зачем горит факел при добыче газа
Утилизация попутного газа до электромагнитных помех
В чем проблема?
В принципе, в процессе сжигания попутного газа нет ничего зазорного. Я, как ярый сторонник истиной экологии, даже очень рад, что таким способом в планетарную биосистему возвращается углерод через эмиссию CO2. Куда хуже неконтролируемый выброс метана — чрезвычайно опасного парникового газа, который удерживается в атмосфере многие годы и не участвует в необходимых Планете биологических процессах. Метан надо сжигать! Конечно, сжигать его в простых факелах просто не по-хозяйски. Любое его полезное сжигание, например в когенераторе, для природы также полезно, ведь углекислый газ выделяется в том же объеме, но при этом можно получить в добавок электричество и тепло.
Сколько в России сжигается попутного газа?
Анализ технологий утилизации природного газа
Рассмотрим существующие технологии утилизации природного газа. Так, как это моя статья, поэтому выскажу свое мнение, что все они практически бесперспективны. Но все-же.
Закачка попутного газа обратно в Землю
Данную технологию пытаются внедрять некоторые нефтяные компании. Этот метод позволяет повысить внутрипластовое давление, что увеличивает выход нефти из скважины. Но это до поры до времени. Все это больше от безысходности, так как Правительство собирается существенно (в десятки раз) поднять штрафы за сжигание газа. При этом технология требует сложного оборудования, которое в России не производится. Импортное оборудование очень дорого, и требует дополнительной квалификации персонала. Также к недостаткам можно отнести то, что данный метод не применим для малых и разбросанных по большой территории скважин и может быть как-то эффективно применен только на очень крупных месторождениях.
Подача попутного газа в газовые трубопроводы
Казалось бы, нет ничего проще попутный газ закачивать в газовые трубопроводы. Однако газовая труба проложена не везде, да и Газпром предъявляет очень жесткие требования к его очистке. Действительно, газ требуется разделить на фракции, осушить его (используется метанол) и тем самым подготовить его на ввод в магистраль. Еще не известно, что дороже — платить штрафы за сжигание или очищать газ по требованием газовиков. При этом цена газа полностью подготовленного к закачке не превышает 20-30 долларов за 1000 м3, что само по себе очень невыгодно, да и эмоционально не комфортно, так как ваш же газ будет продан минимум в десять раз дороже. Ну это эмоции, но все-же…
Получение электрической и тепловой энергии
С этим на месторождении проблем нет. Все залито светом, всем тепло. Только вот промышленное получение электроэнергии бессмыслено. Как его передавать потребителям? Даже если имеются рядом ЛЭП, это не решит проблемы. Электроэнергетика и добыча нефти очень разные вещи. Состыковать в промышленном масштабе их очень сложно.
Получение жидких моторных топлив
Попутный газ и достаточное количество энергии — и вот решение проблемы! Синтезировать жидкое моторное топливо. Однако, эта технология требует очень серьезного оборудования химического синтеза. Более того, для промышленного синтеза требуется дополнительные расходные вещества. Но это не решает главной задачи — куда девать полученное вещество? Вопрос транспортировки остается открытым. В целом технология получается дорогая и не рентабельная.
Существует ещё ряд технологий (получение газового конденсата, гидрида метана и т.д.), которые также не решают принципиально проблему утилизации газа. Необходимы новые оригинальные подходы и технологии, которые позволят взглянуть на проблему с другой точки зрения. Попытаемся их проанализировать.
Поиск оригинальных технологий утилизации природного газа. Мозговой штурм
1. Транспортировать не выгодно.
2. Сжигать накладно. Штрафы, экологи, да и не безопасно.
С этими входящими данными была сформулирована задача предложить оригинальную технологию утилизации попутного газа для четырех групп студентов одного из технических вузов Томска (5 человек 4-го курса в каждой группе). Мозговой штурм проводился 1 час. Представить требовалось только одну идею.
Итоги штурма были такие. В первой группе предложили получать сажу для химических производств и получения резины, вторая — синтезировать алмазы, так как много энергии и алмазы легко вывести на материк как очень дорогое сырье, а третья группа предложила производить гидрид метана, создавая озера твердого метана для будущих поколений.
