RU99779U1 - DEVICE FOR PROCESSING APPARATUS OIL GASES - Google Patents
DEVICE FOR PROCESSING APPARATUS OIL GASES Download PDFInfo
- Publication number
- RU99779U1 RU99779U1 RU2010127224/05U RU2010127224U RU99779U1 RU 99779 U1 RU99779 U1 RU 99779U1 RU 2010127224/05 U RU2010127224/05 U RU 2010127224/05U RU 2010127224 U RU2010127224 U RU 2010127224U RU 99779 U1 RU99779 U1 RU 99779U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- catalyst
- associated petroleum
- gas
- raw natural
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к системам утилизации и использования попутных нефтяных и сырых природных газов в энергетике. Устройство переработки попутных нефтяных или сырых природных газов каталитической конверсией для дальнейшего использования, например, в коммунально-бытовом хозяйстве или для транспорта по магистральным газопроводам, состоит из системы запуска, системы подачи и дозирования реагентов, конвертора, теплообменников, системы управления, в конверторе установлен катализатор, позволяющий конвертировать в метан углеродсодержащие соединения, присутствующие в попутных нефтяных и сырых природных газах. Технический результат - возможность эффективной утилизации и полезного использования попутных нефтяных или сырых природных газов в коммунально-бытовом хозяйстве, в том числе посредством транспорта по магистральным газопроводам к конечному потребителю. 1 н.п., 9 з.п. ф-лы, 1 илл. The utility model relates to the oil and gas industry, in particular to systems for the utilization and use of associated petroleum and raw natural gases in the energy sector. A device for processing associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion for further use, for example, in public utilities or for transport via gas pipelines, consists of a start-up system, a feed and dosing system of reagents, a converter, heat exchangers, a control system, a catalyst is installed in the converter , which allows converting carbon-containing compounds into methane present in associated petroleum and raw natural gases. The technical result - the possibility of efficient utilization and beneficial use of associated petroleum or raw natural gases in the household, including through transport through gas pipelines to the end consumer. 1 n.p., 9 z.p. f-ly, 1 ill.
Description
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к системам утилизации и использования попутных нефтяных и сырых природных газов в энергетике.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular to systems for the utilization and use of associated petroleum and raw natural gases in the energy sector.
При добыче нефти в процессе сепарации выделяется большой объем растворенных в ней попутных нефтяных газов (ПНГ). Они представляют собой смесь газообразных углеводородов различного молекулярного веса, в основном подразделяемую на метан и так называемую широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ). Эти попутные газы, обладая высоким энергосодержанием, являются ценным энергетическим сырьем. Одним из эффективных и технологичных вариантов утилизации попутных нефтяных газов является выработка электрической и тепловой энергии с помощью, например, газопоршневых электростанций непосредственно на нефтяном месторождении. Однако, данный способ напрямую применим только на месторождениях со стабильно высоким (75% и выше) содержанием метана и низким содержанием ШФЛУ. Многие известные месторождения содержат значительно меньшие количества метана при высоком содержании ШФЛУ, вызывающих детонацию и вывод из строя газопоршневых станций на основе двигателей внутреннего сгорания или превышение допустимого уровня содержания токсичных компонент в выхлопных газах газотурбинных установок. Отдельную проблему представляет непостоянство состава ПНГ, который может быть подвержен существенным колебаниям с течением времени, иногда даже в течение суток. Одним из возможных подходов по утилизации ПНГ, известных в настоящее время, является фракционирование (например, путем разделения при низких температурах, компремирования при высоких давлениях, разделения на мембранных фильтрах или путем проведения адсорбционных процессов) на метан, пригодный для выработки электрической и тепловой энергии, и ШФЛУ, используемую в качестве сырья для химической промышленности. Поскольку данный процесс экономически оправдан только в условиях газоперерабатывающих заводов, нефтяные компании сталкиваются с необходимостью вкладывать значительные средства в создание газотранспортных и перерабатывающих мощностей. Строительство такой инфраструктуры экономически эффективно лишь на крупных промыслах и экономически необоснованно на средних и мелких месторождениях. В принципе, вышесказанное также относится и к сырым, то есть не прошедшим обработки, природным газам, в которых доля ШФЛУ также может быть достаточно высокой.When oil is extracted during the separation process, a large amount of associated petroleum gas (APG) is dissolved in it. They are a mixture of gaseous hydrocarbons of various molecular weights, mainly subdivided into methane and the so-called broad fraction of light hydrocarbons (NGL). These associated gases, having a high energy content, are a valuable energy source. One of the effective and technologically advanced options for the utilization of associated petroleum gases is the generation of electric and thermal energy using, for example, gas reciprocating power plants directly at the oil field. However, this method is directly applicable only to fields with a stably high (75% and higher) methane content and low NGL content. Many well-known deposits contain significantly lower amounts of methane with a high content of NGL, causing detonation and failure of gas reciprocating stations based on internal combustion engines or exceeding the allowable level of toxic components in the exhaust gases of gas turbine plants. A separate problem is the inconstancy of the composition of APG, which can be subject to significant fluctuations over time, sometimes even during the day. One of the possible APG utilization approaches currently known is fractionation (for example, by separation at low temperatures, compression at high pressures, separation on membrane filters or by adsorption processes) into methane suitable for generating electric and thermal energy, and BFLH, used as a raw material for the chemical industry. Since this process is economically justified only in gas refineries, oil companies are faced with the need to invest heavily in the creation of gas transmission and processing facilities. The construction of such an infrastructure is economically efficient only in large fields and economically unreasonable in medium and small fields. In principle, the above also applies to raw, that is, untreated, natural gases, in which the proportion of NGL can also be quite high.
