автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Подготовка попутного нефтяного газа к сжиганию в условиях автономного энергообеспечения нефтепромыслов

На правах рукописи

003482Э63

Ильина Марина Николаевна

ПОДГОТОВКА ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА К СЖИГАНИЮ В УСЛОВИЯХ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВ

05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

1 2 КОЯ 2053

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2009

003482963

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томский политехнический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Заворин Александр Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Скуратов Александр Петрович

кандидат технических наук Привалихин Геннадий Константинович

Ведущая организация:

НП «Региональный центр управления энергосбережением» (г. Томск)

Защита состоится « _02_ » _декабря_ 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.07 при ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: 660074 г. Красноярск, ул. акад. Киренского, 26, ауд. Ж-115.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: г. Красноярск, ул. акад. Киренского 26, Г274.

Автореферат разослан « 30 » октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

Е. А. Бойко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При использовании попутного нефтяного газа 1НГ) в качестве топлива энергопроизводители сталкиваются с отсутствием гработанной технологии его подготовки для сжигания. Предгорелочную эдготовку ПНГ необходимо предусматривать для предупреждения таких ггативных моментов как образование гидратных и жидкостных пробок в вопроводах, периодических заливов и закоксования газогорелочных лройств, которые могут инициировать нестабильную работу, взрывы 1ергетического оборудования. Для устойчивой бесперебойной работы этих лановок важен состав газа, в частности, отсутствие влаги, жидких глеводородов и агрессивных примесей. Так, содержание в ПНГ глеводородов пентанового и выше ряда за счет их конденсации на оверхностях нагрева с последующей битуминизацией приводит к величению количества и продолжительности ремонтных работ. Сжигание ИГ, содержащего значительное количество тяжелых углеводородных омпонентов, в промысловых условиях на простейших газогорелочных стройствах сопровождается кроме того неполным сгоранием, снижением ПД энергетической установки (ЭУ) и значительным выбросом агрязняющих веществ в атмосферу.

Поэтому совершенствование способов и средств подготовки ПНГ к жиганию, направленных на повышение надежности, экономичности и кологических показателей автономных ЭУ, следует рассматривать как оставную часть важной задачи разработки ресурсо- и энергосберегающих ехнологий.

Актуальность темы диссертации определяется ее соответствием основным направлениям научной деятельности Томского политехнического университета (направление «Разработки методов и средств повышения надежности и эффективности эксплуатации энергетических объектов») и находится в сфере приоритетных направлений развития науки, технологий и техники РФ («Энергетика и энергосбережение»).

3

Целью диссертационного исследования разработка методов и эффективных технических решений по подготовке ПНГ к сжиганию в ЭУ малой мощности для энергообеспечения инфраструктуры нефтепромыслов.

Исходя из указанной цели, определены следующие задачи исследований:

1) изучить специфику физико-химических и теплотехнических свойств ПНГ применительно к наиболее представительным нефтяным месторождениям Томской области;

2) обосновать методы подготовки к сжиганию, совместимые с условиями эксплуатации ЭУ вблизи или непосредственно на территории нефтегазодобычи;

3) разработать устройства, реализующие подготовку ПНГ к сжиганию с учетом специфики газа как топлива;

4) оценить эффективность использования разработанных устройств в условиях эксплуатируемого нефтяного месторождения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— получены физико-химические и теплотехнические характеристики ПНГ Соболиного, Первомайского и Лугинецкого нефтяных месторождений Томской области в ходе их промышленной разработки;

— впервые получены экспериментальные данные по оценке эффективности адсорбционной очистки при испытании предложенного устройства, подготавливающего ПНГ к сжиганию, с учетом специфики газа как топлива непосредственно на месте добычи;

— определены изолинии адсорбции для компонентов ПНГ, зависимости для максимального значения числа регенераций цеолита и перепада давления па адсорбционном устройстве за счет фильтрации;

— на уровне изобретения разработан способ очистки ПНГ от тяжелых углеводородов при использовании низких температур;

Достоверность результатов обеспечивается сочетанием разноплановых методов исследования, включая натурные эксперименты, сопровождаемые газожидкостной хроматографией, и современные численные

методы на базе апробированных моделей, применением поверенных средств измерений, статистической обработкой экспериментальных данных и анализом погрешностей эксперимента, удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных исследований и расчетных значений соответствующих параметров технологии предгорелочной подготовки ПНГ. Практическая значимость диссертационной работы определяется тем,

что:

— . полученные результаты исследований состава и свойств ПНГ

Лугинецкого, Первомайского и Соболиного нефтяных месторождений пригодны для использования в расчетах технологических параметров устройств адсорбционной очистки в системах топливоподачи;

— результаты эксперимента по использованию адсорбционного устройства с цеолитовым фильтром в процессе подготовки ПНГ к сжиганию позволяют поддерживать нормальный режим горения при эксплуатации ЭУ;

— предложенные запатентованные варианты газовых горелок в сочетании с адсорбционным устройством позволяют подобрать оптимальную конструктивную схему для подготовки ПНГ;

— отдельные рекомендации, технические решения и адсорбционные эффекты подтверждены в натурных условиях на существующей ЭУ, эксплуатируемой на территории Соболиного нефтяного месторождения Томской области;

— результаты выполненных исследований используются ООО «Южно-Охтеурское» (г. Стрежевой) в проектных работах по энергообеспечению нефтепромыслового производства на Южно-Охтеурском месторождении Томской области;

— материалы выполненных исследований включены в лекционный курс для магистрантов по направлению «Теплоэнергетика» в Томском политехническом университете.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на седьмой, восьмой, девятой Всероссийских научно-технических конференциях

5

«Энергетика: экология, надежность, безопасность» (г. Томск, 2001-2003 г.г.); на XXX Юбилейной Неделе науки СПбГТУ (г. Санкт-Петербург, 2002 г.); на IX и XI Международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2003 и 2005 г.г.); на Восьмом Международном симпозиуме имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященном 400-летию города Томска (г. Томск, 2004 г.); на Международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии» (г. Томск, 2004 г.); на Региональной научно-практической конференции «Теплофизические основы энергетических технологий» (г. Томск, 2009 г.). По результатам исследовательских работ зарегистрированы 4 изобретения.

Личное участие автора является определяющим на всех этапах работы: поставлена задача исследования, выполнены анализ и обобщение работ по основополагающим принципам подготовки газа к сжиганию и свойствам цеолитов, предложена методика проведения экспериментов. Автор является их исполнителем и непосредственным участником экспериментов на натурном объекте. Единолично выполнена обработка экспериментальных результатов, проведен анализ и сформулированы выводы.

Публикации по работе

По результатам выполненных исследований опубликовано 15 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемом издании из списка ВАК РФ, 4 патента.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы (144 наименования) и приложений. Работа содержит 162 страницы, 18 таблиц и 29 рисунков.

