Метанол в нафтогазовій промисловості

У нафтогазовій промисловості є декілька проблем, які пов'язані з виробництвом і використанням метанолу.

Одна з проблем - спалювання попутного газу. За даними Світового банку, тільки в 2019 році в світі було спалено близько 150 млрд. кубічних метрів попутного нафтового газу. Це стільки ж, скільки Японія і Південна Корея разом імпортували природного газу в тому ж році. Незважаючи на підвищення обізнаності про проблему і ряд ініціатив, спрямованих на стримування спалювання газу, кількість газу, що спалюється в світі, щорічно зростає.

Спалювання газу в факелах сприяє зміні клімату і впливає на навколишнє середовище за рахунок викидів CO2 - близько 350 млн. тонн щорічно. Також марно витрачається цінний енергетичний ресурс, наприклад, якби цю кількість газу було використано для виробництва електроенергії, вона могла б забезпечити близько 750 мільярдів кВтг електроенергії або більше, ніж поточне річне споживання електроенергії африканським континентом.

  Попутний нафтовий газ можна використовувати в якості сировини для виробництва метанолу - хімічного продукту,  який широко використовується багатьма галузями промисловості, виробництво якого в останні десятиліття розвивається найбільш динамічними темпами. Метанол є хімічною речовиною, що зв'язує CO2.

Для ліквідації факелів за рахунок виробництва метанолу з ПНГ можна використовувати установки невеликої потужності. При спалюванні на факелі від 100 до 1000 м3/г газу виробництво метанолу складе 1-10 тис. т/рік відповідно, а зниження викидів вуглекислого газу скоротиться на 3-30 тисяч т/рік.

Є ще одна проблема в нафтогазовій галузі, яка вирішується за допомогою застосування метанолу. При видобутку природного газу в якості реагенту, що перешкоджає утворенню гідратних пробок, застосовується метанол. В даний час родовища забезпечуються метанолом від великих виробників, розташованих на великій відстані від родовищ. Виробництво метанолу на модульних установках потужністю 3-30 т/добу безпосередньо на родовищах виключає небезпечну логістику і можливість екологічних аварій при перевезеннях цього особливо токсичного реагенту, економить ресурси, і що не менш важливо, робить газову компанію незалежною від постачальників метанолу.

Нафтогазова промисловість України, також як їх колеги у всьому світі, змушені вирішувати проблеми з використанням ПНГ, малонапірних і низькокалорійних газів, а також із забезпечення родовищ метанолом.

Малюнок 1 Установка метанолу М-1, 3 т/добу (1 тис.т/рік)         

 Малюнок 2 Установка метанолу М-10, 30 т/добу (10 тис. т/рік)

 Сєвєродонецьке підприємство «Хімічна технологічна компанія» (ТОВ «ХТК») пропонує вирішення таких задач.  ТОВ «ХТК» - це науковий підрозділ, який займається технологічним інжинірингом процесів виробництва метанолу, аміаку, синтез-газу і водню. Фахівці компанії мають багаторічний досвід технологічних розробок і проектування хімічних виробництв. Науковий потенціал підприємства заснований на теоретичних закономірностях класичної науки і досягненнях експериментальних досліджень, що проводилися в науково-дослідному інституті метанолу (ГосНІІметанолпроект), який працював в м.Сєверодонецьку, і за проектами якого побудовано більшість виробництв метанолу і аміаку в Україні і країнах ближнього зарубіжжя. «ХТК» розвиває на сучасному рівні технологічні дослідження і математичне моделювання хімічних процесів.

 ТОВ «ХТК» розробило серію компактних установок різної потужності з виробництва метанолу, призначених для роботи безпосередньо на нафтогазових родовищах.

Мінімальна потужність установки - 3 тонни метанолу на добу (1 тис. т/ рік). Максимальна потужність установки не обмежена, але з урахуванням вимог компактного виробництва в блочно-модульному виконанні, потужність може становити до 60 т/добу (20 тис. т/рік).

Малюнок 3. Блок-схема виробництва метанолу

На установках застосовуються традиційні технічні рішення, які реалізовані на багатьох діючих виробництвах і забезпечують ефективну і надійну роботу.

Сіркоочищення природного газу

Для запобігання незворотному отруєнню каталізаторів конверсії природного газу та синтезу метанолу застосовується очищення на біфункціональному каталізаторі, який суміщає гідрування сіркоорганіки і адсорбцію сірководню на оксиді цинку.

Конверсія природного газу 

Процес отримання синтез-газу заснований на каталітичній конверсії газоподібних вуглеводнів з водяною парою, що здійснюється в трубчастій печі при тиску близько 2,0 МПа і температурі 850-900°С. Процес йде зі збільшенням обсягу і поглинанням тепла. Необхідне тепло для процесу конверсії підводиться через стінки реакційних труб за рахунок спалювання паливного газу в пальниках трубчастої печі. На технологію використовується пар, отриманий безпосередньо на установці.

