Введение к работе
Актуальность темы. Проблема очистки попутного нефтяного газа от сероводорода остро стоит перед человечеством с момента начала добычи и промышленного использования нефти. До настоящего времени во всем мире не решен вопрос его локальной очистки и использования непосредственно на нефтедобывающих месторождениях, а учитывая огромный вред наносимый окружающей среде этот газ приходится сжигать на факельных установках. Что в свою очередь приводит к колоссальным потерям углеводородов. Сжигание ПНГ в зонах Арктики при разработке шельфовых месторождений недопустимо, так как это может привести к необратимым процессам, нарушающим экологию региона.
В России ежегодно сжигается на факелах более 20 млрд. м3 попутного нефтяного газа, за рубежом сжигается еще 40 млрд. м3, что приводит не только к безвозвратным потерям ценного углеводородного сырья, а следовательно к большим финансовым потерям, но главным образом это наносит огромный вред окружающей среде. Актуальность темы диссертационной работы подтверждает и Постановление №7 от 8 января 2009 г. Правительства РФ, предписывающее всем нефтедобывающим компаниям погасить 95% факельных установок в 2012 году, которое до настоящего момента так, и не реализовано, и факела продолжают гореть.
Цель диссертации заключается в разработке и выборе оптимальных структур текстильных материалов, применяемых в разработанном нами способе очистки ПНГ от сероводорода.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
- созданием текстильных диспегаторов газа, формируемых на базе мотальных паковок специального назначения;
- исследованием и выбором оптимальных структур текстильных диспегаторов газа, обеспечивающих (за счет применения мотальных паковок специального назначения) максимальную площадь соприкосновения фаз газ – каталитический раствор;
- обеспечением селективного отбора серы из раствора катализатора на трубчатых текстильных фильтрах и прессфильтрах, оснащенных техническим прессовым сукном, созданием возможности регенерации раствора для повторного его использования в технологическом процессе очистки газа;
- разработкой конструкции вихревого газоочистительного аппарата в модульном исполнении заданной производительности.
Объекты и методы исследования. В работе использована теория процессов массопереноса, методы решения краевых задач, лабораторный и натуральный эксперимент, методы математической статистики, компьютерное моделирование.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- впервые процесс перематывания текстильных нитей в мотальные паковки специального назначения используется в качестве основного технологического процесса создания конечного продукта для нефтегазовой отрасли в виде диспергаторов газа различного вида;
- разработаны оптимальные структуры намотки мотальных паковок из текстильных материалов, обеспечивающие требуемые параметры диспергации ПНГ при очистке его от сероводорода;
- разработаны методы определения пористости и воздухо-(газо)проницаемости мотальных паковок с различной структурой намотки перегородки диспергатора;
- разработаны теоретические основы селективного разложения сероводорода в составе попутного нефтяного газа в каталитическом растворе;
- разработан механизм выноса серы из водного раствора катализатора с применением текстильных фильтров на базе мотальных паковок и прессовых сукон;
- разработана конструкция мотального механизма для формирования текстильных диспегаторов заданных типоразмеров;
- разработана и изготовлена экспериментальная лабораторная установка для исследования свойств различных структур текстильных диспергаторов в водных растворах при газоочистке;
- разработана методика комплексного расчета показателей экономической эффективности внедрения результатов работы в энерго- и ресурсосберегающей технологии.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
- разработаны текстильные диспергаторы газа, структура и
материал которых позволяет создавать модульные аппараты непрерывного действия по очистке попутного нефтяного газа от сероводорода;
- созданные на базе текстильных материалов диспергирующие и фильтровальные устройства, совместимы с различными вихревыми аппаратами, применяемыми в нефтегазовой отрасли, при очистке газа и используются в реальных установках;
- разработанная теория селективного выноса серы из состава ПНГ с применением текстильных материалов может быть успешно использована при проведении иных химических процессах в нефтехимическом комплексе;
- разработанная автором технология изготовления текстильных диспергаторов газа на базе мотальных паковок специального назначения позволяет обеспечить 100%-ную очистку ПНГ от сероводорода и реализовать задачи, определенные Постановлением Правительства РВ №7 от 8 января 2009 г. по погашению факелов при нефтедобыче. Результаты работы апробированы на УПН «Север» ОАО «Ульяновскнефть» НК Русснефть и УПН «Якушинская» ОАО «Самаранефтегаз» НК Роснефть.
Реализация работы. Разработанная на основе проведенных исследо-
ваний технология очистки ПНГ от сероводорода получила поддержку фонда Сколково и реализуется малым инновационным предприятием ООО «Нефтегазовые технологии МИФИ», резидентом Сколково, по оснащению нефтедобывающих предприятий модульными установками очистки ПНГ различной производительности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
-
Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2010), МГТУ имени А.Н. Косыгина, г. Москва
-
Вторая научно-практическая конференция «Нанотехнологии в текстильной и легкой промышденности», МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2011
-
Вторая международная конференции ЭНЕРКОН-2011 «Актуальные вопросы инновационного развития нефтегазовой промышленности» Экспоцентр, г.Москва.
-
Научная сессия НИЯУ МИФИ-2012, г.Москва.
Публикации. Основные результаты работы отражены в 8 работах, из них 1 патент, 7 статей, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК, 3 тезисы докладов научно – технических конференций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 168 страницах машинописного текста и состоит из четырех глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы, включающего 88 наименований источников, 21 таблицу и 24 иллюстрации. В 7 приложениях представлены акты промышленных испытаний и результаты технико-экономических расчетов.