На защиту выносятся: • результаты исследования физико-химических свойств и компонентного состава ПНГ некоторых месторождений Томской области как топлива в ходе их промышленной разработки на период проведения эксперимента;

• результаты экспериментальных исследований по применению адсорбционного устройства с цеолитовым фильтром для когенерационной установки на Соболином месторождении Томской области;

• результаты численного исследования процесса адсорбции компонентов ПНГ в фильтрующем устройстве;

• рекомендации по использованию исследованных адсорбционных свойств шабазига в качестве адсорбционного материала при подготовке ПНГ к сжиганию в ЭУ;

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований по решению проблемы утилизации ПНГ непосредственно на месте добычи путем использования его в качестве топлива для ЭУ и определена цель работы.

В первом разделе приведены сведения о нефтяных месторождениях Томской области. Содержание растворенного в нефти газа изменяется от 20 м3/т (Гураринское, Крапивинское и др. месторождения) до нескольких сотен м3/т (Казанское, Лугинецкое и др. месторождения). Недостатки системы сбора и транспортировки ПНГ с месторождений ориентируют его использование непосредственно на месте добычи, в том числе как топлива дляЭУ.

Рассмотрены эксплуатационные возможности ЭУ нефтепромыслов исходя из структуры топливного баланса области. Анализируя их, можно выделить следующие направления использования ПНГ:

- для производства электроэнергии с комбинированной выработкой тепла посредством передвижных и стационарных газоиоршневых и газогенераторных агрегатов;

- для подогрева водонефтяных и газонефтяных смесей (в соответствии с технологической необходимостью), воды в трубчатых блочных печах;

- использование в качестве топлива в котлах мощностью до 6,5 МВт для выработки горячей воды промышленного, жилищно-коммунального и

бытового назначения.

Для практического использования выделены вопросы получения опытных данных при испытании отдельного устройства по подготовке ПНГ к сжиганию, разработке рекомендаций и условий для его эффективного использования с целью уменьшения количества вредных выбросов и парниковых газов в продуктах сгорания, увеличения межремонтного периода оборудования - это является главной задачей данной работы.

Во втором разделе для реализации поставленной задачи по подготовке ПНГ к сжиганию из всего спектра существующих методов подробно рассматривается адсорбционный метод разделения парогазовых смесей на компоненты с выделением фракций.

Существующие способы промышленного масштаба для очистки газов от отдельных составляющих можно разделить на три основные группы:

1) абсорбция жидкостями (так называемая мокрая очистка);

2) адсорбция твердыми поглотителями;

3) каталитическая очистка.

По сравнению с другими технологиями адсорбционные процессы обеспечивают значительно более высокую степень защиты окружающей среды. Использование адсорбентов для очистки ПНГ является приоритетным направлением, поскольку имеет массу преимуществ. К ним относятся возможность очистки от влаги и тяжелых углеводородов, легкость регенерации адсорбента и, как вариант, возвращение выделившихся веществ в установку, тем самым воплощая принцип безотходной технологии. Есть основание констатировать, что адсорбционный метод, взятый за основу технологии подготовки ПНГ в соответствии с задачами настоящей работы, позволит добиться требуемых результатов в условиях нефтяных и нефтегазовых месторождений.

В настоящее время известно свыше 30 природных цеолитов, но только

некоторые из них (шабазит, маццит, морденит, оффретит), встречающиеся в

основном в осадочных породах, могут иметь промышленное значение.

Термоустойчивость цеолитов — важная характеристика, позволяющая судить

8

о возможностях их использования в различных технологических процессах, поскольку особенности строения алюмокремнекислородного каркаса и его сохранение под влиянием внешних факторов определяют уникальные свойства цеолитов. Стойкость кристаллической решетки под действием температур в значительной степени увеличивает эффективность их применения в качестве адсорбентов. Шабазит, морденит имеют широкие поры, в которые после дегидратации могут проникать молекулы Н2, 02, N2, Н20, Щ, СЕ, и С2Н4 величиной 2.4, 3.4, 3.7, 2.7, 3.6, 3.8 и 4.07 А соответственно. Применение в качестве адсорбента природного цеолита является оправданным так же и благодаря повышенной прочности и устойчивости к капельной влаге, что, естественно, увеличивает срок его службы.

Среди наиболее перспективных для изучения и проведения экспериментальной части цеолитов в данной работе выбран шабазит.

а

Адсорбтив в потоке газа ° I о °

I аэ

у-т

Адсорбат,.

\ т> о о о Адсорбент ^ 0 0 0 о ° о

Очищенный газ' х

Рис. 1. Схема физической модели процесса адсорбции

Для составления уравнения материального баланса динамической

адсорбции на шабазите принято согласно схеме физической модели процесса

(рис. 1), что лс-координата соответствует направлению перемещения потока

газа со скоростью со через элемент пористого тела с площадью <¿5 и толщиной

сЬс. Скорость потока при неизотермической адсорбции даже с учетом

допущений не является постоянной величиной, как и концентрации примесей

до и после фильтра-адсорбера — а и с соответственно, и есть функция

координаты и времени.

Количество вещества в выделенном элементарном объеме за время йх

составляет: ос йК с/т. Количество вышедшего вещества равно:

9

ас dS di+d(a>c dS dx). Изменение количества вещества в элементарном объеме равно:

dfacdS drjdx дас , ,

—!-¿—_-dSdxdt П1

дх дх к J

Изменение количества вещества в элементарном объеме вызовет изменение концентрации вещества в адсорбенте и подвижной фазе. В адсорбенте оно будет равно (да/дх) dx dx dS, в потоке — [dc/dt) dxdxdS.

В итоге общий материальный баланс в элементарном слое можно записать как

д(ах) , ' , да , , дс ,„ , , —K—dSdxdv = —dSdxdr+—dSdxdr дх дт дт

или

да дс 8(а> с) „ дт от ах

Обладая достаточной информацией о наличии свободного объема в адсорбенте, качественном и количественном составе ПНГ, можно сделать предположение о теоретической скорости насыщения адсорбента адсорбатом. Однако, при теоретическом расчете невозможно принять во внимание все фактические особенности протекания процесса адсорбции, что представляет большие трудности и при составлении его математического описания. Приходится констатировать, что достоверными могут быть лишь данные, полученные непосредственно в ходе эксперимента.

В третьем разделе приведены данные экспериментальной и численной оценки эффективности работы цеолитового фильтра как предгорелочного адсорбера. В качестве экспериментальной принята газопоршневая когенерационная энергоустановка CATERPILLAR, задействованная на территории Соболиного месторождения Томской области. Методика исследования эффективности адсорбционного устройства заключается в определении эксплуатационного ресурса цеолитового фильтра в зависимости от количества регенераций и времени работы в заданных условиях.