Нестандартную технологию предложили участники четвертой группы. Суть их идеи — разворачивание на месторождениях специальных контейнеров, которые укомплектованы генераторами электричества, работающими на газе или топливными элементами, а также мощными импульсными магнетронами, способными формировать микроволновое излучение и направленными антенными устройствами. Такие установки по мнению студентов могли бы быть сконфигурированы в сеть, которая могла бы обеспечить оригинальную систему связи, а так-же быть источниками сверх мощных электронных помех для обеспечения стратегической безопасности России. Также в характеристике таких модулей ребята заложили функцию сбора метеорологических данных и передачи этой информации на спутники. Во время презентации также прозвучала идея утилизировать попутный газ в виде накачки мощных лазеров и передавать в окнах прозрачности атмосферы эту энергию на спутник, который мог бы перенаправить эту энергию в необходимое место, но в последствие от этой идеи они отказались.
Действительно, если уж ничего кроме сжигания в факелах на месторождении не придумано, не утилизировать ли его до электромагнитных помех? А может у вас, дорогие читатели, есть идеи, как решить эту задачу? Тогда прошу комментировать.
Часть материалов поста взято из этого видео.
Всем хорошего дня!
Если факел горит, значит предприятие работает в штатном режиме
Современные технологии, внедряемые на перерабатывающих предприятиях, меняют не только облик заводов, культуру производства и выпускаемый продукт, но и наше представление о принципах его работы и том влиянии, которое оказывает современный, в технологическом смысле слова, НПЗ на экологию. Профессор В.М. Капустин развенчивает мифы о «грязных» производствах.
— Начну с того, что время, когда считали нефтепереработку и нефтехимию «грязными» производствами, давно прошло. Сегодня на предприятиях сделано практически все, чтобы те отходы, которые образовались в процессе производства – какие-то побочные продукты – возвращались обратно в цикл, а не проходили бы дальше по водным артериям и в атмосферу.
Говоря о чистоте атмосферного воздуха над территориями нефтехимических предприятий, нужно отметить, что на сегодняшний день, как правило, предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) не превышают установленные нормативы. У нас есть целый ряд примеров в России, когда в одном городе находится сразу несколько нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, и несмотря на это, ПДК ниже нормы. В целом должен отметить, что сегодня выбросы от нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий в десятки раз меньше, чем это было на стадии зарождения отрасли. Все это благодаря тому, что произошел переход на полностью замкнутый цикл производства.
— А как обстоят дела в России? Можем ли мы равняться в этом плане на европейские страны?
— Если говорить о нефтехимических предприятиях в России, то есть, конечно, устаревшие производства, но они сегодня, как правило, или закрываются или модернизируются. Тем не менее есть уже примеры абсолютно современных предприятий у нас в стране, которые ничуть не уступают европейским или американским.
На самом деле подытоживая, можно сказать, что, если факел горит, значит предприятие работает в штатном режиме – никакой угрозы для жизни и здоровью людей он не представляет.
— А что Вы скажете о безопасности самих пластиков? Насколько они экологичны по сравнению с другими материалами?
Пластики, безусловно, более экологичны, чем другие материалы такие как, например, алюминий или бумага. Они используются практически всей нашей цивилизацией. Сегодня трудно представить, как бы без них летали самолеты, ездили автомобили, как бы мы обходились без них в быту.
Keywords: oil refinery, flare gas, ecology, modern technologies, concentration of harmful substances in the atmosphere
На промышленных предприятиях факельные трубы в основном используются для сжигания горючего газа, выделяемого предохранительными клапанами при незапланированном повышении давления в заводском оборудовании. Во время запуска или остановки завода или его частичного запуска они также часто используются для планового сжигания газов в течение относительно коротких периодов времени.
СОДЕРЖАНИЕ
Общая факельная система на промышленных предприятиях
Когда оборудование промышленного предприятия находится под избыточным давлением, предохранительный клапан является важным предохранительным устройством, которое автоматически выпускает газы, а иногда и жидкости. Эти предохранительные клапаны требуются кодексами и стандартами промышленных образцов, а также законом.
Выброшенные газы и жидкости направляются через большие трубопроводные системы, называемые факельными коллекторами, к вертикальному приподнятому факелу. Выброшенные газы сжигаются на выходе из факельных труб. Размер и яркость образующегося пламени зависит от скорости потока горючего материала в джоулях в час (или британских тепловых единицах в час).