Одним из перспективных подходов по использованию попутных нефтяных газов также является его передача близлежащим населенным пунктам, имеющим острую проблему энергоснабжения. Однако передача попутных нефтяных газов без предварительной подготовки по магистральному газопроводу до близлежащих населенных пунктов для удовлетворения коммунально-бытовых нужд также сопряжено с рядом трудностей, вызванных в первую очередь конденсацией ШФЛУ и закупоркой труб. Более того, попутные нефтяные и природные газы, подаваемые в магистральные газопроводы, должны соответствовать требованиям ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам». В результате, промыслы нефте- и газодобычи не могут направлять добываемые ими попутные или сырые газы для нужд проживающего по соседству населения, потребности которого в энергоносителе удовлетворяются путем использования дорогого привозного топлива, завоз которого в отдаленные районы нефтедобычи часто производится только сезонно.One of the promising approaches for the use of associated petroleum gases is also its transfer to nearby settlements, which has an acute problem of energy supply. However, the transmission of associated petroleum gas without preliminary preparation through the main gas pipeline to nearby settlements to meet household needs is also fraught with a number of difficulties caused primarily by condensation of BFLH and blockage of pipes. Moreover, associated petroleum and natural gases supplied to the main gas pipelines must comply with the requirements of OST 51.40-93 “Natural combustible gases supplied and transported through main gas pipelines”. As a result, the oil and gas production fields cannot channel the associated or raw gases they produce for the needs of the population living in the neighborhood, whose energy needs are met by using expensive imported fuel, which is often delivered to remote oil production areas only seasonally.
Для решения указанной проблемы проводят подготовку попутных нефтяных и сырых природных газов к транспорту по магистральным газопроводам. Применяемые методы в основном основаны на отделении метана от остальных компонентов, содержащихся в ПНГ. Общим недостатком всех известных способов подготовки ПНГ и сырых природных газов для транспортировки является необходимость в последующей утилизации компонентов ШФЛУ, которые без осуществления соответствующей переработки или транспортировки будут накапливаться на месторождении. При этом у большинства существующих методов при всей их привлекательности существуют свои недостатки, не позволяющие применять их на практике.To solve this problem, associated petroleum and raw natural gases are prepared for transport via gas pipelines. The methods used are mainly based on the separation of methane from other components contained in the APG. A common drawback of all known methods of preparing APG and raw natural gases for transportation is the need for the subsequent disposal of BFLH components, which without proper processing or transportation will accumulate in the field. Moreover, the majority of existing methods, with all their attractiveness, have their own drawbacks that do not allow their application in practice.
Например, известен способ удаления высших углеводородов из природных попутных нефтяных газов (RU 2218979, B01D 53/22, B01D 71/70, 20.12.2003), который основан на подаче разделяемой смеси углеводородных газов с одной стороны селективно-проницаемой мембраны и отбор проникших через нее более тяжелых компонентов смеси с другой. Недостатком указанного способа недостаточная степень разделения компонентов.For example, a method is known for removing higher hydrocarbons from natural associated petroleum gases (RU 2218979, B01D 53/22, B01D 71/70, 12/20/2003), which is based on the supply of a shared mixture of hydrocarbon gases from one side of a selectively permeable membrane and the selection of penetrated through her heavier components of the mixture with the other. The disadvantage of this method is the insufficient degree of separation of the components.
Известны установка и способ переработки попутного нефтяного газа путем низкотемпературной конденсации (RU 2340841, F25J 3/02, B01D 5/00, 10.12.2008). Способ включает компремирование исходного нефтяного попутного газа, его охлаждение и сепарацию с получением сухого газа и газового конденсата. Недостатками указанного способа является высокие капиталовложения и энергозатраты, обусловленные наличием большого количества компрессоров, сепараторов, необходимостью использования источника холода.A known installation and method of processing associated petroleum gas by low-temperature condensation (RU 2340841, F25J 3/02, B01D 5/00, 10.12.2008). The method includes the compression of the source of petroleum associated gas, its cooling and separation to obtain dry gas and gas condensate. The disadvantages of this method is the high investment and energy costs due to the presence of a large number of compressors, separators, the need to use a cold source.