Анализ компонентного состава ПНГ до и после установленного

фильтрующего устройства произведен методом газоадсорбционной

10

хроматографии. По компонентному составу газа рассчитана его плотность, молекулярная масса, теплота сгорания.

Таблица 1. Состав ПНГ до и после адсорбционного устройства

Результат анализа до начала Результат анализа на различных этапах после

начала эксперимента

Определяемый компонент, свойства 225 ч (9-е СУТКИ) 384 ч (16-е 662 ч (28-е 932 ч (39-

эксперимента сутки) сутки) е сутки)

Углекислый газ, об. % 0,032 0,037 0,035 0,035 0,036

Азот, об. % 3,485 3,962 3,960 3,961 3,962

Метан, об. % 66,104 74,749 74,652 74,737 74,740

Этан, об. % 3,567 4,039 4,021 4,037 4,038

Пропан, об. % 14,324 14,309 14,307 14,315 14,308

Изобутаи, об. % 3,040 0,982 0,988 0,986 0,981

Н-бутан, об. % 6,782 1,745 1,826 1,755 1,757

Изопентан, об. % 1,096 0,098 0,107 0,096 0,097

Н-пентан, об. % 1,141 0,059 0,073 0,055 0,054

Сумма гексанов, об. % 0,388 0,011 0,014 0,012 0,013

Сумма гептанов, об. % 0,041 0,009 0,017 0,011 0,014

Плотность абсолютная при 20 °С и 101,325 кПа, кг/м3 1,111 0,188 0,193 0,203 0,205

Плотность относительная 0,922 0,124 0,247 0,264 0,273

Низшая теплота сгорания при 20 °С и 101,325 кПа, кДж/м' 55860 46911 47987 47899 47897

Содержание сероводорода, г/м' <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001

Содержание воды, г/м3 1,3 0,1 ОД 0,1 0,1

Регенерация фильтров осуществлялась путем продувки их горячим

воздухом с температурой до 400 °С.

Перепад давлешм, кгс/ем2

Рис. 2. Взаимосвязь перепада давления за счет фильтрации с количеством регенераций фильтрующего элемента

При анализе изменений в составе ПНГ за исходные данные приняты: температура, плотность, температура точки росы осушенного газа, а также состав, по которому определяется молекулярная масса. Характеристика изменений свойств и состава газа приведена в табл. 1, а изменения

технологических параметров предгорелочной фильтрации показаны на рис. 2

Рис. 3. Динамика изменения давления до и после адсорбционного устройства в зависимости от времени работы

При обработке результатов в качестве аппроксимирующей зависимости выбрана квадратичная. Для решения систем линейных уравнений использован метод Гаусса. Найдены коэффициенты корреляции. Обработк экспериментальных данных позволила получить аппроксимирующие зависимости: для максимального значения числа регенераций

N = 15657 Р2 + 903,94Р- 3,033, (3)

и перепада давления за счет фильтрации

АР = 0,0033г2 - 0,0077г + 0,0164 (4)

(с достоверностью аппроксимации 0,97 и 0,98 соответственно).

В ходе работы адсорбционного устройства было отмечено, чт( периодически повторяющийся процесс регенерации негативно влияет н способность поглощать. Поэтому для того, чтобы адсорбер сохраня. способность очищать ПНГ до заданных значений, цеолит необходим! обновлять. При соблюдении необходимых мер по контролю за составои очищенного газа и показаниями манометров становится возможны? оптимально улучшить процесс сжигания ПНГ в энергоустановке.

Экстраполяция зависимости для более длительного периода позволяет установить, что время работы фильтра без регенерации составит 10,6 часов (рис. 4). Контрольным критерием в данном случае для конкретной ЭУ будет являться допустимое значение перепада давления.

о 2 4 6 8 10 12

Й Время работы адсорбционного устройства без регенерации, ч

Рис. 4. График для определения максимального перепада давления за счет фильтрации

Для построения адекватной математической модели адсорбции тяжелых углеводородов из ПНГ использованы уравнения Майклса - Трейбла, Шилова, Ленгмюра, определяющие величину работающего слоя и время защитного действия адсорбента.

Начальные условия для уравнения материального баланса адсорбции имеют вид:

о/(ж,г) = аы'(х), рк\х,т) = рк0'{х),ъ < х < Ь,т = 0. (5)

Уравнение скорости газового потока по длине слоя при линейной изолинии адсорбции:

IV (х) = и» (0)

хе ЛР ЯТ \д{а1 + ... + аИкс )

Р Лт

дт

-сЬс

(6)

где - ёмкость адсорбента по к-щ компоненту, е- пористость слоя адсорбента (свободная доля объема между зернами адсорбента); Я-универсальная газовая постоянная; Р - давление подаваемого газового

потока; р^*— парциальное давление к-го компонента; т- время, за которое г; проходит слой адсорбента, I - длина адсорбера.

На первом этапе численной оценки технологии рассмотрен пространственно-временные распределения компонентов между фазаи системы. Представления об удельной поверхности твердых тел неприменим к микропористым кристаллам шабазита, так как адсорбция на них происход! с заполнением всего объема полостей. Для заданных условий удельн. поверхность шабазита определена по официальным справочным материалам.

1800

Рис. 5

адсорбции 1

Изолинии адсорбции при температуре газовой среды 15 С ® компонентов ИНГ': 1 - изобутан, 2 - н-бутан; 3 - изопентан; 4 - н-пента] 5 - сумма гексанов; 6 - сумма гептанов

Рис. 6

Размер фракции шабазита <3, мм

Зависимость величины удельного поглощения тяжелых углеводородов влаги от размеров гранулы

На втором этапе определена последовательность вычислительных и згических операций, которые нужно произвести, чтобы найти искомые зличины с заданной точностью.

На основании полученных данных стало возможным найти изолинии ^сорбции для отдельных составляющих ПНГ, значения которых можно спользовать в расчетах технологии по предгорелочной подготовке ПНГ >ис. 5).

В результате вычислений построены зависимости, демонстрирующие араметры процесса адсорбции в заданных условиях. Из рис. 5 видно, что при эзрастании концентрации адсорбтива в потоке газа возрастает и величина цсорбции. Немалую роль при этом играет размер фракции цеолита (рис. 6): птимальное значение величины поглощения адсорбтива соответствует азмерам зерна от 2,5 до 7 мм.

Результаты эксперимента подтверждают численное моделирование: асхождение для величины поглощения составляет 5,32%; динамической ктивности цеолита - 7,15%; изменения влагоемкости - 4,12%.

Четвертый раздел посвящен рассмотрению вопросов использования цеолитового фильтра для различных конструкций горелочных устройств. Приведеннные варианты запатентованных технических и технологических решений, позволяют исключить или существенно снизить поступление яжелых углеводородов в газогорелочные устройства ЭУ и тем самым обеспечить возможность сжигания ПНГ за счет установки цеолитового фильтра.

