Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

Монополярный электролизер.

Сепаратор

\. ir-nr-ir-ir-.r--.r-:::*:

ilguguyuLJugLjuL,";S»*~c,

0,JH.O,JH,

©:©Ф10

0<Н.

0.Н:

□□□□□□□

Электроды

Элмстролит

Диафрагма

Биполярный электролизер.

Холодильник газа

Циркуляционный насос для электролита

Х0Л0ДИЛЫ1ИК газа

Сепаратор гаэ-жидкость,,

Добавочная вода

< ХОЛ0ДИЛЫ1ИК электролита

Щелочной электролиз еоды. Принципивлы1ея схема электролитической установки.

2.6.1.4. Условия работы и результаты

Электролизеры используют калийную соль с 25 - 30% массовым содержанием и их характеристики приведены ниже.

Повышение температуры свыше 105°С вынуждает к работе под давлением и увеличивает коро-зионную активность раствора калийных солей, что делает необходимым пересмотр концепции злек-тролизеров и применяемых материалов.

2.6.2. Подземная

газификация угля

Разжижение или обогащение нефтепродуктов и природного газа возобновили интерес к углю. Развитию его использования наверняка благоприятствовало бы непосредственное превращение в энергоноситель, хорошо поддающийся массовому хранению и экономичной транспортировке, например, в заменителе природного газа.

Если национальные резервы угля, могущие эксплуатироваться шахтным способом, ограничены, то сумма французских резервов значительна и может стать доступной благодаря новому процессу извлечения, осуществляющему подземную газификацию.

Принцип подземной газификации заключается в соединении угля и потока окислителя для получения газа, способного к метанизации. Газовый поток циркулирует в пласте между двумя скважинами, пробуренными на этот пласт.

На больших глубинах, намеченных во Франции для подземной газификации, угли очень малопроницаемы и сообщение между скважинами должно создаваться искусственно.

Приспособление современной нефтедобывающей техники наклонного и горизонтального бурения к тонким угольным пластам сможет, при продолжении уже имеющих программу исследований, оказать решающую поддержку для этого нового процесса эксплуатации угольных месторождений.

2.6.2.1. Рассматриваемые процессы и основные технические проблемы

Схематически процесс содержит следующие последовательные стадии:

- бурение и обрудование двух скважин на угольный пласт в точках, отстоящих друг от друга на несколько десятков метров;

- создание в пласте между двумя скважинами связи достаточно проницаемой для того, чтобы между ними мог циркулировать газообразный флюид со значительным расходом без неприемлемой потери давления;

- газификация угля благодаря инжекции окислителя (смесь кислорода и водяного пара) в первую скважину с отбором произведенных газов через вторую скважину.

В действительности надо упомянуть, что:

- процесс касается больших глубин; необходимо достаточно хорошо знать геологию месторождения (глубину, падение пласта, толщину и однородность пласта, состав и характеристики угля). Доступные в настоящее время методы исследований, порядок точности которых связан с толщиной угольных пластов, использующие для необходимых уточнений бурение и сейсмику отраженных волн, находятся на пределе разрешимости для рассматриваемых в Европе глубин (1000 -1200 м);

- глубокозалегающие угли практически непроницаемы, следовательно, предварительно необходимо создать связь между нагнетательной и продуктивной скважинами, позволяющую циркуляцию флюидов газификации;

- элементарные реакции соединения угля с газифицирующими агентами одинаковы, независимо от того, происходит ли газификация в реакторе на поверхности или в пласте (см. нижерасположенный рисунок). В последнем случае процессы развиваются естественным образом, конфигурация реактора изменяется в процессе эксплуатации и возможности его поведения достаточно лимитированы.

Газифицирующий агент (Ог-НгО)

Произведенный газ (СО-Нг-СН4-СОг-8Н2)

Операция подземной газификации угля.

2.6.2.2. Краткая история

Начиная с 1935 года опыты по газификации угля на малых глубинах осуществлялись в СбСР. В годы с 1945 по 1955 различные опыты на малых глубинах были осуществлены в Соединенных Штатах и в Морокко с помощью подземных горных выработок.

В 1960 году в СССР был введен в эксплуатацию ряд действующих до настоящего времени объектов. Предприятия также относятся к неглубоким пластам (200 м).

