Введение к работе
Актуальность темы. Углеводородное сырье Волго-Уральского региона (НГК, ГС, ПНГ) содержит большие количества ССС. Содержание сероводорода в попутном нефтяном газе и газе сепарации может достигать
7 % мол. и 30 % мол. соответственно. Суммарная концентрация серосодержащих соединений в НГК Астраханского ГКМ может превышать 20 % масс., а в НГК Оренбургского ГКМ – 5 % масс. Жидкая углеводородная продукция (СУГ, ШФЛУ, СГК), вырабатываемая из серосодержащего сырья на Астраханском ГПЗ, Оренбургском ГПЗ и Оренбургском гелиевом заводе, также может содержать значительные количества ССС.
Наличие ССС в углеводородном сырье и товарной продукции интенсифицирует коррозию применяемого оборудования, может вызывать отравление катализаторов в процессах нефтехимического синтеза. Продукты сгорания ССС (оксиды серы) оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Поэтому содержание ССС в углеводородной продукции нормируется, обычно в виде содержания сероводорода, меркаптановой серы и общей серы. Для эффективной очистки продукции от ССС необходима информация не только по их количественному, но и по качественному составу. Однако стандартизированных методик химического анализа, позволяющих получить такую информацию, нет.
Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена необходимостью разработки новых и совершенствования существующих технологий очистки газового сырья от серосодержащих соединений с целью улучшения экологических свойств получаемых топлив. Для решения данной задачи необходима разработка методик химического анализа, позволяющих проводить количественное определение легких и среднелетучих ССС в сырье, технологических потоках и продукции газовой отрасли.
Целью настоящей работы являлось выявление закономерностей между применяемыми технологиями очистки легкого углеводородного сырья и содержанием различных серосодержащих соединений в получаемых фракциях, и разработка предложений по совершенствованию технологий очистки для получения сжиженных углеводородных газов с улучшенными экологическими свойствами. Для достижения поставленной цели необходимо было разработать эффективные способы контроля за содержанием примесных серосодержащих соединений в технологических потоках газоперерабатывающих заводов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
Установлены условия и предложены методы определения широкого спектра примесей индивидуальных серосодержащих соединений (сероводорода, серооксида углерода, сероуглерода, меркаптанов СH3SH - С4H9SH, органических сульфидов и дисульфидов, а также производных тиофена) на примере углеводородного сырья и продуктов его переработки Оренбургского газоперерабатывающего и гелиевого заводов, а также Астраханского газоперерабатывающего завода. При использовании разработанных подходов впервые изучен детальный состав легких и среднелетучих серосодержащих соединений в легких углеводородных фракциях данных предприятий.
Предложен метод, с помощью которого в сжиженных углеводородных газах Оренбургского ГПЗ установлено наличие высоких содержаний диалкилсульфидов и диалкилдисульфидов. Расширение спектра определяемых серосодержащих примесей явилось научной предпосылкой разработки способов надежного аналитического контроля технологических потоков газоперерабатывающих заводов, в том числе для контроля эффективности абсорбционно-каталитической очистки продукции Оренбургского ГПЗ.
Предложены подходы и критерии для оптимизации условий адсорбционной очистки широкой фракции легких углеводородов Оренбургского гелиевого завода от серосодержащих соединений до уровня, отвечающего требованиям мировых стандартов.
Экспериментально доказана необходимость замены показателя качества товарных сжиженных углеводородных газов «содержание меркаптановой серы» на показатель «суммарная сера».
Показано, что прямой (без разгазирования) анализ проб нестабильного газового конденсата позволяет сократить длительность определения индивидуальных серосодержащих соединений в 5-8 раз при одновременном повышении сходимости и точности результатов анализа.
Практическая значимость работы:
Разработанные методики определения широкого спектра примесей индивидуальных серосодержащих соединений в углеводородном сырье и продукции метрологически аттестованы и положены в основу стандартов ОАО «Газпром», внесенных в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений; разработанные стандарты внедрены на предприятиях ООО «Газпром добыча Астрахань».
Внедрение предложенных методик определения ССС в практику работы химико-аналитических лабораторий газо- и нефтеперерабатывающих предприятий позволяет получить более полную информацию о содержании примесных компонентов на всех стадиях производства: от добычи легкого углеводородного сырья до поставки потребителям товарной продукции. Улучшение метрологических характеристик методик определения содержания ССС в СУГ, ШФЛУ и стабильном газовом конденсате позволяет проводить работы по повышению их качества, в том числе по совершенствованию технологий их очистки от серосодержащих примесей.
Предложенные решения по определению качественного и количественного состава серосодержащих соединений позволили повысить качество получаемых на Оренбургском гелиевом заводе сжиженных углеводородных газов до требований, регламентируемых международными стандартами.
Апробация работы. Основное содержание работы доложено и обсуждено на следующих научных конференциях: XV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири» - Тюмень, 2008; Восьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» - Москва, 2009; IV открытой научно-технической конференции молодых специалистов и работников «Энергия молодежи – ресурс развития нефтегазовой отрасли» - Астрахань, 2011; XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии – Волгоград, 2011; III научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Обеспечение эффективного функционирования газовой отрасли» – Новый Уренгой, 2012.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 патент, 3 статьи (все - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ), 6 тезисов докладов на конференциях. Разработанные в рамках работы методики анализа положены в основу четырех нормативно-технических документов различного уровня.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 159 страницах, состоит из введения, четырех глав, выводов, четырех приложений и списка литературы (94 наименования), включает 32 рисунка и 34 таблицы.