Запатентованные газогорелочные устройства водогрейных котлов предназначены для разных компоновок топливных каналов; по газовому тракту на входе в горелку устройства имеют полую металлическую капсулу со сменным цеолитовым наполнителем. Метод очистки ПНГ при использовании эффекта охлаяодения заключается в том, что при понижении температуры ПНГ тяжелые углеводороды конденсируются на поверхностях, тем самым делая газ более «легким».

Предложен вариант установки для регенерации (осушки) адсорбента на

15

основе электромагнитных волн СВЧ генератора. Для реализации принциг безотходной технологии при использовании адсорбционного устройсп после регенерации отработавшего адсорбента предложено выделившуюс смесь воды и жидких углеводородов направлять в накопительную емкость, затем в установку подготовки и сброса воды для поддержания пластовог давления в процессе добычи нефти. Для унифицирования процесса расчел габаритных размеров адсорбера составлена компьютерная программа к языке CLARION.

При использовании адсорбционного устройства с цеолитовым фильтром для ПНГ Соболиного месторождения предложены следующи рекомендации: размер зерна цеолита должен быть 0,0025 м при насыпно плотности цеолита 800 кг/м3; для расхода ПНГ 274 м3/ч размер адсорбционного устройства составят: внутренний диаметр 0,3 м, длин активной части - 0,9 м; максимальное количество регенераций адсорбента 97 раз; регенерацию отработавшего цеолита осуществлять путем продувк горячим воздухом с температурой +400 °С.

Произведена экологическая оценка сокращения выбросов парниковы газов при использовании разработанных устройств по подготовке ПНГ сжиганию на Соболином месторождении Томской области. Дан экономическое обоснование природоохранных мероприятий в данны условиях. При определении объема эмиссии парниковых газов при сжигани ПНГ в факелах, котлах и печах использована формула:

Е=ГДЯ^ЯЛ^ +EFCfU ПЩ:н< +EFNp ПЩр [ (7)

где Е - выбросы парниковых газов, тонн СО^-экв/год; FMÎ - общий объе выработки ПНГ, м3/год; EFCoi, EFc.h* EFnio ~ коэффициенты эмисси парниковых газов при сжигании газа, принимаемые по данны Межправительственной группы экспертов по изменению климата; ПГПсс ПГПан, ПГПцю ■ - значения потенциала глобального потепления да парниковых газов, применяемые при разработке проекта отраслевы нормативов по ПДВ.

С оснащением эксплуатируемых ЭУ адсорбционным устройством с цеолитовым фильтром на месторождении сократится сжигание ПНГ в факелах. Проблема снижения вредных выбросов, образующихся в стационарных системах сжигания, может быть решена путем совершенствования промышленной технологии подготовки газового топлива к сжиганию.

Суммарное валовое снижение выбросов парниковых газов от еализации проекта для всех ЭУ Соболиного месторождения по сравнению с прогнозирующей ситуацией за период 2009-2012 гг составит 131481 тонн СОг экв.

Экономический эффект от внедрения фильтров (табл. 2) определен по формуле:

* жУВ ДЗТо+АЗкр, (8)

где Р жУВ- стоимость реализованных жидких углеводородов, полученных при регенерации адсорбера, ЛЗто— снижение затрат на техническое обслуживание ЭУ и ДЗКр - снижение затрат на капитальный ремонт ЭУ.

Исходя из паспортных данных газовых электрогенераторных установок, подготовка газа (включая осушение) позволяет увеличить межремонтный период на 15...18 %.

Таблица 2. Оценка годового экономического эффекта по видам работ при внедрении подготовки газа

Общие затраты на ТО, тыс.руб

Без

предгорелочной подготовки

подготовкой газа

Эффект от

снижения затрат на

ТО, тыс.руб

Общие затраты на капитальный ремонт, тыс.руб

Без

предгорелочной подготовки

подготовкой газа

Эффект от снижения затрат на капитальный ремонт, тыс.руб

525

449

76

1287

1100

187

В результате установлено, что доход предприятия от применения фильтров-адсорберов за счет снижения затрат на техническое обслуживание и увеличения межремонтного периода составит 2507 тыс.руб/год, при стоимости фильтров-адсорберов с их установкой 40 тыс.руб, т.е. их внедрение окупается за шесть месяцев.

Основные выводы и результаты работы:

1. При изучении физико-химических и теплотехнических свойств ПНГ некоторых нефтяных месторождений Томской области получены уточненные данные, позволяющие судить о повышенном содержании пропан-бутановой фракции (до 35 %), тяжелых углеводородов и практически полном отсутствии сернистых соединений, что в совокупности делает его высококондиционным топливным сырьем. Сформулированы основные требования, предъявляемые к ПНГ в качестве топлива, для поддержания бесперебойной работы энергоустановки.

2. Для повышения коэффициента утилизации ПНГ с учетом его компонентного состава предложены и применены эффективные и малогабаритные устройства для подготовки газа к сжиганию в энергоустановке методом адсорбционной очистки цеолитовыми фильтрами.

3. Фильтрующее устройство с цеолитовым наполнителем позволило устранить в составе ПНГ влагу, примеси, сократить количество пропан-бутановых и более тяжелых углеводородных соединений, что позволило ЭУ без аварийных остановок проработать более 2000 часов в условия межсезонья и при требуемых нагрузках.

4. Полученные зависимости перепада давления от времени работ фильтрующего элемента позволяют спрогнозировать ситуацию поведет: цеолита в заданных условиях, а именно: время насыщения цеолита б< регенерации до достижения максимального перепада давления, а такя максимальное количество регенераций для поддержания оптимально! значения перепада давления до и после адсорбционного устройства.

5. Определены изолинии адсорбции, позволяющие вести расчет поглощеш отдельных составляющих ПНГ в заданных условиях.

6. Разработаны рекомендации и варианты решений по использовани адсорбционных устройств на основе цеолитового фильтра для различнь конструкций горелочных устройств, защищенные патентами Российскс Федерации, а также устройство для осушки отработавшего цеолит предложено решение по утилизации выделившейся в результате регенерат

(.сорбента смеси жидких углеводородов

Расчетная эколого-экономическая оценка подтвердила целесообразность гедрения адсорбционного устройства в качестве элемента предгорелочной эдготовки нефтяного газа.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Ильина, М. Н. Требования к подготовке попутного нефтяного газа и малой энергетики [Текст] // Известия Томского политехнического шверситета. Томск. 2007, Т.310, №2, с. 167-171.

2. Ильина, М. И. Исследование экспериментального адсорбционного лройства по подготовке попутного нефтяного газа к сжиганию [Текст] / М. . Ильина, И. А. Иванова // Известия Томского политехнического шверситета. Томск. 2008, Т.313, №4, с. 60-64.