Большинство факелов промышленных предприятий имеют парожидкостный сепаратор (также известный как выталкивающий барабан) перед факелом для удаления любых больших количеств жидкости, которая может сопровождать сбрасываемые газы.
Приведенная рядом блок-схема изображает типичные компоненты всей промышленной системы факельной трубы:
На схеме показан кончик раструба. Наконечник раструба может иметь несколько конфигураций:
Высота факельной трубы
Наземные факелы
Наземные ракеты предназначены для того, чтобы скрыть пламя от глаз и уменьшить тепловое излучение и шум. Они представляют собой стальной ящик или цилиндр, футерованный огнеупорным материалом. Они открыты вверху и имеют отверстия вокруг основания, позволяющие поступать воздуху для горения. Они могут иметь набор из нескольких наконечников факела, чтобы обеспечить возможность регулирования и распространения пламени по поперечному сечению факела. Они обычно используются на суше в экологически уязвимых районах и на море на плавучих установках для хранения и отгрузки продукции (FPSO).
Факелы для добычи сырой нефти
Биогазовые факелы
Есть два типа газовых факелов, используемых для контроля биогаза, открытые и закрытые. Открытые факелы горят при более низкой температуре, менее 1000 ° C и, как правило, дешевле, чем закрытые факелы, которые горят при более высокой температуре горения, и обычно поставляются в соответствии с конкретным временем пребывания 0,3 с в дымоходе, чтобы гарантировать полное разрушение токсичные элементы, содержащиеся в биогазе. Спецификация факела обычно требует, чтобы закрытые факелы работали при> 1000 ° C и Неблагоприятные последствия для здоровья
Воздействие на окружающую среду
Вспышка может повлиять на дикую природу, привлекая к огню птиц и насекомых. Примерно 7500 перелетных певчих птиц были привлечены и убиты факелом на терминале сжиженного природного газа в Сент-Джоне, Нью-Брансуик, Канада, 13 сентября 2013 года. Подобные инциденты произошли на факелах на морских нефтегазовых установках. Известно, что бабочек привлекает свет. В брошюре, опубликованной секретариатом Конвенции о биологическом разнообразии с описанием Глобальной таксономической инициативы, описывается ситуация, когда «систематик, работающий в тропическом лесу, заметил, что газовая факельная установка на нефтеперерабатывающем заводе привлекала и убивала сотни этих [ястребов или сфинксов] моль. За те месяцы и годы, в течение которых завод работал, должно быть погибло огромное количество бабочек, что говорит о том, что растения нельзя опылять на большой площади леса «.
Катастрофа в Бхопале иллюстрирует последствия отказа от сжигания улетучивающегося метилизоцианатного газа. Газ был выпущен из резервуара с избыточным давлением в отдельно стоящую факельную башню с помощью предохранительного клапана и затопил прилегающую территорию.
Что горит при добыче нефти?
Обязательным спутником каждой нефтяной вышки является горящий факел огня на высокой трубе. При виде такого зрелища возникает вопрос о том, связано ли это с процессом добычи, либо в данном случае возникла аварийная ситуация? Для того чтобы разобраться, стоит узнать, что именно горит на нефтяной вышке? И почему это происходит?
Известно, что газовый факел – это горящий огонь на местах добычи нефти. Нередко в процессе нефтедобычи наряду с самой нефтью поступает ещё и большой объём сопутствующих горючих газов из недр земли. По причине того, что нестабильны как давление, так и объёмы подачи газа, чаще отсутствует возможность хранить его и консервировать в условиях добычи нефти. А так как получаемая газовая смесь неоднородна, и для дальнейшего её использования требуется дополнительная очистка, было решено, что правильнее будет сразу после выхода на поверхность сжигать поступающий газ. Данная мера была вызвана исходя из целого ряда соображений. Во – первых, необходимо отметить, что затратным и неэффективным является сам процесс сбора, переработки и консервации поступающего газа. Исходя из соображений безопасности, вовремя необходимо сжигать сопутствующие газы потому, что они могут быть тяжелее воздуха, а поэтому скапливаться на уровне земли. При этом возникает угроза образования взрывоопасного облака. Важно то, что при сжигании сопутствующих газов стабилизируется давление в скважине, что способствует значительному снижению риска возможности возникновения различных аварийных ситуаций.
