Лекция 4

1. Лекция 4

ЛЕКЦИЯ 4
ПЛАСТОВЫЕ НЕФТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ
НЕФТЕЙ

2. Природный и попутный газы

ПРИРОДНЫЙ И ПОПУТНЫЙ ГАЗЫ
• НЕФТЯНЫЕ ГАЗЫ (ПОПУТНЫЕ) — ЭТО СМЕСИ
УГЛЕВОДОРОДОВ, КОТОРЫЕ ВЫДЕЛЯЮТСЯ ИЗ НЕФТИ ПРИ
ЕЁ ДОБЫЧЕ И ПОДГОТОВКЕ. СОСТОЯТ ГЛАВНЫМ ОБРАЗОМ
ИЗ МЕТАНА (СН4) И ЕГО ГОМОЛОГОВ — ЭТАНА (С2Н6),
ПРОПАНА (С3Н8), БУТАНА (С4Н10) И ДРУГИХ. КРОМЕ
УГЛЕВОДОРОДОВ, ГАЗЫ СОДЕРЖАТ УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ, АЗОТ,
СЕРОВОДОРОД И В НЕБОЛЬШИХ КОЛИЧЕСТВАХ РЕДКИЕ
ГАЗЫ (ГЕЛИЙ, АРГОН И ДР.)
• ПРИРОДНЫЙ ГАЗ – ЭТО ГАЗ ДОБЫВАЕМЫЙ ИЗ ГАЗОВЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
• ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ – ЭТО ГАЗ, РАСТВОРЕННЫЙ В НЕФТИ И
ДОБЫВАЕМЫЙ ПОПУТНО С НЕЮ

3. Природный газ

ПРИРОДНЫЙ
ГАЗ
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ – ЭТО СМЕСЬ ГАЗООБРАЗНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ С НЕБОЛЬШОЙ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССОЙ. ОСНОВНЫМ КОМПОНЕНТОМ ПРИРОДНОГО ГАЗА ЯВЛЯЕТСЯ
МЕТАН, ДОЛЯ КОТОРОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОСТАВЛЯЕТ 75 – 99% ПО
ОБЪЕМУ. КРОМЕ МЕТАНА В СОСТАВ ПРИРОДНОГО ГАЗА ЭТАН, ПРОПАН, БУТАН И
ИЗОБУТАН, А ТАКЖЕ АЗОТ И УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ.
СН4 – 90%, С4Н10 – 1%, С2Н6 – 4%, С5Н12 – 1%, С3Н8 – 2%
НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ГАЗА:
БЕСЦВЕТНОСТЬ И ПРОЗРАЧНОСТЬ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ НЕ ИМЕЕТ ЦВЕТА И ЗАПАХА (ЕСЛИ НЕ
ДОБАВЛЕНЫ СПЕЦИАЛЬНЫЕ АРОМАТИЗАТОРЫ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК).
ЛЁГКОСТЬ. ГАЗ ЛЕГЧЕ ВОЗДУХА, ПОЭТОМУ ОН БУДЕТ ПОДНИМАТЬСЯ ВВЕРХ, ЕСЛИ ВЫПУСКАЕТСЯ В
АТМОСФЕРУ БЕЗ СООТВЕТСТВУЮЩИХ МЕР ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ.
ГОРЮЧЕСТЬ. ПРИ ПРАВИЛЬНОМ СМЕШИВАНИИ С КИСЛОРОДОМ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ МОЖЕТ ГОРЕТЬ С
ЯРКИМ И ЧИСТЫМ ПЛАМЕНЕМ, ВЫДЕЛЯЯ ПРИ ЭТОМ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА.
НАСЫЩЕННОСТЬ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ОБЛАДАЕТ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ В ГАЗООБРАЗНОМ
СОСТОЯНИИ, ЧТО ДЕЛАЕТ ЕГО ЛЁГКИМ И УДОБНЫМ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ В
СПЕЦИАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ ИЛИ ТРУБОПРОВОДАХ.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. ГАЗ ОБЛАДАЕТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ, ЧТО ДЕЛАЕТ ЕГО ЭФФЕКТИВНЫМ
ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛА И ЭНЕРГИИ.
СЖИМАЕМОСТЬ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ МОЖЕТ БЫТЬ СЖАТ ДО ОЧЕНЬ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ БЕЗ
ЗНАЧИТЕЛЬНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ ЕГО ОБЪЁМА, ЧТО ДЕЛАЕТ ЕГО УДОБНЫМ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И
ТРАНСПОРТИРОВКИ В СЖАТОМ СОСТОЯНИИ.