Патенты

3. Патент РФ № 38897. Газогорелочное устройство [Текст] / М. И. [лыша, А. А. Купрюнин, А. С. Заворин // Бюлл. №2004103938. опубл.

10.02.2004.

4. Патент РФ №61843. Газогорелочное устройство [Текст] / М. Н. [льина, Д. М. Старшинов, А. С. Заворин // Бюлл. №2006136715. опубл.

16.10.2006.

5. Патент РФ №2324871. Способ очистки попутного нефтяного газа от яжелых углеводородов при использовании низких температур [Текст] / М. [. Ильина, А. С. Заворин // Бюлл. №2324871. опубл. 18.12.2006.

6. Патент РФ №87505. Устройство для осушки адсорбента [Текст] / М. И. Ильина, А. С. Заворин // Бюлл. № 2009113756. опубл. 13.04.2009.

Публикации в журналах и сборниках трудов конференций

7. Ильина, М. Н. Предпосылки использования попутного газа нефтяных месторождений Томской области как энергетического топлива [Текст]/ М. II. Ильина, А. А. Купрюнин // Материалы межвузовской научной

конференции «XXX Юбилейная Неделя науки СПбГТУ». СПб. 2002, ч.Ш. 68-70.

8. Ильина, М. Н. Подготовка попутного газа к сжиганию в топка котлов с использованием сорбентного фильтра [Текст] / М. Н. Ильина, А. / Купрюиин // Труды IX Международной научно-практической конференци студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника технологии». Томск. 2003, Т.1, с.39-40.

9. Ильина, М. II. Использование попутного газа нефтяны месторождений [Текст] / М.Н. Ильина, Д. М. Старшинов, Г. Ф. Ильина Труды VIII Международного симпозиума им. акад. М. А. Усова студентов молодых ученых. Томск. 2004, с. 466- 469.

10. Ильина, М. Н. О возможности утилизации попутного газ нефтяных месторождений Томской области как топлива для малы котельных [Текст]/ М. Н. Ильина, А. А. Купрюнин // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экологи; надежность, безопасность». Томск. 2001, Т.1, с. 175 - 177.

11. Ильина, М. Н. Сорбентная газоочистка в малой энергетике [Текст] // Труды XI Международной научно-практической конференции студенто) аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Томск. 2005, с. 477-478.

12. Ильина, М. II. Предварительная очистка нефтяного попутного газ цеолитовым фильтром перед сжиганием [Текст] / М. И. Ильина, А. I Купрюнин // Материалы IX Всероссийской научно-технической конференци «Энергетика: экология, надежность, безопасность». Томск. 2003, Т.1, с. 19! 200.

13. Ильина М. Н. К использованию цеолитового фильтра пр сжигании нефтяного попутного газа в котлах [Текст] / М. II. Ильина, А. С. Заворин, А. А. Купрюнин // Материалы международной конференци «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии». Томск. 2004, < 109-110.

14. Ильина, М. Н. Проблемы при моделировании распространения амени в смеси «попутный нефтяной газ - воздух» [Текст] / М. II. Ильина,

С. Заворин, А. Н. Ильин, А. А. Купрюнин // Материалы VIII ероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, цежность, безопасность». Томск. 2002, с. 97-99.

15. Iljina, М. N. Requirements for preparation of accompanying oil gas for lall power engineering [Текст] // Bulletin of the Tomsk polytechnic university. imck. 2007, T.310, №2,c. 154-158.

Ильина Марина Николаевна Подготовка попутного нефтяного газа к сжиганию в условиях автономного энергообеспечения нефтепромыслов

Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27.10.2009 г. Заказ №_

Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. ООО «НИП» Штемпельная мастерская, ул. Советская, 47, тел.: 53-14-70

ВВЕДЕНИЕ.

РАЗДЕЛ 1. ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРОБЛЕМА УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА (НА ПРИМЕРЕ ТОМСКОЙ

ОБЛАСТИ).

1.1 Общие сведения о месторождениях Томской области.

1.2 Анализ эксплуатационных возможностей теплотехнических установок нефтепромыслов.

1.3 Особенности изменения состава попутных нефтяных газов.

1.4 Промышленная подготовка попутного нефтяного газа.

1.5 Оценка экологических свойств попутного нефтяного газа как 28 углеводородного топлива

1.6 Краткие выводы и постановка задач исследования.

РАЗДЕЛ 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ РАЗДЕЛЕНИЯ

УГЛЕВОДОРОДОВ ПОПУТНЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ.

2.1 Адсорбционные методы очистки газов для промышленного использования.

2.2 Закономерности динамической адсорбции.

2.3 Адсорбентные материалы.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК), в первую очередь ТЭК Сибири, - важнейший элемент экономики страны, и значимая часть мировой системы энергообеспечения. В этом аспекте Сибирь — ключевой регион России, обладающий огромными энергетическими ресурсами. Добыча нефти и попутного газа на современном этапе экономического развития является наиболее конкурентоспособной отраслью. По данным Министерства промышленности и энергетики, Россия располагает 13 % мировых запасов нефти, а ее добыча составляет 15,6 % мировой [1]. Сейчас в России нефть добывается более чем на тысяче месторождений, причем 3/4 разрабатываемых нефтяных месторождений находится в Западной Сибири. В целом по России, по оценкам специалистов, в настоящее время разведано только 33 % потенциальных запасов [1]. На данный момент запасы нефти, переданные в недропользование и находящиеся в разработке у российских нефтяных компаний, составляют 12 миллиардов тонн; наличие таких запасов позволяет России добывать около 300 миллионов тонн ежегодно [2].

В XXI столетии человечество больше, чем когда-либо прежде, обеспокоено тем, каким образом и на каком техническом уровне решаются проблемы энергетики. В частности, насколько эффективно используются природные ресурсы в интересах нынешнего и будущих поколений. Энергетика объективно заняла центральное место в обеспечении устойчивого развития общества. Естественно, что Россия с ее огромным природным потенциалом и ключевыми позициями отраслей недропользования в процессе экономического развития страны не может не только оставаться в стороне от этих общемировых тенденций, но и быть не в русле главного фарватера их динамики.

Являясь национальным достоянием, нефть и газ всегда рассматривались как основа энергетической безопасности России. Однако функции этих и других энергоносителей в условиях глобализации мировой экономики и дефицита энергоресурсов становятся гораздо разнообразней.

Особо следует обратить внимание на попутный нефтяной газ (ПНГ), использование которого для многих нефтедобывающих предприятий является «убыточным мероприятием». ПНГ как составная часть единой пластовой смеси углеводородов, выделяющаяся из нее при снижении давления, является многокомпонентным стратегически важным нефтехимическим и энергетическим ресурсом и представляет собой невосполнимый природный ресурс.

