Zpracování zemního plynu: metody a technologie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Perspektivní rozvoj největších průmyslových odvětví není možný bez nejcennějších surovin a vysoce kvalitního nosiče energie – zemního plynu. Jeho použití nejen automatizuje řadu technologických procesů, ale také výrazně zlepšuje životní podmínky obyvatel.

Co je zemní plyn?

Pro zemní plyn neexistuje jediný chemický vzorec – v každém poli má složení s jiným poměrem složek.

Zemní plyn je směs uhlovodíků, z nichž většinu tvoří metan. Zbývající složky jsou: butan, propan, ethan, vodík, sirovodík, helium, dusík, oxid uhličitý.

Zemní plyn je bez barvy a zápachu, jeho přítomnost ve vzduchu nelze určit bez pomoci speciálních přístrojů. Pach, který je znám každému člověku, je plynu dán umělými prostředky (odorizace). Prostřednictvím tohoto procesu je možné vnímat přítomnost plynu ve vzduchu a předcházet život ohrožujícím situacím.

Původ

Neexistuje jediná teorie o původu plynu, vědci se drží dvou verzí:

• Kdysi byl místo kontinentů oceán. Umírající živé organismy se hromadily v prostoru, ve kterém nebyl vzduch a bakterie, které spouštěly proces rozkladu. Nahromaděné hmoty se díky geologickým pohybům nořily stále hlouběji do útrob Země, kde vlivem vysokého tlaku a teploty vstoupily do chemických reakcí s vodíkem za vzniku uhlovodíků.
• Dynamika Země přispívá ke vzestupu uhlovodíků umístěných ve velkých hloubkách, kde je nižší úroveň tlaku. V důsledku toho se tvoří ložiska plynu nebo ropy.

Produkce

Na rozdíl od všeobecného mínění může být zemní plyn pod zemí nejen v dutinách, jejichž těžba nevyžaduje značné materiálové a energetické náklady. Často se koncentruje uvnitř hornin s tak jemnou porézní strukturou, že ji lidské oko nevidí. Hloubka nánosů může být malá, ale někdy dosahuje několika kilometrů.

Proces výroby plynu zahrnuje několik fází:

• Geologické práce, na jejichž základě se určí přesná poloha ložisek.
• Vrtání těžebních vrtů. Provádí se na celém poli, což je důležité pro rovnoměrný pokles tlaku plynu v zásobníku. Maximální hloubka vrtu je 12 km.
• Produkce. Proces se provádí na různých úrovníchtlak v plynojemu a zemském povrchu. Přes studny má plyn tendenci vycházet tam, kde je tlak nižší, a okamžitě vstupuje do sběrného systému. Kromě toho vzniká přidružený plyn, který je vedlejším produktem při výrobě ropy. Má také hodnotu pro mnoho průmyslových odvětví.
• Příprava na přepravu. Vytěžený plyn obsahuje četné nečistoty. Pokud je jejich množství nevýznamné, je plyn dopravován tankery nebo potrubím do závodu k dalšímu zpracování. Zemní plyn se čistí od značného množství nečistot v integrovaných čistírnách, které se budují v blízkosti pole.

Proč potřebujeme zpracování zemního plynu

K tvorbě zemního plynu dochází při vytváření vrstev porézních hornin obsahujících ropné a uhelné sloje. Kromě komponent důležitých pro potřeby průmyslu obsahuje nečistoty, které znesnadňují přepravu a použití koncovými uživateli.

Okamžitě po výrobě je plyn v komplexu úpraven dehydratován, při které se z něj získává vodní pára a síra. Další zpracování zemního plynu a souvisejícího plynu se provádí v chemických závodech a závodech na zpracování plynu.

Základní princip zpracovatelských závodů

Hlavním úkolem podniku zabývajícího se zpracováním zemního plynu je maximální možná těžba všech složek fosilie a jejich uvedení do prodejného stavu. Nesmí škodit životnímu prostředí.životní prostředí a vnitřek Země a finanční náklady musí být minimalizovány.

Vzhledem k implementaci všech aspektů tohoto pravidla jsou produkty zpracované zemním plynem považovány za vysoce kvalitní a ekonomické.

Metody recyklace

Existují následující metody zpracování plynu:

• fyzický a energický;
• chemický katalytický;
• termochemické.

Fyzikálně-energetické metody se používají ke stlačování plynu a jeho separaci na komponenty pomocí chladicích nebo topných jednotek. Tato technologie zpracování zemního plynu se nejčastěji používá přímo na polích.

Zpočátku se proces komprese a separace prováděl pomocí kompresorů. Doposud se úspěšně používá finančně méně nákladná zařízení - ejektory a olejová čerpadla.

Chemicko-katalytický způsob zpracování zemního plynu zahrnuje přeměnu metanu na syntézní plyn pro jeho následné zpracování. To lze provést třemi způsoby: reformováním párou nebo oxidem uhličitým, částečnou oxidací.

Často se používá metoda parciální oxidace metanu. To je způsobeno pohodlností provádění procesu v autotermálním režimu (kdy se surovina zahřívá v důsledku uvolňování tepla během neúplné oxidace uhlovodíků), reakční rychlostí a absencí potřeby použití katalyzátoru (jako v páře a reformování oxidu uhličitého).

Výsledný syntézní plyn se dále nezpracovávározdělení na komponenty.

Termochemické metody zahrnují tepelné působení na zemní plyn, jehož výsledkem je tvorba nenasycených uhlovodíků (např. etylen, propylen). Realizace procesu je možná pouze při velmi vysokých teplotách (asi 11 tisíc stupňů Celsia) a tlaku několika atmosfér.

Zpracované produkty

Mnoho lidí spojuje slovo „plyn“s palivem a plynovým sporákem. Ve skutečnosti je použití jeho součástí rozsáhlejší:

• helium je cenná surovina používaná ve špičkových technologiích, například při výrobě lékařského vybavení a magnetických polštářů pro dlouhé cesty ve veřejné dopravě, při konstrukci jaderných reaktorů a vesmírných satelitů;
• formaldehyd, jeden z derivátů metanu, je surovina, která hraje důležitou roli při výrobě fenolických plastů (brzdové obložení, kulečníkové koule) a pryskyřic, které jsou důležitou součástí stavebních konstrukčních materiálů (překližky, dřevovláknité desky), barvy a laky a tepelně izolační výrobky;
• amoniak – používá se ve farmaceutickém (vodní roztok), zemědělství (hnojivo) a potravinářském průmyslu (zvýrazňovač chuti);
• ethan je surovina, ze které se vyrábí polyethylen;
• kyselina octová – široce používaná v textilním průmyslu;
• metanol je palivo pro vozidla.

Těžba a zpracování zemního plynu - procesy,díky čemuž se efektivně rozvíjejí nejdůležitější průmyslová odvětví. Plyn je dodáván ke konečnému spotřebiteli po pečlivém zpracování, jeho použití výrazně zlepšuje životní podmínky.