4. Некоторые области применения природного газа:

НЕКОТОРЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ПРИРОДНОГО ГАЗА:
• ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ НА
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.
• ОТОПЛЕНИЕ И ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ШИРОКО
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ДОМОВ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ.
• ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ВО МНОГИХ ОТРАСЛЯХ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ТАКИХ КАК ПРОИЗВОДСТВО ЦЕМЕНТА, СТЕКЛА И КЕРАМИКИ.
• ТРАНСПОРТ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ЯВЛЯЕТСЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫМ ТОПЛИВОМ ДЛЯ
ТРАНСПОРТА, ВКЛЮЧАЯ ЛЕГКОВЫЕ И ГРУЗОВЫЕ АВТОМОБИЛИ, АВТОБУСЫ И
ПОЕЗДА.
• ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ СЛУЖИТ СЫРЬЁМ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА РАЗЛИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ, ТАКИХ КАК АММИАК,
МЕТАНОЛ И СИНТЕТИЧЕСКИЕ СМОЛЫ.
• ГЕНЕРАЦИЯ ВОДОРОДА. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ЧИСТОГО ВОДОРОДА, КОТОРЫЙ МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАН КАК ТОПЛИВО ДЛЯ
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ИЛИ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОЦЕССАХ.
• ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ТАКЖЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ
УГЛЯ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ПОЛУЧАТЬ БОЛЕЕ ЧИСТОЕ И ЭФФЕКТИВНОЕ ТОПЛИВО.

5.

Добыча
Природный газ находится в земле на глубине от 1000 м до нескольких километров
(сверхглубокой скважиной недалеко от города Нового Уренгоя получен приток газа с глубины
более 6000 метров). В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры
соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ
поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не
окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам. Газ выходит
из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно
превышающем атмосферное; таким образом, движущей силой является разность давлений в
пласте и системе сбора.
Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно
по всей территории месторождения для равномерного падения пластового давления в залежи.
Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное
обводнение залежи.

6.

Транспортировка природного газа
В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под
давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,42 м. По мере
продвижения газа по трубопроводу он, преодолевая силы трения как между газом и
стенкой трубы, так и между слоями газа, теряет потенциальную энергию, которая
рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо
сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ обычно дожимается до
давления от 55 до 120 атм и затем охлаждается. Сооружение и обслуживание
трубопровода весьма дорогостоящи, но тем не менее это наиболее дешёвый с точки
зрения начальных вложений и организации способ транспортировки газа на
небольшие и средние расстояния.
Кроме трубопроводного транспорта широко используют специальные танкеры —
газовозы, специальные суда, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии в
специализированных изотермических ёмкостях при температуре от −160 до −150
°С.
Такой метод транспортировки является значительно более экономичным, чем
трубопроводный, начиная с расстояний до потребителя сжиженного газа более
2000—3000 км, так как основную стоимость составляет не транспортировка, а
погрузочно-разгрузочные работы, но требует более высоких начальных вложений в
инфраструктуру, чем трубопроводный. К его достоинствам относится также тот факт,
что сжиженный газ куда более безопасен при перевозке и хранении, чем сжатый.