В связи с падением добычи нефти и нехваткой природного газа для внутреннего потребления проблема повышения эффективности использования ПНГ России наряду с экономической и социальной значимостью приобретает еще и стратегическое значение.

В настоящее время на многих нефтяных месторождениях, введенных в последние 5-7 лет, ПНГ в промышленных целях практически не используется; недропользователи в целом не соблюдают условия лицензирования соглашений в части утилизации попутного нефтяного газа. Выполнение федеральной программы «Топливо и энергия» на 1996-2000 г.г. в части использования ПНГ было сорвано, в определенной мере из-за отсутствия централизованных источников финансирования [1—3].

В результате низкой цены на нефтяной газ, поставляемый на газоперерабатывающие заводы, нефтедобывающие предприятия не заинтересованы в увеличении его поставок на переработку. Поэтому они либо изыскивают другие варианты его использования, с меньшим потребительским эффектом, либо сжигают в факелах, нанося вред окружающей среде. В итоге некоторые нефтяные компании практически заморозили строительство объектов сбора и утилизации ПНГ по экономическим причинам. Газоперерабатывающие заводы загружены в среднем на 40 % и имеют средний износ 65 % или находятся на грани остановки [4].

Обеспечение наиболее полного и рационального использования ресурсов ПНГ имеет важное значение для повышения эффективности нефтяной промышленности и народного хозяйства в целом. Соотношение между добычей ПНГ и его рабочими ресурсами характеризуется показателем, называемым коэффициентом (уровнем) использования ресурсов газа. Повысить этот коэффициент можно как за счет подготовки, переработки, транспорта данного вида углеводородного сырья, так и за счет непосредственного использования газа вблизи и на месте добычи.

ПНГ в общем случае и без учета территориальных особенностей представляет собой смесь большого числа элементов и химических соединений. Основными компонентами ПНГ обычно являются метан, этан, пропан, бутаны, пентаны и тяжелые углеводороды. Содержание указанных компонентов в газе различных месторождений неодинаково и может меняться от месторождения к месторождению в широком интервале. Во многих случаях даже в пределах одного месторождения состав газа не остается постоянным.

Наиболее остро стоит вопрос об эффективности работы энергетических установок, использующих ПНГ как топливо. Снижение затрат на подготовку ПНГ для сжигания в энергетических установках является одной из проблем, решение которых позволит повысить его эффективное использование непосредственно в местах добычи нефти и обеспечить энергетическую независимость предприятий.

В целом подготовка газа - это технологические процессы, осуществляемые с целью приведения качества газа в соответствие с требованиями, при соблюдении которых обеспечивается бесперебойная транспортировка его по газопроводам, а также эффективное и безопасное использование потребителями. Поэтому комплекс работ по подготовке газа, как правило, связан с процессами удаления из смеси «тяжелых» углеводородов (с числом С более 3), которые при сравнительно низких давлениях и температурах преобразуются в жидкость. Это препятствует транспортировке ПНГ по газопроводам и использованию его как топлива для внутренних нужд. Наличие в газе влаги, жидких углеводородов, агрессивных примесей обуславливает применение различных методов очистки. Условно их подразделяют на компрессионный, очистку газа жидкими поглотителями (абсорбционные способы), низкотемпературную конденсацию и очистку твердыми поглотителями (адсорбционные способы).

Определение необходимости подготовки газа, выбор того или иного метода подготовки, соответствующих технических средств и реагентов осуществляются в зависимости от количества и физико-химической характеристики газа, территориального размещения объектов подготовки и потребления газа, относительного места добычи, специфики потребителей и других факторов, но обязательно с учетом достижения наилучших технико-экономических показателей.

Таким образом, в соответствии с существующей технологией для обеспечения использования ПНГ в народном хозяйстве необходимо решать следующие задачи:

- собирать газ всех степеней сепарации с крупных и мелких месторождений, чаще всего рассредоточенных по значительной территории;

- построить газоперерабатывающие заводы или установки для извлечения из газа влаги, неуглеводородных примесей и тяжелых углеводородов с целью обеспечения возможности его транспорта по газопроводам и получения сырья для нефтехимии и других отраслей народного хозяйства;

- построить трубопроводы, компрессорные и насосные станции для транспорта газа и продуктов его подготовки или переработки потребителям, расположенным нередко на расстоянии сотен и тысяч километров;

- подготовить потребителей к приему газа и продуктов его переработки (подготовки).

- использовать в качестве топлива на энергетических установках (ЭУ) местными потребителями.

Каждая из указанных задач охватывает целый комплекс технических и технологических вопросов, успешное решение которых зависит прежде всего от инвестиционной обеспеченности. В условиях недофинансирования недропользования выход видится в поэтапном продвижении, причем на первом этапе следует обеспечить использование ПНГ для местного энергопотребления. Кроме того, надо учитывать, что для небольших по запасам нефтяных месторождений, расположенных вдали от магистральных газопроводов, вопрос подготовки ПНГ для его транспортировки является экономически неэффективным мероприятием. Для таких месторождений коэффициент использования газа не превышает 20-30 % [4—5].

Однако в области использования ПНГ определенные перспективы есть и связаны они с новыми направлениями в технике и технологии использования газа в результате создания и внедрения передвижных электрических и других энергетических установок, потребляющих газ. Для устойчивой бесперебойной работы этих установок важен состав газа. В частности, содержание в ПНГ углеводородов пентанового и выше ряда приводит к росту числа ремонтных работ за счет их конденсации на поверхностях нагрева с последующей битуминизацией [4].

Дешевые и технологически несложные процессы подготовки ПНГ к сжиганию в ЭУ, как следует из вышеизложенного, являются перспективным направлением теплотехники, поскольку позволяют решать актуальные проблемы энергосбережения и охраны окружающей среды. Вместе с тем используемые в Сибири установки на ПНГ, в особенности промышленного и отопительного назначения, в значительной массе характеризуются как экологическим несовершенством процесса сжигания, так и неэкономичным использованием топлива [5-9].

Целью диссертационного исследования является разработка методов и эффективных технических решений по подготовке ПНГ к сжиганию в ЭУ малой мощности для энергообеспечения инфраструктуры нефтепромыслов.

Исходя из указанной цели определены главные задачи исследований: 1) изучить специфику физико-химических и теплотехнических свойств

ПНГ применительно к наиболее представительным нефтяным месторождениям Томской области;

2) обосновать методы подготовки к сжиганию, совместимые с условиями эксплуатации ЭУ вблизи или непосредственно на территории нефтегазодобычи;

3) разработать устройства, реализующие подготовку ПНГ к сжиганию с учетом специфики газа как топлива;

4) оценить эффективность использования разработанных устройств в условиях эксплуатируемого нефтяного месторождения.