На предприятиях, занимающихся переработкой сырой нефти и хранением топливных запасов, также можно видеть нефтяные факелы. Дело в том, что там неэффективные для дальнейшего использования газы также сжигаются.
Недостатком сжигания газов является загрязнение атмосферы выбросами парниковых газов, продуктами сгорания сажи. Также жители окрестных районов, находящихся неподалёку перерабатывающих либо добывающих предприятий, сталкиваются с повышением шума, что в определённой степени мешает им в повседневной жизни. Поэму учёными разрабатываются такие методы утилизации сопутствующих газов, при которых не потребуется их атмосферное сжигание.
Гидравлический резак для удаления нефтяного кокса из реакторов установок замедленного коксования используются для удаления нефтяного кокса из реакторов установок замедленного коксования. Читайте про гидрорезак гру-6д по ссылке.
Экология газового факела
Дожимная насосная газостанция на Приобском нефтегазовом месторождении.
Фото РИА Новости
Факелы, в которых сгорает попутный нефтяной газ (ПНГ), являются привычным элементом природно-антропогенного ландшафта, формирующегося в местах добычи нефти. Только в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре (ХМАО), где из недр извлекается почти 60% российской нефти, таких факелов насчитывается более тысячи. Из космоса же небо над ХМАО выглядит угрожающе красивым и имеющим красноватый оттенок. Именно угрожающе, поскольку последствия горения ПНГ для природной среды и населения весьма неблагоприятны.
Структура газовой «горелки»
При сжигании ПНГ на факеле, особенно при нарушении оптимальных режимов горения, происходит выброс в атмосферный воздух разнообразных загрязняющих веществ, среди которых – суперэкотоксиканты типа полихлорированных дибенздиоксинов, канцерогенные полиароматические соединения и соли различных металлов. Доминируют же в выбросах углеводороды, монооксид углерода, сажа, диоксид серы, оксиды азота. Расчеты показывают, что, например, ежегодное поступление оксидов азота при сгорании 15 куб. м ПНГ должно составлять около 20 тыс. тонн. Для диоксида серы этот показатель превышает 200 тонн.
В ПНГ, поступающем на факел, можно обнаружить практически все органические и неорганические соединения, которые присутствуют в сырой нефти и пластовых водах, и в результате в шлейфах, например, Самотлорского месторождения есть соли железа, марганца, магния, свинца, ртути, хрома, никеля, титана, алюминия, меди, бария и ряда других металлов.
Продукты сгорания ПНГ могут достигать высоты не менее 600 м, распространяясь в дальнейшем на большие расстояния. Такой компонент аэрозоля, как сульфаты, могут мигрировать в атмосфере в течение приблизительно 40 дней после выброса. При этом около 40% их выпадает вблизи факела, около 30% – на расстоянии нескольких сотен километров от источника и оставшиеся 20% – на расстоянии от тысяч до десятков тысяч километров.
Даже при относительно слабом ветре значимые концентрации углеводородов, аммиака и монооксида углерода обнаруживаются на расстоянии до 15 км от факела, сероводорода – до 10 км, оксидов азота – до 3 км.
В наибольшей степени влияние загрязняющих веществ ощущается, естественно, вблизи горящих факелов. Так, в результате поступления в атмосферу Нижневартовска оксидов азота над городом в теплое время на высоте около 400 м образуется «озоновая дыра». Зоны повышенного аэрозольного загрязнения (от 2 до 10 ПДК) формируются вблизи промышленных центров ХМАО, таких как, например, город Мегион и поселок Высокий.
Горение ПНГ вызывает также локальные изменения климата, например образование кучевых облаков в 1–2 балла высотой 200–300 м и ослабление инсоляции.
Снижение инсоляции и устойчиво высокие концентрации загрязняющих веществ в атмосфере неблагоприятно влияют на здоровье жителей населенных пунктов, расположенных в зоне влияния горящих факелов. Так, известно, что заболеваемость населения Среднего Приобья приблизительно на 40% выше, чем в среднем по России, а уровень онкологических заболеваний выше в три раза. Кстати, у мышевидных грызунов, обитающих вблизи факелов, злокачественные опухоли встречаются значительно чаще, чем у таких же животных, чьи места обитания находятся вдали от подобных объектов.
