Природный_и_попутный_газ (3) (1)

1. Тема: «Газы»

Природный газ и попутный нефтяной газ:
Состав
Свойства
Переработка
Применение продуктов переработки

2. Происхождение газов

• Природный газ и попутный нефтяной газ имеют общее биогенное
происхождение. Они образуются из остатков живых организмов,
захороненных в осадочных породах и преобразованных под
действием давления и температуры.
• Природный газ залегает в самостоятельных газовых залежах,
обычно на больших глубинах, и содержит в основном метан.
• Попутный нефтяной газ находится вместе с нефтью (в растворе
или газовой шапке), выделяется при её добыче и отличается более
сложным составом — содержит этан, пропан и бутан, что делает его
ценным сырьём для нефтехимии.
Попутный нефтяной газ находится вместе с нефтью (в растворе
или газовой шапке), выделяется при её добыче и отличается более
сложным составом — содержит этан, пропан и бутан, что делает его
ценным сырьём для нефтехимии.

3. Происхождение газов

- Общее преобразование органического вещества:
CₓHᵧO_z → нефть + газ
- Термическое преобразование керогена:
кероген → CH₄ + C₂H₆ + C₃H₈
- Разрушение нефти при высоких температурах:
CₙH₂ₙ₊₂ → CH₄ + лёгкие углеводороды
- Абиогенный синтез (неосновная теория):
CO + 3H₂ → CH₄ + H₂O

4. Физический состав

Газообразные углеводороды природного происхождения
получают из природного газа и попутного нефтяного газа. По
химической природе они относятся к алканам.
• Природный газ:
- Метан (CH₄) — 85–98%
- Этан (C₂H₆)
- Пропан (C₃H₈)
- Бутан (C₄H₁₀)
• Попутный нефтяной газ выделяется при
добыче нефти и содержит:
- Метан (CH₄)
- Этан (C₂H₆)
- Повышенное содержание пропана (C₃H₈) и
бутана (C₄H₁₀)
Общая формула алканов: CₙH₂ₙ₊₂

5. Химические свойства

1. Горение:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O + Q
2. Неполное горение:
2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O
3. Галогенирование:
CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (hv)
4. Пиролиз:
C₂H₆ → C₂H₄ + H₂ (t° 500–1000 °C)

6. Физические свойства

1) Физические свойства
природного газа:
Основной компонент —
метан, поэтому:
- Бесцветный и без запаха (в
естественном виде)
- Легче воздуха
- При обычных условиях
находится в газообразном состоянии
- Плохо растворяется в воде
- Легко сжимаемый газ
- Горюч, при сгорании
выделяет большое количество тепла
2) Физические свойства
попутного газа:
- Смесь углеводородов с
большим содержанием пропана и
бутана
- Бесцветный, без запаха Может быть тяжелее или близок по
плотности к воздуху
- Плохо растворяется в воде Легко сжимается
- Пропан и бутан легко
сжижаются
- Очень горюч

7. Переработка природного газа

Основные компоненты
природного газа:
- Метан: CH4
- Этан: C2H6
- Пропан: C3H8
- Бутаны: C4H10
- Сероводород: H2S
- Углекислый газ: CO2
Паровой риформинг метана (получение H2 и CO)
CH4 + H2O ⇄ CO + 3 H2
Побочная реакция водяного газа
CO + H2O ⇄ CO2 + H2
Частичное окисление (для синтез-газа)
CH4 + 0.5 O2 → CO + 2 H2
Сжигание/полное окисление (энергетические установки)
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O (полнoе сгорание)

8. Основные этапы переработки природного газа

1.Подготовка и сепарация
2. Обезвоживание
- Адсорбция на молекулярных ситах.
5. Крекинг и дегидрирование
- Этан → этилен + H2: C2H6 → C2H4 + H2
- Пропан → пропилен + H2: C3H8 →C3H6+ H2
6. Производство синтез-газа и водорода
- Паровой риформинг метана:
CH4 + H2O ⇄ CO + 3 H2
- Водяной газовый сдвиг:
CO + H2O ⇄ CO2 + H2 (200–400 °C)
- Частичное окисление:
CH4 + 0.5 O2 → CO + 2 H2
- Химическая абсорбция (реже).
3. Обезвреживание от H2S и CO2
- Растворение H2S в аминах:
двух
H2S + RNH2 ⇄ RNH3+ + HS–
- Частичное окисление:
7. Производство конечных продуктов
2 H2S + O2 → 2 S + 2 H2O (упрощённо в
- Метанол:
стадиях).
CO + 2 H2 ⇄ CH3OH
- Синтез Фишера - Тропша:
(2n+1) H2 + n CO → CnH2n+2 + n H2O
(Fe или Co катализаторы)
- Хемабсорбция (аминовая):
CO2 + R2NH ⇄ R2NCOO– + R2NH2
4. Облагораживание углеводородов (газовый
конденсат, стабилизация)
8. Обезвоживание и стабилизация
готового газа
- Фракционирование:
выделение этана,
пентанов и конденсата.
пропан-бутановые установки —
пропана, бутана,
- Полный риформинг с последующим сдвигом:
CH4 + 2 H2O → CO2 + 4 H2
- Полное сгорание:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
- Частичное окисление для синтез-газа:
CH4 + 0.5 O2 → CO + 2 H2

9. Переработка попутного нефтяного газа

Особенности для синтеза:
• Ценность ПНГ заключается в наличии "жирных" углеводородов (этан, пропан,
бутаны), которые являются отличным сырьем для производства этилена,
пропилена и бутенов — ключевых мономеров для полимерной
промышленности.
• Требует более сложной предварительной очистки и фракционирования.
Основные направления переработки и уравнения:
1. Выделение индивидуальных компонентов (фракционирование):
• После очистки от примесей (H₂S, CO₂) ПНГ разделяют на:
* Сухой газ: Метан (иногда этан).
* Широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ)
2. Пиролиз этана и других алканов для получения олефинов:
• Крекинг этана до этилена:
C₂H₆ C₂H₄ + H₂
• Крекинг пропана до пропилена и этилена:
C₃H₈ C₃H₆ + H₂ (также C₂H₄ +
CH₄)
3. Дегидрирование пропана/бутанов:
• Дегидрирование пропана до пропилена (альтернатива пиролизу):
C₃H₈C₃H₆ + H₂

10. Применение природного газа

1. Энергетика и отопление:
- Производство электроэнергии
- Отопление жилых и коммерческих зданий
2. Промышленность:
- Топливо для производственных печей и котлов.
- Исходное сырьё для химической и нефтехимической
промышленности
- Производство аммиака, метанола, водорода
- Используется в металлургии и производстве цемента
3. Транспорт
- В качестве топлива для транспорта
4. Бытовое использование
- Плиты, газовые обогреватели в жилых домах

11. Применение попутного газа

1. Топливо
- Используется для производства
электроэнергии на местных электростанциях.
- Применяется на промыслах для
технологических нужд (нагрев, сушки).
2. Сырьё для химической
промышленности
- Производство сжиженного
природного газа (СПГ).
- Перегонка на легкие углеводороды,
сырье для газа, пластмасс, удобрений.
3. Засасывание в пласт
- Для поддержания пластового
давления и увеличения
нефтеотдачи.
4. Переработка и реализация
- Сжигание попутного газа
применяется в случае отсутствия
инфраструктуры (факелы).

12.

Работу выполнили:
Захарычев Александр, Потешкин Александр, Халаимов
Артем, Махалов Артем, Белов Родион, Масалев Николай,
Хомяков Ярослав.