Быстрое развитие в это время использования природного газа сопровождается в западных странах исчезновением интереса к подземной газификации. Необходимо было дождаться второго нефтяного кризиса 1973 г., чтооы в Соединенных Штатах возобновились различные опыты с неглубоко залегающими углями. Эти усилия инициировали возобновление интереса в Европе, где Бельгия и ФРГ подписали соглашение о сотрудничестве, касающееся старых и глубокозалегающих углей, на глубинах 1000 м и более. Этой бельгийско-немецкой фуппе удалось осуществить связь между скважинами путем механического бурения с помощью весьма специализированного устройства.

французской группировке "Группа изучения подземной газификации" на двух разных объектах удалось установить связь при помощи гидроразрыва.

Операции с противоточным горением, предназначенные для создания циркуляционного канала, были начаты на двух различных объектах, но не дали окончательных результатов.

2.6.2.3. Перспективы

Снижение цены на нефть и, как следствие, на газ заставляют отложить на довольно длительное время усилия по проведению исследований и экспериментов, необходимых для разработки подземной газификации, весьма специфического процесса извлечения национальных угольных ресурсов. Значительные технические надежды могут быть связаны с процессами направленного и горизонтального бурения, процессами, в которых нефтяная индустрия добилась в последние годы реализации решительного прогресса.

2.6.3. Биогаз

2.6.3.1. Определение, общие соображения, история

Биогаз - горючий газ, полученный разложением органического вещества.

Основная составляющая биогаза: метан, идентифицированный Вольта в 1776 г. и долгое время известный под названием болотный газ.

Другие названия (в зависимости от субстрата): навозный газ, мусорный газ, очистной газ.

Впервые использование биогаза было осуществлено в Германии накануне первой мировой войны (Имхофф), где газ, выделенный в экстракторах ассенизационных станций, был использован для их обогрева. Это использование развилось в 1920-х годах, и теперь нельзя себе

представить более или менее крупную городскую очистительную станцию без рекуперации биогаза, используемого на месте в процессе обработки.

Перед второй мировой войной исследователи (Дуселье и Исманс) создали маленькие ферментаторы навоза для производства биогаза (навозный газ), используемого для сельскохозяйственных нужд. Эти установки не пережили послевоенного снижения цен на горючее, и потребовался энергетический кризис 1970-х годов для того, чтобы снова возник интерес к биогазу и возможным способам его производства. Тем не менее одна из главных проблем, с которой сталкивается метановая ферментация, связана с дисперсностью сырья.

2.6.3.2. Производство

2.6.3.2.1. Механизмы

Метаногенез (получение метана) представляет собой результат анаэробной ферментации органических веществ.

Действительно, процесс может бьпъ рассмотрен в четыре этапа в зависимости от последовательности и сочетания действий различных типов микроорганизмов:

- гидролиз органического вещества (протеины, липиды, глюциды и, особенно, целлюлоза) реализуется путем аэробной преферментации, за которой следует анаэробная фаза, и заканчивается образованием мономеров (сахара, жирных кислот и аминокислот);

- ацидогенез в анаэробной среде, в результате которого получаются спирты (этанол, пропанол, бутанол) и органические кислоты с более длинными цепями (уксусная, молочная, валериановая, бутановая, пропиновая и т.д.);

- ацетогенез в анаэробной средо, преоб!разу-ющий их в ацетаты, форматы, СОг и Нг;

- метаногенез в строго анаэробной среде является конечной ступенью и превращает перечисленные составляющие в СН4 и СОг. Ферментация, в зависимости от бактериальных

семейств, может происходить при различных температурах:

- в психрофильном режиме от 10 до 20°С с малой отдачей;

- в мезофильном режиме между 35 и 40°С (оптимум 37°С), используемом чаще всего;

- в термофильном режиме около 60°С,

используемом гораздо реже.

Ферментационная среда должна поддерживаться при рН несколько выше 7. Более высокие значения благоприятствуют образованию HzS, а при более низких значениях происходит накопление жирных кислот.

Ферментация начинается после латентной фазы, продолжающейся от одной до шести недель, но которг1я может быть упразднена засеиванием, либо происходит непрерывно. Рост образования метана происходит очень быстро, максимальная скорость достигается за несколько дней. Затем она сохраняется, после чего медленно убывает.

Продукция составляет порядка от 0,3 до 0,5 мЦн) биогаза на килограмм органического вещества.