Синтез метанолу

Синтез метанолу здійснюється за циркуляційною схемою на каталізаторі, що містить мідь, в реакторі шахтного типу з холодними байпасами при тиску 5,0 МПа і температурі 200-270°С.

На установці можуть застосовуватися реактори синтезу інших типів - адіабатичний радіальний або ізотермічний з виробленням пару, а також синтез під більш високим тиском.

Ректифікація

Стадія ректифікації призначена для очищення метанолу-сирцю, отриманого на стадії синтезу. Також ця стадія дозволяє проводити регенерацію метанолу з попутно-пластової води, що містить метанол.

Стадія ректифікації передбачає отримання товарного метанолу, що відповідає вимогам марки А за ГОСТ 2222-95 або згідно вимог і умов Замовника, придатного для використання в якості інгібітора гідратоутворення.

 Малюнок 4. Принципові компонувальні рішення щодо технологічної установки і допоміжних об'єктів виробництва метанолу М-10

Співробітництво

Постачальник установки метанолу на етапі проектування надає допомогу замовнику в підборі фахівців для роботи на установці, а також проводить навчання персоналу. Разом з обладнанням може поставлятися комп'ютерний навчальний тренажер.

В офісі розробника встановлюються дублюючі монітори системи управління установки, за допомогою яких, на початковому етапі експлуатації установки, розробник контролює роботу устаткування і дії персоналу.

Додаткові переваги

1 Метанол СН3ОН є хімічною речовиною, яка пов'язує вуглець, що входить до складу метану СН4, та інших газоподібних вуглеводнів. В умовах дії вуглецевого податку, газовидобувна компанія, яка виробляє продукт із зв'язаним вуглецем, отримує податкові преференції.

2 У разі виробництва метанолу в нафтогазовій компанії і його використанні для власних виробничих потреб (в якості інгібітора гідратоутворення), на метанол встановлюється нульова ставка акцизного податку.

3 Природний газ з високим вмістом СО2 є прекрасною сировиною для виробництва метанолу.

4 При введенні в дію Кодексу ГТС України газові компанії будуть проводити очищення видобувного природного газу від надлишкового СО2. Цей викидний СО2 можна використовувати як добавку до синтез-газу у виробництві метанолу, що призводить до зниження витратного коефіцієнта по природному газу, знижує собівартість виробництва, а також забезпечує можливість продажу квот на викиди вуглекислоти.

5 Сировиною для виробництва метанолу може бути не тільки природний газ з високим вмістом метану, але і низькокалорійний газ з високим вмістом азоту. В цьому випадку синтез метанолу здійснюється не за циркуляційною схемою, а за проточною каскадною схемою, з декількома реакторами.

6 Власне виробництво метанолу у нафтогазовій компанії відкриває додаткові перспективні напрямки розвитку для компанії. Установка з виробництва метанолу є основою для її модернізації та переходу на виробництво «зеленого» метанолу.

«Зелений» метанол - це метанол, який виробляється з СО2 і екологічно чистого водню. Такий водень може бути отриманий шляхом електролізу води з використанням електроенергії від відновлюваних джерел (сонце, вітер). Але для нафтогазових компаній більш цікавим є виробництво і використання «бірюзового» водню. Це водень, отриманий піролізом метану без викидів СО2 з отриманням твердого вуглецю, який не забруднює довкілля.

В такому випадку нафтогазова компанія збереже потужності з видобутку природного газу і стане учасником зеленої циркулярної економіки.

7 Метанол, вироблений на компактній модульної установці, є сировиною для подальшого хімічного переділу. Комплектуючи установку метанолу додатковими блоками, можна виробляти затребувані ринком продукти хімічної промисловості:

- формалін;

- карбамідо-формальдегідний концентрат (КФК);

- карбамідо-формальдегідні смоли (КФС);

- бензин і розчинники;

- уротропін.

Тенденції розвитку світової економіки спрямовані на перехід до відновлюваної безвуглецевої енергетики. При цьому, вуглеводнева сировина залишиться сировинною базою для хімічної промисловості. Вже сьогодні можна спостерігати бурхливе будівництво великих газопереробних комплексів поблизу джерел видобутку газу - на березі Перської затоки, в Карибському басейні.

Майбутнє української газової промисловості так чи інакше пов'язане з газохімією. Власне виробництво метанолу для нафтогазових компаній забезпечує актуальні потреби в цьому продукті сьогодні і відкриває перспективи розвитку в майбутньому.

«ХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЧНА КОМПАНІЯ» (ТОВ «ХТК»)

93400, Україна, м.Сєвєродонецьк, вул. Гагаріна, будинок 93, оф. 10

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

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