Научная новизна работы заключается в следующем: получены физико-химические и теплотехнические характеристики ПНГ Соболиного, Первомайского и Лугинецкого нефтяных месторождений Томской области в ходе их промышленной разработки; впервые получены экспериментальные данные по оценке эффективности адсорбционной очистки при испытании предложенного устройства, подготавливающего ПНГ к сжиганию, с учетом специфики газа как топлива непосредственно на месте добычи; определены изолинии адсорбции для компонентов ПНГ, зависимости для максимального значения числа регенераций цеолита и перепада давления на адсорбционном устройстве за счет фильтрации; на уровне изобретения разработан способ очистки ПНГ от тяжелых углеводородов при использовании низких температур;

Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что: полученные результаты исследований состава и свойств ПНГ Лугинецкого, Первомайского и Соболиного нефтяных месторождений пригодны для использования в расчетах технологических параметров устройств адсорбционной очистки в системах топливоподачи; результаты эксперимента по использованию адсорбционного устройства с цеолитовым фильтром в процессе подготовки ПНГ к сжиганию позволяют поддерживать нормальный режим горения при эксплуатации ЭУ; предложенные запатентованные варианты газовых горелок в сочетании с адсорбционным устройством позволяют подобрать оптимальную конструктивную схему для подготовки ПНГ; отдельные рекомендации, технические решения и адсорбционные эффекты подтверждены в натурных условиях на существующей ЭУ, эксплуатируемой на территории Соболиного нефтяного месторождения Томской области; результаты выполненных исследований используются ООО «Южно-Охтеурское» (г. Стрежевой) в проектных работах по энергообеспечению нефтепромыслового производства на Южно-Охтеурском месторождении Томской области; материалы выполненных исследований включены в лекционный курс для магистрантов по направлению «Теплоэнергетика» в Томском политехническом университете.

Диссертация включает введение, четыре раздела, заключение и приложения.

4.6 Основные выводы

1. Оценка экологических характеристик как показателей качества газообразного угледоводородного топлива не исчерпывается его компонентным составом, она определяется характером и значимостью экологических последствий использования газа в ЭУ, применяемой технологией его подготовки, сжигания, хранения и утилизации отходов, рассеивания выбросов для конкретной технологии производства в конкретных экологических условиях.

2. На разных стадиях работ в нефтегазовом комплексе, связанных с обслуживанием технологических установок в рабочем состоянии, в атмосферу поступают выбросы вредных веществ, загрязняющих атмосферу и влияющих на образование парникового эффекта. Для сокращения выбросов в атмосферу предложены адсорбционные устройства на основе цеолитового фильтра, защищенные патентами РФ.

3. Расчетное снижение выбросов от реализации проекта на период 2009-2012 гг. по сравнению с исходной прогнозируемой ситуацией на тот же период составит 131481 тонн СО2-ЭКВ. Кроме этого реализация проекта позволит выполнить требование лицензионного соглашения по повышению степени утилизации ПНГ, недостижимое в существующих условиях. Экономический эффект, связанный с установкой адсорбционного устройства, за счет снижения затрат на ТО, увеличения межремонтного периода составит 2507 тыс.руб/год. Стоимость фильтров-адсорберов с их установкой составляет около 40 тыс.руб, что позволяет окупать их внедрение за шесть месяцев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая работа по своему содержанию охватывает вопросы, связанные с возможным повышением процента утилизации ПНГ непосредственно на месте добычи за счет сжигания его в энергоустановках различной мощности. Энергетическое использование ПНГ может оказаться экономически эффективным в достаточно широком диапазоне объемов и состава. Применение в энергетике позволяет не только улучшить экологическую ситуацию, но и решить проблему электро- и теплоэнергоснабжения промыслового хозяйства нефтяных компаний. Прогнозируемые тенденции на российском и мировом рынках дают возможность предположить возрастание тарифов на электроэнергию и увеличение налогов за нормативные и особенно сверхнормативные выбросы загрязняющих веществ, за недоиспользование недр.

Основные преимущества энергетического использования ПНГ на промыслах - это выполнение условий лицензионных соглашений по его утилизации, значительное снижение затрат на энергоснабжение, высокая экономическая эффективность и короткие сроки окупаемости, отсутствие значительных инвестиций по строительству ЛЭП и инженерных сетей для постоянного энергоснабжения новых месторождений. Также в число преимуществ входят отсутствие потерь от передачи энергии за счет ее выработки на месте, высокое качество электроэнергии, производимой ГПЭС, снижение воздействия факторов, влияющих на возникновение парникового эффекта (выработка энергии с пониженными выбросами вредных веществ в атмосферу).

ПНГ — углеводородный газ, сопутствующий нефти и выделяющийся из неё при сепарации. Количество газов, приходящихся на 1 т добытой нефти, зависит от условий формирования и залегания нефтяных месторождений и может изменяться от 10 до нескольких тысяч м3/т нефти. В отличие от газов природных горючих, состоящих в основном из метана, ПНГ содержат значительные количества этана, пропана, бутана и других предельных углеводородов. Кроме того, присутствуют пары воды, а иногда и азот, углекислый газ, сероводород и редкие газы гелий, аргон. Использование ПНГ в качестве топлива без предварительной подготовки зачастую приводит к аварийным остановкам энергоустановки. Это связано с конденсацией на поверхностях нагрева с последующей битуминизацией углеводородов пентанового и выше ряда, образованием кристаллогидратов при подаче газа, коррозирующим воздействием сероводорода и двуокиси углерода, неустойчивым режимом горения.

С помощью существующих методик произведен анализ компонентного состава ПНГ Первомайского, Лугинецкого и Соболиного нефтяных месторождений методами газоадсорбционной и газожидкостной хроматографии в соответствии с ГОСТ 13379-82 и ГОСТ 23781-87. На основании этих данных для бесперебойной работы ЭУ предложено использовать адсорбционное устройство с цеолитовым фильтром. Для достижения максимального эффекта в качестве цеолита предложен природный шабазит.

Расчет адсорбционного устройства произведен согласно методике, которая предназначена для расчета габаритных размеров адсорбционного устройства в зависимости от линейной скорости, времени контакта газа и адсорбента, состава, давления и температуры газа, производительности ЭУ, вида цеолита, размера зерен и плотности наполнения.

Из специфики ПНГ, связанной со сложным химическим составом, который меняется во времени в зависимости от температуры окружающей среды, достоверными могут служить лишь данные, полученные непосредственно в ходе эксперимента в натурных условиях.

В качестве экспериментальной установке выбрана когенерационная электрогенераторная установка фирмы CATERPILLAR с расходом газа 247 м3/ч и мощностью 1280 кВт, эксплуатируемая на территории Соболиного месторождения Томской области. За 2016 часов работы двух адсорбционных устройств с цеолитовым фильтром на основной и байпасной линиях подачи газа к ЭУ аварийных остановок в работе не зафиксировано.