Также известен способ выделения углеводородов С3+ из попутных нефтяных газов (RU 2338734, С07С 7/11, 20.11.2008) путем противоточной абсорбции абсорбентом с последующей десорбцией абсорбированной фракции С3+, и возвратом регенерированного после десорбции абсорбента в абсорбер. Недостатком указанного способа является недостаточно глубокая для транспорта в газопроводе очистка газа от жидких фракций и необходимость осуществления периодической регенерации.Also known is a method of separating C 3+ hydrocarbons from associated petroleum gases (RU 2338734, C07C 7/11, 20.11.2008) by countercurrent absorption by the absorbent, followed by desorption of the absorbed C 3+ fraction, and returning the absorbent regenerated after desorption to the absorber. The disadvantage of this method is not deep enough for transport in the gas pipeline gas purification from liquid fractions and the need for periodic regeneration.
Известна установка для подготовки природного и попутного нефтяного газа к транспорту (RU 2336932, B01D 53/00, F17D 1/02, 27.10.2008), снабженная газосепаратором, дающим возможность выделить в виде газогидратов пропан и изобутан, в то время как метан и этан направляют на узел приема газа. Недостатком указанного способа является образование газогидратов соединений С3+, также требующих последующей утилизации.A known installation for the preparation of natural and associated petroleum gas for transport (RU 2336932, B01D 53/00, F17D 1/02, 10/27/2008), equipped with a gas separator, which makes it possible to separate propane and isobutane in the form of gas hydrates, while methane and ethane sent to the gas receiving unit. The disadvantage of this method is the formation of gas hydrates of compounds With 3+ , also requiring subsequent disposal.
Известен способ (RU 2130961, C10G 35/04, 27.05.1999) переработки широкой фракции легких углеводородов и попутных нефтяных газов в высокоароматизированные жидкие углеводороды путем испарения и нагрева сырья в печи, контактирования его с цеолитсодержащим группы пентасила катализатором, находящимся в системе последовательно соединенных ступеней катализаторов-реакторов с межступенчатым подогревом сырья, разделения риформата на целевые продукты и регенерации катализатора путем выжига кокса. Недостатком способа является высокие капиталозатраты процесса и низкий спрос на получаемые высокоароматизированные жидкие углеводороды.A known method (RU 2130961, C10G 35/04, 05/27/1999) of processing a wide fraction of light hydrocarbons and associated petroleum gases into highly aromatic liquid hydrocarbons by evaporation and heating of the feed in the furnace, contacting it with a zeolite-containing pentasil group catalyst located in a system of series-connected stages catalyst reactors with interstage heating of raw materials, separation of reformate into target products, and catalyst regeneration by burning coke. The disadvantage of this method is the high capital costs of the process and low demand for the resulting highly aromatized liquid hydrocarbons.
Известен способ подготовки попутных нефтяных и сырых природных газов для использования в поршневых двигателях внутреннего сгорания (RU 2385897, C10L 3/10, F02M 31/00, 10.04.2010), который состоит в том, что подготавливаемый газ в смеси с кислородсодержащим газом, например с воздухом, подвергают термообработке при температуре 450-1100°С в течение 0,01-50 с при содержании свободного кислорода в смеси 0,5-5%. Термообработка может быть проведена также и в присутствии катализаторов окислительной конденсации метана, паровой, углекислотной конверсии метана, окислительного дегидрирования низших алканов или их комбинации. В качестве промоторов реакции могут выступать оксиды азота, пероксид водорода, соединения галогенов, непредельные или кислородсодержащие углеводороды или снижающие вероятность сажеобразования (пары воды). В результате при указанных условиях практически не наблюдается конверсия более легких углеводородов C1-C4, в то время как конверсия углеводородов С5+, имеющих очень низкие метановые числа, превышает 95%. Основными продуктами превращения C5+ углеводородов при такой термообработке попутных нефтяных газов являются (в порядке убывания выхода) этилен, метан, этан и монооксид углерода. Недостатком указанного способа является отсутствие конверсии С2-С4 компонент попутного нефтяного газа, что не позволяет применять его для транспорта получаемого газа по магистральным газопроводам.There is a method of preparing associated petroleum and raw natural gases for use in reciprocating internal combustion engines (RU 2385897, C10L 3/10, F02M 31/00, 04/10/2010), which consists in preparing the gas in a mixture with an oxygen-containing gas, for example with air, subjected to heat treatment at a temperature of 450-1100 ° C for 0.01-50 s with a free oxygen content in the mixture of 0.5-5%. Heat treatment can also be carried out in the presence of catalysts for oxidative condensation of methane, steam, carbon dioxide conversion of methane, oxidative dehydrogenation of lower alkanes, or a combination thereof. Nitrogen oxides, hydrogen peroxide, halogen compounds, unsaturated or oxygen-containing hydrocarbons, or reducing the likelihood of soot formation (water vapor) can act as reaction promoters. As a result, under the indicated conditions, the conversion of lighter C 1 -C 4 hydrocarbons is practically not observed, while the conversion of C 5+ hydrocarbons having very low methane numbers exceeds 95%. The main products of the conversion of C 5+ hydrocarbons during such heat treatment of associated petroleum gases are (in decreasing order of yield) ethylene, methane, ethane and carbon monoxide. The disadvantage of this method is the lack of conversion of the C 2 -C 4 component of associated petroleum gas, which does not allow its use for transporting the produced gas through gas pipelines.
Полезная модель позволяет решать задачу эффективной переработки попутных нефтяных или сырых природных газов с целью последующего использования, например, для дальнейшей транспортировки по магистральным газопроводам.The utility model allows us to solve the problem of efficient processing of associated petroleum or raw natural gases for the purpose of subsequent use, for example, for further transportation through gas pipelines.
Задача решается благодаря использованию устройства переработки попутных нефтяных или сырых природных газов каталитической конверсией в метан, а также при помощи способа его работы. Кроме метана, в качестве продуктов конверсии может, например, образовываться в незначительном количестве водород. Его присутствие при использовании метана в дальнейшем, например, для питания энергоустановок способствует улучшению показателей экономичности работы энергоустановки и снижает вредные выбросы в атмосферу. Изменяя параметры проведения каталитической конверсии можно проводить целенаправленное регулирование количества водорода в смеси в соответствии с ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам».The problem is solved through the use of a device for processing associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion to methane, as well as using the method of its operation. In addition to methane, for example, small amounts of hydrogen can be formed as conversion products. Its presence when using methane in the future, for example, to power power plants, improves the efficiency of a power plant and reduces harmful emissions into the atmosphere. By changing the parameters of the catalytic conversion, it is possible to carry out targeted regulation of the amount of hydrogen in the mixture in accordance with OST 51.40-93 “Natural combustible gases supplied and transported through gas pipelines”.
Предлагаемое устройство переработки попутных нефтяных или сырых природных газов каталитической конверсией состоит из системы запуска, системы подачи и дозирования реагентов, конвертора, теплообменников, системы управления. В конверторе установлен, по крайне мере, один слой катализатора, позволяющего при температуре не выше 450°С конвертировать в метан углеродсодержащие соединения, присутствующие в попутных нефтяных и сырых природных газах. Одно из основных назначений устройства заключается в переработке попутных нефтяных или сырых природных газов для использования в коммунально-бытовом хозяйстве, в том числе для транспорта по магистральным газопроводам.The proposed device for the processing of associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion consists of a start system, a feed and dosing system for reagents, a converter, heat exchangers, and a control system. At least one catalyst bed is installed in the converter, allowing at a temperature not exceeding 450 ° C to convert carbon-containing compounds present in associated petroleum and raw natural gases to methane. One of the main purposes of the device is to process associated petroleum or raw natural gases for use in public utilities, including for transportation through gas pipelines.
В конверторе расположен катализатор, в качестве активного компонента которого используют различные комбинации оксидов алюминия, кремния, переходных и редкоземельных элементов 4-6 периодов, в основном, четвертого и пятого периодов, преимущественно, Сu, Со, Ni, Fe, Cr, Mn, Ti, Zr; La, Ce, Y, Sm, Pr, Gd, и металлов платиновой группы, в основном, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, преимущественно, Pt, Rh, Ru.A converter is located in the converter, the active component of which is used various combinations of aluminum oxides, silicon, transition and rare-earth elements of 4-6 periods, mainly of the fourth and fifth periods, mainly Cu, Co, Ni, Fe, Cr, Mn, Ti Zr; La, Ce, Y, Sm, Pr, Gd, and platinum group metals, mainly Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, mainly Pt, Rh, Ru.
Катализаторы, установленные в конверторе в несколько слоев, могут иметь различный или одинаковый состав.The catalysts installed in the converter in several layers can have different or the same composition.
Расположенный в конверторе катализатор, может представлять собой армированный пористый материал, выполненный в виде плоских и гофрированных газопроницаемых армированных лент, комбинации которых образуют газопроницаемые каталитически активные каналы различной формы и геометрии.The catalyst located in the converter may be a reinforced porous material made in the form of flat and corrugated gas-permeable reinforced tapes, combinations of which form gas-permeable catalytically active channels of various shapes and geometries.
Катализатор может иметь форму блоков на металлическом, керамическом или металлокерамическом носителе. Металлический, керамический или металлокерамический носитель для катализатора может представлять собой прямоканальный блок, в том числе микроканальный, блочный материал со сложной конфигурацией каналов и пеноматериал.The catalyst may be in the form of blocks on a metal, ceramic or cermet support. The metal, ceramic or ceramic-metal support for the catalyst can be a direct channel block, including microchannel, block material with a complex configuration of channels and foam.
Катализатор может иметь вид гранул различной формы и геометрии.The catalyst may take the form of granules of various shapes and geometries.
В системе запуска предлагаемого устройства можно использовать нагреватель, например, электрический или пламенный нагреватель, работающий на воздухе и топливе, в том числе и на попутном нефтяном или сыром природном газе, или нагреватель-теплообменник, в который подается теплоноситель или любой их комбинации.In the start-up system of the device according to the invention, it is possible to use a heater, for example, an electric or flame heater operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, or a heater-heat exchanger into which a heat carrier or any combination thereof is supplied.
Система запуска, система подачи и дозирования реагентов, конвертор, теплообменники, система управления представляют собой раздельные конструкции или могут быть интегрированы друг с другом.The start-up system, the reagent supply and dosing system, the converter, the heat exchangers, the control system are separate structures or can be integrated with each other.
Нагрев или испарение реагентов, подаваемых в устройство, а также управление температурой конвертора производят при помощи электрического нагревателя или пламенного нагревателя, или за счет рекуперации тепла газов, выходящих из конвертора или путем контакта с теплоносителем, или любой их комбинацией.Heating or evaporation of the reagents supplied to the device, as well as controlling the temperature of the converter, is carried out using an electric heater or a flame heater, or by recovering the heat of the gases leaving the converter or by contact with the coolant, or any combination thereof.
Конструкция системы подачи и дозирования реагентов в устройстве, позволяет, при необходимости, проводить предварительный нагрев или испарение реагентов перед подачей в систему запуска и/или конвертор.The design of the reagent supply and dosing system in the device allows, if necessary, preheating or evaporation of the reagents before being fed to the start-up system and / or converter.
Конструкция устройства, в том числе материалы, из которых выполнено устройство, позволяет проводить конверсию в присутствии кислородсодержащих соединений, например, паров воды и/или углекислого газа, и/или кислорода и/или воздуха.The design of the device, including the materials from which the device is made, allows conversion in the presence of oxygen-containing compounds, for example, water vapor and / or carbon dioxide, and / or oxygen and / or air.
Система подачи и дозирования реагентов в устройстве позволяет подавать кислородсодержащие соединения, например, пары воды или углекислый газ, или кислород, или воздух или любую их смесь в различном количестве на любой из слоев катализатора в конверторе.The reagent supply and dosing system in the device allows oxygen-containing compounds, for example, water vapor or carbon dioxide, or oxygen, or air, or any mixture thereof in various quantities, to be supplied to any of the catalyst layers in the converter.
Для получения максимального выхода метана при минимальном объеме устройства для любого слоя катализатора в конверторе может быть установлено определенное пространственное распределение температурного профиля, например, любой слой катализатора может находиться как в изотермичных условиях, так и в условиях градиента температуры по слою.To obtain the maximum methane yield with a minimum volume of the device for any catalyst layer in the converter, a certain spatial distribution of the temperature profile can be established, for example, any catalyst layer can be both in isothermal conditions and in the conditions of a temperature gradient across the layer.
Конструкция устройства позволяет проводить конверсию попутных нефтяных или сырых природных газов при давлении выше атмосферного.The design of the device allows the conversion of associated petroleum or crude natural gases at a pressure above atmospheric.
Кроме метана, продуктами конверсии могут являться, например, водород и/или монооксид углерода, и/или углекислый газ, при этом содержание водорода в продуктах конверсии можно регулировать таким образом, чтобы его количество не превышало 10 об.%, преимущественно, не превышало 3 об.%.In addition to methane, the conversion products can be, for example, hydrogen and / or carbon monoxide and / or carbon dioxide, while the hydrogen content in the conversion products can be controlled so that its amount does not exceed 10 vol.%, Mainly does not exceed 3 about.%.
Запуск устройства производят при помощи нагревателя, например, электрического или пламенного нагревателя, работающего на воздухе и топливе, в том числе и на попутном нефтяном или сыром природном газе, или нагревателя-теплообменника в который подается теплоноситель, или любой их комбинации.The start-up of the device is carried out using a heater, for example, an electric or flame heater operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, or a heat exchanger to which the coolant is supplied, or any combination thereof.
Перед подачей в систему запуска и/или конвертор при необходимости проводят предварительный нагрев или испарение реагентов. Нагрев или испарение реагентов, а также управление температурой конвертора может быть осуществлено при помощи электрического нагревателя или пламенного нагревателя, или за счет рекуперации тепла газов, выходящих из конвертора, или путем контакта с теплоносителем, или любой их комбинации.Before feeding into the start-up system and / or converter, if necessary, preliminary heating or evaporation of reagents is carried out. Heating or evaporation of the reagents, as well as controlling the temperature of the converter, can be carried out using an electric heater or a flame heater, or by recovering the heat of the gases leaving the converter, or by contact with a coolant, or any combination thereof.
Каталитически конвертированные попутные нефтяные или сырые природные газы могут быть использованы, например, в коммунально-бытовом хозяйстве, в том числе транспортированы по магистральным газопроводам.Catalytically converted associated petroleum or raw natural gases can be used, for example, in public utilities, including transported through gas pipelines.
Отличительным признаком является применение в устройстве катализатора, позволяющего при температуре не выше 450°С конвертировать в метан углеродсодержащие соединения, присутствующие в попутных нефтяных или сырых природных газах. Устройство переработки попутных нефтяных или сырых природных газов каталитической конверсией кроме конвертора 8 содержит систему запуска 5, систему подачи и дозирования реагентов 2, теплообменники 4, систему управления 9 (Фиг.).A distinctive feature is the use of a catalyst in the device, which allows converting carbon-containing compounds present in associated petroleum or raw natural gases to methane at temperatures not exceeding 450 ° C. A device for processing associated petroleum or raw natural gases by catalytic conversion, in addition to converter 8, includes a start-up system 5, a supply and dosing system for reagents 2, heat exchangers 4, and a control system 9 (Fig.).
Конструктивно, система запуска 5, система подачи и дозирования реагентов 2, конвертор 8, теплообменники 4 и система управления 9 могут представлять собой как отдельные части устройства, так и быть интегрированы друг с другом.Structurally, the start-up system 5, the feed and batching system of reagents 2, the converter 8, the heat exchangers 4 and the control system 9 can be either separate parts of the device or can be integrated with each other.
В качестве конвертора используется каталитический реактор, содержащий один или несколько слоев катализаторов 7, обеспечивающих конверсию попутных нефтяных или сырых природных газов до метана. Катализаторы в каталитическом реакторе могут помещаться в виде гранул различной формы и размера, блоков и пеноматериала с системой газопроницаемых каналов. Для улучшения теплопроводности катализаторы могут дополнительно наноситься на металлический, керамический или металлокерамический носитель. Этот носитель может быть сформирован в структуру, содержащую систему каналов (в том числе и микроканалов) различной геометрии и конфигурации, обеспечивающих газопроницаемость через каталитический блок.As a converter, a catalytic reactor is used, containing one or more layers of catalysts 7, which provide the conversion of associated petroleum or crude natural gases to methane. The catalysts in the catalytic reactor can be placed in the form of granules of various shapes and sizes, blocks and foam with a system of gas-permeable channels. To improve thermal conductivity, the catalysts can additionally be applied to a metal, ceramic or cermet carrier. This carrier can be formed into a structure containing a system of channels (including microchannels) of various geometries and configurations providing gas permeability through a catalytic unit.
В системе запуска 5 используют электрический нагреватель 6. При запуске разогрев конвертора может осуществляться путем пропускания электрического тока непосредственно через электропроводящие элементы катализатора. В системе запуска может быть использован пламенный нагреватель, работающий на воздухе и топливе, в том числе и на попутном нефтяном или сыром природном газе, кроме этого может применяться нагреватель-теплообменник, в который подается теплоноситель с требуемой температурой.The start-up system 5 uses an electric heater 6. At start-up, the converter can be warmed up by passing electric current directly through the electrically conductive elements of the catalyst. In the start-up system, a flame heater operating on air and fuel, including associated petroleum or raw natural gas, can be used, in addition, a heater-heat exchanger can be used, in which a coolant with the required temperature is supplied.
Нагрев или испарение реагентов, а также управление температурой конвертора производят при помощи электрического нагревателя 3 и 6. Также это может быть осуществлено с применением, например, пламенного нагревателя, за счет рекуперации тепла газов, выходящих из конвертора, контактом с теплоносителем, или их совместной комбинацией.The heating or evaporation of the reagents, as well as the temperature control of the converter, is carried out using an electric heater 3 and 6. This can also be done using, for example, a flame heater, by recovering the heat of the gases leaving the converter, contact with the coolant, or a combination thereof .
В качестве примера, на Фиг. схематично изображено предлагаемое устройство каталитической конверсии попутных нефтяных или сырых природных газов для использования в энергоустановках в сопряжении с основными системами, обеспечивающими его функционирование.As an example, in FIG. The proposed device for the catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases for use in power plants in conjunction with the main systems that ensure its operation is schematically depicted.
Один из вариантов способа работы устройства заключается в следующем.One of the options for the method of operation of the device is as follows.
Для запуска устройства каталитической конверсии попутных нефтяных или сырых природных газов, попутный нефтяной газ ПНГ, и кислородсодержащие соединения 1, (например, воздух), при помощи системы подачи и дозирования 2, включающей соответствующие устройства, через электрический нагреватель 3 и теплообменник 4 подают в систему запуска 5, сочетающей в себе функции теплообменника. Для первоначального разогрева до нужной температуры конвертора 8, содержащего слои катализаторов 7, производят, например, пламенное сжигание подаваемого ПНГ. При этом, образующиеся в результате полного окисления горячие продукты реакции (углекислый газ и пары воды), проходя через теплообменник 4, могут также проводить предварительный подогрев или испарение реагентов (ПНГ и кислородсодержащих соединений). Предварительный нагрев ПНГ и кислородсодержащих соединений может проводиться не электрическим, а пламенным нагревателем 3, когда, например, часть подаваемого ПНГ сжигают, нагревая тем самым основное количество реагентов, подаваемых в систему запуска. Предварительный нагрев ПНГ и кислородсодержащих соединений, а также разогрев конвертора 8, содержащего слои катализаторов 7, может быть произведено и при помощи электрического нагревателя 6, а также любым горячим теплоносителем ГТ.To start the device for catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases, associated petroleum gas APG, and oxygen-containing compounds 1 (for example, air), using the supply and metering system 2, which includes the corresponding devices, is supplied to the system through an electric heater 3 and a heat exchanger 4 launch 5, combining the functions of a heat exchanger. For the initial heating to the desired temperature of the converter 8 containing the catalyst layers 7, for example, flame combustion of the supplied APG is performed. At the same time, hot reaction products formed as a result of complete oxidation (carbon dioxide and water vapor) passing through heat exchanger 4 can also preheat or evaporate reagents (APG and oxygen-containing compounds). Preheating of APG and oxygen-containing compounds can be carried out not by an electric, but by a flame heater 3, when, for example, part of the supplied APG is burned, thereby heating the bulk of the reagents supplied to the launch system. Preheating of APG and oxygen-containing compounds, as well as heating of the converter 8 containing catalyst layers 7, can be carried out using an electric heater 6, as well as any hot coolant GT.