7. Попутный нефтяной газ

ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ
ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ (ПНГ) — СМЕСЬ
УГЛЕВОДОРОДНЫХ И НЕУГЛЕВОДОРОДНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ, ВЫДЕЛЯЮЩАЯСЯ ВМЕСТЕ С
НЕФТЬЮ ПРИ ЕЁ ДОБЫЧЕ. В НЕДРАХ, ГДЕ
ДАВЛЕНИЕ ВЫСОКО, ГАЗ РАСТВОРЁН В НЕФТИ,
НО КОГДА ПОДНИМАЕТСЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ,
ПРОИСХОДИТ ЕГО РЕЗКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ.
• ОСНОВУ ПНГ СОСТАВЛЯЕТ МЕТАН (ОТ 60 ДО
90%). ПОМИМО НЕГО, В СОСТАВЕ
ВСТРЕЧАЮТСЯ И БОЛЕЕ ТЯЖЁЛЫЕ
КОМПОНЕНТЫ: ПРОПАН, БУТАН, ПЕНТАН И
ДРУГИЕ. СОВОКУПНОСТЬ ЭТИХ СОЕДИНЕНИЙ
ОБРАЗУЕТ ШИРОКУЮ ФРАКЦИЮ
УГЛЕВОДОРОДОВ.
• ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПНГ ИЗМЕНЧИВ И
ЗАВИСИТ ОТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ДАЖЕ ОТ
КОНКРЕТНОЙ ЗАЛЕЖИ НЕФТИ. ЕСЛИ В ГАЗЕ
ПРЕОБЛАДАЕТ МЕТАН, ЕГО ОТНОСЯТ К СУХИМ
ИЛИ ЛЁГКИМ, ЕСЛИ В СМЕСИ ПРИСУТСТВУЕТ
ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЯЖЁЛЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ — ПНГ НАЗЫВАЮТ ЖИРНЫМ.

8.

Попутный нефтяной газ является важным
сырьем для энергетики и химической
промышленности. ПНГ имеет высокую
теплотворную способность, но его
использование в энергогенерации затрудняется
нестабильностью состава и наличием
большого количества примесей, что требует
дополнительных затрат на очистку («осушку»)
газа. В химической промышленности
содержащиеся в ПНГ метан и этан
используются для производства пластических
масс и каучука, а более тяжелые элементы

9. Способы переработки природного газа

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО
ГАЗА
С КАЖДЫМ ГОДОМ ВСЕ БОЛЬШЕ РАСШИРЯЕТСЯ
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА, И ИЗ
ЦЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ГАЗ СТАНОВИТСЯ НЕ
МЕНЕЕ ВАЖНЫМ ХИМИЧЕСКИМ СЫРЬЕМ. ПОЭТОМУ МЕТАН
ЯВЛЯЕТСЯ НЕЗАМЕНИМЫМ ПРОДУКТОМ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ОН СЛУЖИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
АЦЕТИЛЕНА, МЕТИЛОВОГО СПИРТА, САЖИ,
ХЛОРИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И РАЗЛИЧНЫХ
РАСТВОРИТЕЛЕЙ.

10.

• ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (СМЕСЬ МЕТАНА И
ЭТАНА) ПЕРЕРАБАТЫВАЮТ РАЗНЫМИ
СПОСОБАМИ, КОТОРЫЕ ДЕЛЯТСЯ НА
ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ, ХИМИКОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ. ЦЕЛЬ — ПОЛУЧИТЬ
НЕФТЕХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ,
НАПРИМЕР, ЭТАН, ПРОПАН, БУТАН,
ПЕНТАН, ГЕЛИЙ.

11. Термохимические

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ
• ПОДРАЗУМЕВАЮТ ТЕРМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, В РЕЗУЛЬТАТЕ ЧЕГО ОБРАЗУЮТСЯ
НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. ПРОЦЕСС ПРОТЕКАЕТ ПРИ
ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ. НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ
• ПИРОЛИЗ — ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ГАЗА БЕЗ
ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОРОДА. В РЕЗУЛЬТАТЕ ПОЛУЧАЮТ
НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (ЭТИЛЕН, ПРОПИЛЕН,
ДИВИНИЛ).
• ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ — ОКИСЛЕНИЕ МЕТАНА В СИНТЕЗ-ГАЗ
(СМЕСЬ ВОДОРОДА И МОНООКСИДА УГЛЕРОДА). РЕАКЦИЯ
ПРОТЕКАЕТ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 900–1000°С, ДАВЛЕНИИ 1,5–3,0
МПА.

