метанола дополнительными блоками, можно производить востребованные рынком химические продукты:

- формалин;

- карбамидо-формальдегидный концентрат (КФК);

- карбамидо-формальдегидные смолы (КФС);

- бензин и растворители;

- уротропин.

Тенденции развития мировой экономики направлены на переход к возобновляемой безуглеродной энергетике. При этом, углеводородное сырье останется сырьевой базой для химической промышленности. Уже сегодня можно наблюдать бурное строительство крупных газоперерабатывающих комплексов вблизи источников добычи газа – на берегу Персидского залива, в Карибском бассейне.

Будущее украинской газовой промышленности так или иначе связано с газохимией. Собственное производство метанола для нефтегазовых компаний обеспечивает актуальные потребности в этом продукте сегодня и открывает перспективы развития в будущем.

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ» (ООО «ХТК»)

93400, Украина, г.Северодонецк, ул. Гагарина, дом 93, оф. 10

Тел.:  +38 097 3056515,  +38 050 3586907  +38 06452 30242

office@chtc.com.ua   http://chtc.com.ua