По результатам испытаний получена зависимость перепада давления от времени работы фильтрующего элемента, которая позволяет спрогнозировать поведение адсорбирующей части фильтра для заданных условий. Также построена математическая модель процесса адсорбции и составлена компьютерная программа ads.exe, позволяющая производить подбор габаритов адсорбционного устройства исходя из физико-химических параметров ПНГ.

Результаты диссертационной работы позволяют сделать следующие выводы.

1. При изучении физико-химических и теплотехнических свойств ПНГ некоторых нефтяных месторождений Томской области получены уточненные данные, позволяющие судить о повышенном содержании пропан-бутановой фракции (до 35 %), тяжелых углеводородов и практически полном отсутствии сернистых соединений, что в совокупности делает его высококондиционным топливным сырьем. Сформулированы основные требования, предъявляемые к ПНГ в качестве топлива, для поддержания бесперебойной работы энергоустановки.

2. Для повышения коэффициента утилизации ПНГ с учетом его компонентного состава предложены и применены эффективные и малогабаритные устройства для подготовки газа к сжиганию в энергоустановке методом адсорбционной очистки цеолитовыми фильтрами.

3. Примененное устройство позволило устранить в составе ПНГ влагу, примеси, сократить количество пропан-бутановых и более тяжелых углеводородных соединений, что позволило ЭУ без аварийных остановок проработать более 2000 часов в условиях межсезонья и при требуемых нагрузках.

4. Полученные зависимости перепада давления от времени работы фильтрующего элемента позволяют спрогнозировать ситуацию поведения цеолита в заданных условиях, а именно: время насыщения цеолита без регенерации до достижения максимального перепада давления, а также максимальное количество регенераций для поддержания оптимального значения перепада давления до и после адсорбционного устройства.

5. Определены изолинии адсорбции, позволяющие вести расчет поглощения отдельных составляющих ПНГ в заданных условиях.

6. Разработаны рекомендации и варианты решений по использованию адсорбционных устройств на основе цеолитового фильтра для различных конструкций горелочных устройств, защищенные патентами Российской Федерации, а также устройство для осушки отработавшего цеолита, предложено решение по утилизации выделившейся в результате регенерации адсорбента смеси жидких углеводородов

7. Расчетная эколого-экономическая оценка подтвердила целесообразность внедрения адсорбционного устройства в качестве элемента предгорелочной подготовки нефтяного газа.

1. К., Рогова О. J1. Финансовые горизонты нефтегазодобытчиков // ЭКО. - 1998. - №2. - с. 21-24.

2. Зайкин Ю. А., Зайкина Р. П, Надиров Н. А. // Нефть России, 1997. №5 - 6. - с.72 - 73.

3. Иванова И. Ю., Тугузова Т. Ф., Попов С. П., Петров Н. А. // Малая энергетика Севера: Проблемы и пути развития . Новосибирск: Наука, 2002.- 188 с.

4. Россомахин И. Н., Сафьянников И. А. // Проблемы развития малой энергетики Западной Сибири / Т. 1 , 2003. С. 242- 243.

5. Акулыиин А. И. Прогнозирование разработки нефтяных месторождений. М.: Недра, 1988. - 240 с.

6. Гончаров И. В. Геохимия нефтей Западной Сибири. — М.: Недра, 1987.181 с.

7. Конторович А. Э., Нестеров И. И., Салманов Ф. К. и др. Геология нефти и газа Западной Сибири. М.: Недра, 1975. - 680 е., ил.

8. Государственный баланс запасов нефти и газа (по состоянию на 01.01.2007)

9. Климова Г. Н., Литвак В. В., Яворский М. И. Перспективыэнергетического использования попутного нефтяного газа // Промышленная энергетика, 2002, №8. с. 2-4.

10. Ильина М. Н., Старшинов Д. М., Ильина Г.Ф. Использование попутного газа нефтяных месторождений: Труды VIII Международного симпозиума им. акад. М. А. Усова студентов и молодых ученых. — Томск: Изд-во ТПУ, 2004, с. 466- 469.

11. Смольянинова Н. М. и др. Нефти, газы и газовые конденсаты Томской области. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1978. - 233 е., ил.

12. Природокомплекс Томской области / Томский государственный университет. Томск, 1995. Т. 1: Геология и экология. - 1995. - 296 с.

13. Федецкий И. И., Лукьянец А. А. Топливно-энергетический баланс котельных Томской области на 2006 год // В инф.-аналит. бюллетени: Известия региональной энергетической комиссии Томской области, №02-03 февраль-март, 2006, с. 37 50.

14. Гухман Л. М. Подготовка газа северных газовых месторождений к дальнему транспорту. Л. : Недра, 1980. - 161 с., ил.

15. Катц Д. Л. Руководство по добыче, транспорту и переработке природного газа. М.: Недра, 1965. - 676 е., ил.

16. Рябцев Н. И. Природные и искусственный газы. М.: Изд-во лит-ры по строительству, 1967. - 326 е., ил.

17. Смирнов А. С. Сбор и подготовка нефтяного газа на промысле. М.: Недра, 1971.-254 е., ил.

18. Бараз В. И. Добыча нефтяного газа. М.: Недра. 1983. 204 с.

19. Гриценко А. И. и др. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. — М.: Недра, 1999. 473 с.

20. Крец В. Г., Лене Г. В. Основы нефтегазодобычи : учебное пособие / Томский политехнический университет. Томск: Изд-во ТГУ, 2000. — 219 с.

21. Коршак А. А., Шамазов А. М. Основы нефтегазового дела : учебник. 2-е изд., доп. и испр. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2002. - 544 е., ил.

22. Бекиров Т. М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов. М.: Недра, 1980. - 193 с.

23. Гужов А. И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа. — М.: Недра, 1973.-280 е., ил.

24. Росляков П. В., Закиров И. А. Нестехиометрическое сжигание природного газа и мазута на тепловых электростанциях. М.: Изд-во МЭИ, 2001.- 144 е., ил.

25. Спейшер В. А., Горбаненко А. Д. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 183 е., ил.

26. Жданова Н. В., Халиф A. JI. Осушка природных газов. Изд. 2, перераб. и доп. М.: Недра, 1975.- 160 с.

27. Требин Ф. А., Гриценко А. И. Изменение состава продукции газоконденсатных скважин с падением пластового давления. — М.: Нефтяное хозяйство, 1966, № 5, с. 39- 43.

28. Степанова Г. С., Выборное Н. М., Выборнова Я. И. Расчет фазовых равновесий углеводородных смесей газоконденсатных месторождений. М.: Недра, 1969. 65 е., ил.

29. Унгер Ф. Г. Фундаментальные аспекты химии нефти : Природа смол и асфальтенов. Новосибирск : Наука, 1995. - 192 с.34