12. Химико-каталитические

ХИМИКО-КАТАЛИТИЧЕСКИЕ
• ПРЕДПОЛАГАЮТ ПРЕВРАЩЕНИЕ МЕТАНА В СИНТЕЗ-ГАЗ,
КОТОРЫЙ ПОДВЕРГАЕТСЯ ДАЛЬНЕЙШЕЙ ПЕРЕРАБОТКЕ.
НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ:
• ПАРЦИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ — МЕТАН ОКИСЛЯЮТ В СИНТЕЗ-ГАЗ
В НЕДОСТАТКЕ КИСЛОРОДА. ПРЕИМУЩЕСТВА —
ЭКЗОТЕРМИЧНОСТЬ РЕАКЦИИ, ВЫСОКАЯ СКОРОСТЬ
ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ.
• УГЛЕКИСЛОТНАЯ КОНВЕРСИЯ — ПОЗВОЛЯЕТ ПОЛУЧАТЬ СИНТЕЗГАЗ СОСТАВА Н2 : СО = 1 : 1, БЛАГОПРИЯТНЫЙ ДЛЯ СИНТЕЗА
ФОРМАЛЬДЕГИДА, ПОЛИКАРБОНАТОВ И
ГИДРОФОРМИЛИРОВАНИЯ.
• СИНТЕЗ ФИШЕРА-ТРОПША — НА ПЕРВОМ ЭТАПЕ МЕТАН
ПРЕОБРАЗУЮТ В СИНТЕЗ-ГАЗ, НА ВТОРОМ — КОНВЕРТИРУЮТ ЭТУ
СМЕСЬ В СМЕСЬ ЖИДКИХ АЛКАНОВ (C5–C8).

13. Физико-энергетические

ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
• ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ДЛЯ СЖАТИЯ ГАЗА И ЕГО
РАЗДЕЛЕНИЯ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ С ПОМОЩЬЮ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ И ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТАНОВОК.
ОБЫЧНО ЭТОТ СПОСОБ ПРИМЕНЯЮТ ПРЯМО НА
МЕСТОРОЖДЕНИЯХ. ДЛЯ СЖАТИЯ ГАЗА ИСПОЛЬЗУЮТ,
НАПРИМЕР, УСТАНОВКИ ДВУХФАЗНОГО
ЭЖЕКТИРОВАНИЯ С НЕФТЯНЫМИ НАСОСАМИ.
• ВАЖНО: ПЕРЕД ПЕРЕРАБОТКОЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
ЧАСТО ОЧИЩАЮТ ОТ ПРИМЕСЕЙ (АЗОТ, УГЛЕКИСЛЫЙ
ГАЗ, СЕРОВОДОРОД, ГЕЛИЙ, ПАРЫ ВОДЫ).

14. Продукты переработки

ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ
ЛАКИ, КРАСКИ, РАСТВОРИТЕЛИ, РЕЗИНА, ПЛАСТМАССА,
АНТИФРИЗЫ, ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА, ЛЕКАРСТВА И
… ВСЕ ЭТО ПРОДУКТЫ ПОЛУЧАЕМЫЕ В ХОДЕ СИНТЕЗА
ИЗ УГЛЕВОДОРОДОВ.

15. Крекинг

КРЕКИНГ
• КРЕКИНГ (АНГЛ. CRACKING, РАСЩЕПЛЕНИЕ) —
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И
ЕЁ ФРАКЦИЙ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ, КАК ПРАВИЛО,
ПРОДУКТОВ МЕНЬШЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ —
МОТОРНОГО ТОПЛИВА, СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ И Т. П., А
ТАКЖЕ СЫРЬЯ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ.