Особенность разработки метаноугольных месторождений

Следует отметить, что для добычи метана пригодны далеко не все угли. Так, месторождения длиннопламенных бурых углей бедны метаном. Уголь-антрацит отличается высокой концентрацией газа, но его невозможно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи. Угли, занимающие промежуточное положение между бурыми углями и антрацитом, относятся к самым перспективным для добычи метана. Именно такой уголь залегает в Кузбассе.

Существуют два принципиально разных способа добычи угольного метана: шахтный (на полях действующих шахт) и скважинный. Шахтный способ является неотъемлемой частью технологии подземной добычи угля для снижения масштабов выделения метана и предотвращения его взрывов. Он обеспечивает получение метана в небольших количествах, в основном, для собственных нужд угледобывающих предприятий. Использование газа извлеченного таким способом затруднено из-за значительных колебаний объемов поступающей газовоздушной смеси и концентрации в ней метана.

Разработка метаноугольных месторождений с добычей метана в промышленных масштабах производится с применением специальных технологий интенсификации газоотдачи пластов.

Прогнозные ресурсы метана в основных угольных бассейнах России составляют 83,7 трлн куб. м, что соответствует примерно трети прогнозных ресурсов природного газа страны.

Коксохимическое производство

Коксохимическое производство предназначено для улавливания и обработки газообразных продуктов, получающихся при сухой перегонке, т. е. коксовании угля. В состав коксового газа входят группы химических веществ: углеводороды жирного ряда (метан, этан и др.), углеводороды ароматического ряда (бензол, толуол, ксилол и др.), вещества нейтрального характера — циан, окись углерода, сероуглерод и др.; соединения кислотного характера — фенол, уксусная кислота и др.; основания — NH₃, акридин, пиридиновые соединения и др.
Нормальным составом коксового газа после извлечения смолы считается следующий: водорода 56%, метана 24%, окиси углерода 6,5%, тяжелых углеводородов 1,5%, бензола и его гомологов 1,25%, углекислоты 2%, сероводорода 1%, аммиака 1,2%, циана 0,25%, кислорода 0,3%, азота 6%. Такой именно состав газа поступает на коксохимический завод. Все эти газы могут находиться в воздухе эксгаустерных отделений и в отделении улавливания аммиака. В отделении улавливания ароматических углеводородов в воздухе могут находиться те же газы кроме аммиака и сероводорода. После улавливания бензольных углеводородов газ направляется обратно в печи как горючее.
В воздухе бензольного отделения, в котором происходит выделение путем дистилляции бензольных углеводородов из поглотившего их масла, могут находиться пары бензола, толуола, ксилола, сероуглерода, нафталина и некоторых других углеводородов ароматического ряда. Те же самые пары могут содержаться в воздухе ректификационных отделений, в которых происходит разгонка ароматических углеводородов по фракциям (бензол, толуол, ксилол и др.).
В смолоразгонном отделении, в котором происходит дистилляция каменноугольной смолы, в воздухе могут находиться пары бензола, но главным образом воздух загрязняется парами фенола, нафталина, антрацена и другими углеводородами, которые извлекаются из смолы.
Поскольку процессы дистилляции совершаются при нагревании открытым пламенем или паром, возможно тепловое излучение от нагретых поверхностей аппаратов и повышение температуры воздуха помещений. Следовательно, в разных стадиях производства воздух может загрязняться названными выше парами и газами в различных сочетаниях.

Переработка газов

Надо сказать, что при переработке нефти образуется достаточно много углеводородных газов от метана СH₄ до бутанов С₃Н₈ включительно. Источник номер один - прямая перегонка. Выход газов здесь зависит исключительно от степени стабилизации нефти на промыслах или при транспорте. И еще подчеркнем, что в газах атмосферно-вакуумной трубчатки почти нет метана, мало, этана и на 80 - 85% они состоят из пропана и бутанов.

Совсем другую картину представляют газы вторичных процессов: крекинга, риформинга, гидроочистки, изомеризации. Во всех этих процессах молекулы углеводородов претерпевают термическую, каталитическую или термокаталитическую деструкцию. Поэтому в газах этих процессов неизбежно присутствует метан. Далее, если термокаталитические процессы проводятся не под давлением водорода, то в газах обязательно присутствуют алкены, а иногда и алкины С₂ – С₄. Именно поэтому на НПЗ непредельные газы термического и каталитического крекинга, термического риформинга, висбрекинга собирают и перерабатывают отдельно от газов каталитического риформинга, гидроочистки, изомеризации, гидрокрекинга. В этих последних кроме углеводеродов в большом количестве содержится водород.

Разделение газов значительно отличается от разделения нефти. Сначала весь газовый поток сжимают и охлаждают. В первом контуре охлаждения используют воздух и воду. Здесь при давлении 0,5 МПа и температуре 35 °С происходит конденсация части газов С₃ – С₄. Получившуюся газожидкостную смесь прокачивают через колонну с бензином. Сконденсировавшиеся молекулы пропана и бутана растворяются в нем (абсорбируются).

Насыщенный газом бензин из абсорбера затем поступает на десорбцию, то есть из него при соответствующих давлениях и температурах выделяют растворенные газы.Оставшуюся же часть исходной газовой смеси продолжают сжимать и охлаждать. Сначала это делают в аммиачном или фреоновом цикле (температура до -40 °С), далее в этановом или этиленовом (-80 °С), а при необходимости идут и еще дальше, применяя метановый холодильный цикл с температурой ниже -100 °С и давлением порядка 4 МПа.

Так поступают с газами нефтепереработки. Подобные же циклы газофракционирования используют и для переработки попутного газа, выделяемого на промыслах. Не случайно первые газоперерабатывающие заводы очень часто назывались газобензиновыми. Они и в самом деле разделяли сырье на сухой газ (смесь метана и этана), сжиженные газы С₃ - С₄ и газовый бензин.

Такие маломощные заводики с простейшим оборудованием как ни странно, сохранились и поныне. Они давно сосуществую с мощными нефтеперерабатывающими заводами примерно так же, как сосуществуют крупные плавбазы и маленькие сейнера. Иногда газобензиновые заводы даже монтируют на большегрузных прицепах и баржах, и они по мере надобности кочуют с промысла на промысел.

Дело в том, что попутный газ кончается на месторождении, как правило, гораздо раньше, чем нефть. Так что его надо использовать сразу, пока он есть. И тут мобильные газобензиновые заводики как нельзя более кстати. А нефть уж можно перерабатывать на современном нефтеперерабатывающем предприятии, которое и строится и работает потом достаточно долго. Ну, а как быть с чисто газовыми месторождениями? Для их использования тоже созданы специализированные предприятия. Чаще всего природный газ - это метан с незначительными добавками этана. Иногда природа делает подарки, добавляя в метан ценнейший гелий, так нужный многим отраслям техники. Но гораздо чаще встречаются неприятные сюрпризы - в виде примесей диоксида углерода и сероводорода.

Иногда бывает, что в залежи находится не газ, а газожидкостная смесь метана и высших углеводородов, предшественников нефти. Иногда в качестве таковых присутствуют даже алканы, циклоалканы и арены... Представляете, дизельное топливо равномерно распределено в метановой залежи на глубине нескольких километров при давлении в десятки мегапаскалей и температуре в сотни градусов!

Но добыть это топливо не так уж просто. Газоконденсатные месторождения различаются содержанием и фракционным составом жидкой части. Когда пласт протыкают скважинами, давление в нем начинает падать. Физико-химические свойства смеси при этом меняются, она расслаивается, и жидкость скапливается на дне линзы. Если из залежи просто откачивать газ, то скорость расслаивания быстро возрастает, и жидкие углеводороды из смеси быстро растекаются, навсегда оставаясь в недрах. При сегодняшнем развитии техники поднять на поверхность их не удается.

Чтобы таких потерь не было, поступают следующим образом. Газ из конденсатных месторождений поступает в абсорберы. Из него под давлением вымывают тяжелые углеводороды. А затем часть сухого газа под давлением подают обратно в залежь. Этим путем давление в пласте регулируется так, чтобы предотвратить расслоение смеси. Конечно, все это требует дополнительных расходов, но затраты окупаются сторицей. Месторождение одновременно дает и газ, и дизельное топливо.

. Вот так перерабатывают нефтезаводские, попутные и природные газы. Ресурсы их велики, однако используются до сих пор они не полностью. В целом из газов извлекается для дальнейшего использования около 65% бутанов, 35 - 40% пропана и менее 8% этана. Так что резервы тут есть, и немалые!

Интересно отметить, что совершенствование пирогенетической технологии шло по пути более полного использования топливного потенциала. При сухой перегонке типа коксования в газ переходит ие более 30—40% теплоты топлива. При окислительной газификации с добавлением кислорода, воздуха, водяного пара можно добиться перевода в газ до 70—80% и более потенциальной теплоты. Практически при газификации твердого топлива в зольном остатке органических соединений не остается.

Однако у газа, получаемого при окислительной газификации, теплота сгорания ниже, чем у газа при коксовании. Поэтому при производстве городского газа комбинировали процессы коксования с газификационными. Впоследствии, уже в нашем веке, появилась возможность повысить калорийность бытового газа, включив в схему газификации операцию каталитического метанирования—превращения части оксида углерода и водорода, содержащихся в газе окислительной газификации, в метан. Тем самым удалось достичь необходимой для нормальной работы горелок теплоты сгорания получаемого бытового газа не менее 16,8 Мдж/M³ (4000 ккал/м³).

Пропан

Его можно отыскать в природном газе, а также его создают в процессе крекинга нефтепродуктов.

Пропан является достаточно популярным в использовании газом, так как он способен полностью сгорать, обладает высокими показателями тепла во время сгорания, при правильном использовании отличается безопасность и безвредностью. Пропан применяют для бытовых целей и на производстве.

Пропан является взрывоопасным горючим веществом. Пропан имеет негативное влияние на центральную нервную систему человека, а если попадёт на кожный покров, то вызывает обморожение. В наше время существует просто огромный спрос на пропан-бутан. Существуют определённые разновидности сжиженных газов в соответствии с ГОСТ 20448-90. Это такие марки как БТ (бутан технический), СПБТ (смесь пропана и бутана технических), ПТ (пропан технический).

Интаресные факты

Титан

Тита́н — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе , является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано существование жидкости на поверхности и единственным спутником планеты, обладающим плотной атмосферой. Исследования Титана позволили выдвинуть гипотезу о наличии на нём примитивных форм жизни.

Возможность существования на поверхности Титана рек и озёр, наполненных жидким метаном, была предложена на основе данных, собранных аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые показали существование плотной атмосферы соответствующего состава и нужных температур для поддержания метана в жидком состоянии. В 1995 году данные телескопа «Хаббл» и другие наблюдения позволили непосредственно обосновать существование жидкого метана на поверхности в виде отдельных озёр или даже океанов подобно земным.

Миссия «Кассини» в 2004 году также подтвердила эту гипотезу, хотя и не сразу. Когда аппарат прибыл в систему Сатурна, исследователи надеялись обнаружить жидкость с помощью отражения солнечного света, но сначала никаких бликов обнаружить не удалось.

Королевство бутан

Королевство Бута́н — государство в Азии в Гималаях, расположенное между Индией и Китаем. Столица — город Тхимпху. Самоназвание — Друк Юл или Друк Ценден — «страна дракона-громовержца».

Бутан — также историческое название сопредельной территории в Индии в штате Западная Бенгалия с центром Калимпонг. Эта территория была отторгнута англичанами от Бутана в XIX веке в результате конфликтов.

По одной из версий название «Бутан» происходит от Бху-Уттан (Bhu-Uttan), что в переводе с санскрита означает «высокогорье» или «горная страна». По другой версии, название происходит от Бхот-Ант (Bhots-ant), что означает «край (конец) Тибета» или «юг Тибета».

Список литературы:

http://www.gas-journal.ru

Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология. — М: Изд-во Московского университета, 2004. http://gasforum.ru/temy/coalbed-methan/1482/ — 448 с.

http://www.vsesmi.ru/news/5551128/

http://libymax.ru/?p=17832