При горении ПНГ интенсивному тепловому и химическому воздействию подвергаются почвенный покров и растительность, причем результат этого воздействия ощущается по разным данным на расстоянии от нескольких сотен метров до нескольких километров. В зависимости от мощности факела на расстоянии от 50 до 150 м происходит выжигание органического вещества почвы и соответственно почвенной флоры и фауны, грунт прокаливается до превращения в пылящий бесструктурный песок или спекшийся суглинок. Дефолиация и значительное угнетение растительности в зависимости от местных условий наблюдается на расстоянии от 400 до 800 м.
В результате выбросов горящих фракций нефти, присутствующей в ПНГ, возникают лесные пожары, охватывающие площади в десятки гектаров, при которых погибают животные, птицы и насекомые. Выбросы «капельной» нефти и выпадение аэрозольных компонентов приводят к загрязнению прифакельной территории углеводородами, сульфатами, нитратами, сажей, полиароматическими углеводородами, 3,3-бензпиреном, диоксинами и тяжелыми металлами. При этом концентрации полиароматических углеводородов и 3,4-бензпирена могут составлять от 10 до 20 ПДК, а содержание нитратов и сульфатов в десятки раз превышать фоновые концентрации даже на расстоянии 600–800 м от факела.
Весьма приблизительная оценка площади нарушенных земель и пострадавших в той или иной степени древесных насаждений в результате функционирования факельных устройств на всех нефтяных месторождениях России дает величину порядка 100 тыс. га. При этом можно процитировать главного научного сотрудника Института леса им. В.Н.Сукачева СО РАН В.Н.Седыха: «Сейчас никто не может сказать, какое количество нарушенных земель в действительности присутствует в районах нефтегазодобычи. Информация подобного рода в нефтегазодобывающих компаниях (если она имеется) является закрытой, а государственные учреждения до сих пор не пытались и не пытаются получить подобные сведения».
Отдавая себе отчет в большой неточности эколого-экономических оценок последствий сжигания ПНГ на факелах, попробуем получить хотя бы приблизительные цифры, характеризующие эту проблему. В соответствии с нормативами платежей за воздействие на окружающую среду, введенными постановлениями правительства Российской Федерации № 344 от 12 июня 2003 года и № 410 от 1 июля 2005 года, и исходя из того, что на факелах сгорает 15 млрд. куб. м ПНГ, в котором содержится около 80% метана, в целом нефтедобывающие предприятия должны платить за факельные выбросы загрязняющих веществ приблизительно 0,7 млрд. руб.
По коммерческим данным нефтедобывающих компаний затраты на реабилитацию земель, загрязненных нефтепродуктами и другими химическими веществами, в зависимости от характера почвы, степени и вида загрязнений и вида применяемых технологий, составляют от 0,3 до 1,3 млн. руб. за гектар. Отсюда следует, что затраты на реабилитацию территорий общей площадью 100 тыс. га должны варьировать в интервале от 30 до 130 млрд. руб.
Оценка ущерба лесному хозяйству в предположении, что безвозвратные потери древесины уже составили около 2,5 млн. куб. м, а аукционная цена обезличенного кубометра древесины варьирует в интервале от 100 до 200 руб., приводит к величине потерь около 0,4 млрд. руб. Дополнительно ежегодно теряется от 25 до 100 тыс. куб. м обезличенной древесины, стоимость которой составляет от 2,5 до 20 млн. руб.
Можно оценить, наконец, условные потери от неиспользования механизмов гибкости Киотского протокола. При объемах выбросов парниковых газов, сопровождающих горение ПНГ, 80–100 млн. тонн в СО2-эквиваленте и рыночной стоимости тонны – 10 евро – реализация мероприятий по предотвращению этих выбросов могли бы привлечь иностранные инвестиции в размере до 50 млрд. руб. в год.
К сожалению, практически нет данных, которые позволили бы оценить, даже приблизительно, ущерб поверхностным и подземным водам, животному миру и здоровью населения, объектам промышленной и жилой инфраструктуры, негативный вклад в изменение климата. Но даже при их отсутствии можно утверждать, что общий счет идет на сотни миллиардов рублей, что, кстати, никак не компенсируется потенциальными платежами за негативное воздействие в размере 0,7 млрд. руб.