После достижения катализатором 7 температуры, при которой возможно протекание каталитической конверсии ПНГ, например, 400°С, систему запуска 5 и конвертор 8 переводят в режим конверсии ПНГ. Для этого при помощи системы подачи и дозирования 2 ПНГ и кислородсодержащие соединения (например, пары воды) 1, предварительно нагретые в теплообменнике 4, подают в конвертор 8, где при контакте с первым слоем катализатора происходит каталитическая конверсия. Если теплообменник 4 обеспечивает достаточный предварительный нагрев ПНГ и кислородсодержащих соединений, то электрический нагреватель 3 может быть не задействован. Для оптимизации условий протекания каталитической реакции (например, поддержания заданной температуры, полноты конверсии углеродсодержащих соединений), на второй слой катализатора, подают дополнительное количество кислородсодержащих соединений. При этом температура слоев катализаторов регулируется таким образом, что по направлению движения реакционной смеси в конверторе осуществлялось понижение температуры, например, первый слой катализатора находится в изотермических условиях при температуре 350°С, а для второго слоя катализатора устанавливают градиент температуры с 350°С на входе до 250°С на выходе. Далее конвертированный попутный нефтяной газ КПНГ, состоящий преимущественно из метана и содержащий незначительные количества водорода (~5 об.%) пройдя через теплообменник 4, может быть использован по назначению (в коммунально-бытовом хозяйстве, подвергнуться транспорту по магистральному газопроводу). При необходимости, из КПНГ можно удалить избыток неконвертированных кислородсодержащих соединений. Для поддержания оптимального температурного профиля в конверторе определенную часть КПНГ до прохождения и определенную часть КПНГ после прохождения через теплообменник 4 при помощи системы подачи и дозирования 2 пропускают через систему запуска 5, выступающей в данном случае уже в роли теплообменника. Далее КПНГ могут быть также использованы по назначению (в коммунально-бытовом хозяйстве, подвергнуться транспорту по магистральному газопроводу). Для регулирования температуры в конверторе может быть задействован электрический нагреватель 6.After the catalyst 7 reaches a temperature at which it is possible for the catalytic conversion of APG to occur, for example, 400 ° C, the start-up system 5 and converter 8 are transferred to the APG conversion mode. To do this, using the supply and metering system 2, APG and oxygen-containing compounds (for example, water vapor) 1, preheated in the heat exchanger 4, are fed to the converter 8, where, upon contact with the first catalyst bed, a catalytic conversion takes place. If the heat exchanger 4 provides sufficient preheating of the APG and oxygen-containing compounds, then the electric heater 3 may not be involved. To optimize the conditions of the catalytic reaction (for example, maintaining a given temperature, the complete conversion of carbon-containing compounds), an additional amount of oxygen-containing compounds is fed to the second catalyst bed. In this case, the temperature of the catalyst layers is controlled in such a way that the temperature decreases in the direction of the reaction mixture in the converter, for example, the first catalyst layer is isothermal at a temperature of 350 ° C, and a temperature gradient of 350 ° C at the inlet is set for the second catalyst layer to 250 ° C at the exit. Further, converted CNG associated petroleum gas, consisting mainly of methane and containing small amounts of hydrogen (~ 5 vol.%), Passing through heat exchanger 4, can be used for its intended purpose (in public utilities, transported via a gas pipeline). If necessary, an excess of unconverted oxygen-containing compounds can be removed from the CNG. To maintain the optimum temperature profile in the converter, a certain part of the CNG before passing through and a certain part of the CNG after passing through the heat exchanger 4 is passed through the start-up system 5 through the start-up system 5, which in this case already acts as a heat exchanger. Further, CNGs can also be used for their intended purpose (in public utilities, to undergo transport through the main gas pipeline). To control the temperature in the converter, an electric heater 6 can be used.
Для осуществления предварительного нагрева ПНГ и кислородсодержащих соединений, для регулирования температуры в конверторе 8, может быть также использован горячий теплоноситель ГТ, для чего его заданное количество пропускают через теплообменник 4 и систему запуска 5, соответственно.To carry out preheating of APG and oxygen-containing compounds, to regulate the temperature in converter 8, a hot coolant GT can also be used, for which its predetermined amount is passed through heat exchanger 4 and start-up system 5, respectively.
В случае проведения процесса при давлении выше атмосферного, устройство может быть выполнено в более компактном исполнении и увеличена его удельная производительность по конвертированию ПНГ.In the case of the process at a pressure above atmospheric, the device can be made in a more compact design and its specific productivity for converting APG is increased.
Управление запуском и работой устройства, а также всеми сопутствующими системами производят при помощи микропроцессорной системы (системы управления) 9. Такая микропроцессорная система может работать как автономно, так и совместно с другими сопутствующими электронными системами.The start-up and operation of the device, as well as all related systems, are controlled using a microprocessor system (control system) 9. Such a microprocessor system can operate both autonomously and in conjunction with other related electronic systems.
Рассмотренный пример не показывает и не ограничивает всех возможных вариантов реализации конструкции устройства переработки каталитической конверсией попутных нефтяных или сырых природных газов в метан.The considered example does not show and does not limit all possible options for implementing the design of the device for processing the catalytic conversion of associated petroleum or raw natural gases into methane.
Предложенное устройство позволяет эффективно проводить конвертирование попутных нефтяных или сырых природных газов в метан, удаляя тем самым отличные от метана углерод содержащие компоненты, имеющие высокую температуру кипения.The proposed device allows you to effectively convert associated petroleum or crude natural gases into methane, thereby removing carbon components other than methane containing components having a high boiling point.
Главное достоинство устройства заключается в возможности использования энергии, заключенной в попутном нефтяном газе, для коммунально-бытовых нужд, что позволяет без создания дополнительной дорогостоящей инфраструктуры вовлечь в полезную переработку попутные газы, бесполезно сжигаемые до настоящего времени на большинстве нефтяных месторождений.The main advantage of the device is the possibility of using the energy contained in associated petroleum gas for domestic needs, which allows without the creation of additional expensive infrastructure to involve associated gases that are uselessly burned to date in most oil fields.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127224/05U RU99779U1 (en) | 2010-07-05 | 2010-07-05 | DEVICE FOR PROCESSING APPARATUS OIL GASES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127224/05U RU99779U1 (en) | 2010-07-05 | 2010-07-05 | DEVICE FOR PROCESSING APPARATUS OIL GASES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99779U1 true RU99779U1 (en) | 2010-11-27 |
Family
ID=44057828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010127224/05U RU99779U1 (en) | 2010-07-05 | 2010-07-05 | DEVICE FOR PROCESSING APPARATUS OIL GASES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU99779U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2652028C1 (en) * | 2017-07-21 | 2018-04-24 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Oil and gas chemical cluster |
RU2689376C1 (en) * | 2018-11-30 | 2019-05-28 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Method for preparing natural ethane-containing gas for transport in northern latitudes |
RU2786985C1 (en) * | 2022-09-14 | 2022-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Method for determining the volume of separated associated petroleum gas |
-
2010
- 2010-07-05 RU RU2010127224/05U patent/RU99779U1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2652028C1 (en) * | 2017-07-21 | 2018-04-24 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Oil and gas chemical cluster |
RU2689376C1 (en) * | 2018-11-30 | 2019-05-28 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Method for preparing natural ethane-containing gas for transport in northern latitudes |
RU2786985C1 (en) * | 2022-09-14 | 2022-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Method for determining the volume of separated associated petroleum gas |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2442819C1 (en) | Method and device for processing associated oil gases | |
CN101222975B (en) | Compact reforming reactor | |
JP6185129B2 (en) | Reducing emissions from mobile pollution sources by on-board carbon dioxide conversion to fuel | |
RU2516527C2 (en) | Systems and methods of producing superpure hydrogen under high pressure | |
TW578324B (en) | Zero/low emission and co-production energy supply station | |
JP2024524089A (en) | Ammonia decomposition for green hydrogen with NOx removal | |
US7794862B2 (en) | Pyrolysis-based fuel processing method and apparatus | |
RU2010127266A (en) | CELL ANALYSIS KIT AND METHOD | |
EA023199B1 (en) | Gas-to-liquid technology to convert gas into liquid hydrocarbons | |
CN114466815A (en) | Process for the conversion of carbon dioxide | |
CN102849680A (en) | Method for synthesis and purification of hydrogen from natural gas | |
US11578019B2 (en) | Electrically heated dehydrogenation process | |
WO2015033583A1 (en) | Manufacturing device and manufacturing method for hydrogen and synthetic natural gas | |
RU2443764C1 (en) | Operating method of device for preparation of associated petroleum gases to be used in power plants | |
CN107777662A (en) | A kind of lighter hydrocarbons combine the method for hydrogen manufacturing with methanol | |
RU99779U1 (en) | DEVICE FOR PROCESSING APPARATUS OIL GASES | |
CN102656121A (en) | Process for cleaning a process condensate | |
JP4632532B2 (en) | Hydrogen production method and system | |
RU125191U1 (en) | DEVICE FOR PROCESSING OF ASSOCIATED OIL GASES | |
RU99780U1 (en) | DEVICE FOR PREPARATION OF APPARATUS OIL GASES FOR USE IN POWER PLANTS | |
KR102195542B1 (en) | Electric-field assisted catalytic reactor system for biogas upgrading | |
RU125190U1 (en) | DEVICE FOR PREPARATION OF ASSOCIATED OIL GAS FOR USE IN ENERGY INSTALLATIONS | |
TW201103863A (en) | Integrated device and method of producing hydrogen-rich and pure hydrogen gases | |
JP3814705B2 (en) | Method for producing fuel gas | |
Giaconia | Hydrogen production by solar steam reforming as a fuel decarbonization route |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120723 |
|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
PD9K | Change of name of utility model owner |