Угле-водородных газов в качестве топлива

Объект исследования: сжиженные углеводородные газы.

Результаты, полученные автором: рассмотрена технологическая схема компрессионного получения пропана и бутана; дана количественная оценка углеводородных газов (полученных из попутных нефтяных газов) на различных этапах производства; проведен анализ использования и технологии произ-водства сжиженных углеводородных газов и эффективности установок по сжижению пропан-бутановых смесей, используемых в качестве топлива.

В настоящее время сжиженные углеводородные газы являются топливом с очень широким диапазоном применения: отопление бытовых и комму-нальных помещений, сушка, резка и сварка металлов, топливо для двигателей внутреннего сгорания, тракторов, автомобилей, тепловозов, судов и самолетов.

Источниками получения сжиженных природных газов являются газы переработки нефти, жирные газы конденсатных месторождений и попутные нефтяные газы. Последние сравнительно богатые пропаном и бутаном получили широкое распространение для использования в качестве топлива.

Основными месторождениями попутных нефтяных газов в России являются: Жирновское (Волгоградская область), Ромашкинское (Республика Татарстан), Туймазинское (Республика Башкортостан), Шкаповское (Республика Башкортостан), Ключевское (Краснодарский край), Дмитриевское (Краснодарский край). Наибольший интерес представляют попутный газ Ромашкинского месторождения с 18 % содержанием и 7,5 % - и Туймазинского с содержанием 18,5 % и 7,7 % соответственно.

Выделяют три метода получения сжиженных газов: компрессионный, абсорбционный и адсорбционный. Рассмотренная технологическая схема основана на компрессии (самом распространенном методе).

Процесс производства СПГ включает предварительную очистку и осушку газа, сжатие газа и хладагента, охлаждение газа, выделение тяжёлых углеводородов и сжижение.

Технологическая схема состоит из: предварительного отделения азота и оксида углерода, двухступенчатого политропного сжатия до 15 атмосфер, охлаждения, сепарации с отделением выпавшего бензина, политропного сжатия до 25 атмосфер, охлаждения, сепарации с выделением метана и этана, ректификации, рефлюкса, глубокого охлаждения.

При необходимости отделения пропана от бутана устанавливается вторая ректификационная колонна.

Циклы получения сжиженных пропана и бутана не являются замкнутыми с постоянным состоянием: параметрами и составом. Температура газа меняется после каждого процесса, но наибольшее изменение наблюдается при сжатии, поэтому после каждого компрессора предусматриваются охладители. Давление повышается при сжатии, а после остаётся фиксированным.

При рассмотрении Туймазинского месторождения состав смеси меняется: при первичной переработке из 2500 кг газа получается 1867 кг, при первичной сепарации из 1867 кг – 1609 кг, а при вторичной сепарации из 1609 кг – 1072 кг.

Расчет проведен по данным таблиц теплофизических свойств газов и жидкостей и диаграмм состояния углеводородов.

Сжиженные углеводородные газы, обладая с рядом преимуществ, могут заменить традиционное жидкое топливо обеспечивая максимально полное сгорание и меньшее количество вредных выбросов, что особенно важно для крупных городов, где вопросы экологии имеют первостепенное значение. Позволяют снизить нагарообразование на поверхностях поршней цилиндров, камеры сгорания и свечей двигателей. Обеспечивают отсутствие конденсации топлива в цилиндрах двигателя (пары сжиженных газов перегреты) - не происходит смыва масляной пленки с поверхности поршней и цилиндров, что значительно увеличивает срок службы двигателя. Имеют высокие антидетонационные свойства по сравнению с бензином, что повышает мощ-ность двигателя и позволят снизить удельный расход топлива. При этом достигается меньшая стоимость при незначительной реконструкции двигателя (увеличение степени сжатия).

СУГ являются топливом, позволяющим газифицировать объекты, удален-ные от месторождений газа и от магистрального трубопровода, что является одним из важнейших направлений социально-экономического развития и позволяет совершенствовать использование газа различных месторождений РФ.

Материал поступил в редколлегию 20.05.2017

УДК 620.9

А.Н. Лисицына

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика», к.т.н., А.С. Стребков

pte@tu-bryansk.ru