Ťažba a ťažba ropy a plynu

Ťažba zemného plynu

Zemný plyn sa vyskytuje vo vonkajšej vrstve zemskej kôry, teda v litosfére. Vznikol v dôsledku premien organických látok za rôznych tlakových a teplotných podmienok, ktoré prebiehajú už mnoho miliónov rokov. Zemný plyn pozostáva hlavne z metánu (CH ₄ ) a jeho homológov (C ₃ – C ₄ ) . Jeho zloženie je silne závislé od typu ložiska, z ktorého sa ťaží. Samozrejme, zemný plyn okrem metánu a jeho homológov obsahuje aj množstvo nežiaducich zložiek, akými sú dusík, voda, sírovodík či oxid uhličitý. V prírodných podmienkach môže plyn sprevádzať ropu alebo sa môže vyskytovať samostatne. Vyskytuje sa hlavne v dvoch formách: ako plyn voľne rozpustený vo vode alebo oleji, alebo vo forme absorbovanej v horninách alebo uhlí.

Plyn vyrábaný priemyselnými metódami

Pomocou priemyselných metód možno získať niekoľko druhov plynov:

a) Kvapalné plyny – ľudovo označované ako LPG (Liquefied Petroleum Gas). Ich hlavnými zložkami sú propán (C ₃ H ₈ ), bután a izobután (C ₄ H ₁₀ ). Získavajú sa najmä stabilizáciou surového benzínu, ropy alebo spracovaním rafinérskych plynov z procesov reformovania, krakovania a pyrolýzy. b) Splyn – získava sa v podmienkach nízko a strednoteplotnej karbonizácie uhlia. c) Uhoľný plyn – vyrába sa v procese vysokoteplotného odplyňovania uhlia. d) Plyn zo splyňovania uhlia – získava sa pôsobením na hnedé uhlie alebo čierne uhlie so zmesou vodnej pary a kyslíka pri teplotách nad 900°C. Jeho zloženie závisí od použitej technológie splyňovania. Najdôležitejším ekonomickým faktorom je produkcia zmesi CO a H ₂ (tzv. syngas).

Použitie a výhody plynových palív

Plynové palivá majú množstvo výhod. Vyznačujú sa predovšetkým vysokou energetickou účinnosťou. Okrem toho poskytujú konštantnú teplotu spaľovania, nevyžadujú skladovanie pre užívateľa a horia bez dymu (bez popola a emisií oxidov síry). Zemný plyn je cenným nosičom energie a dôležitou surovinou v priemysle: chemickom (výroba syngasu), energetike (piestové spaľovacie motory, plynové turbíny, generátory), stavebníctve (výroba skla, cementu a stavebnej keramiky) a hutníctve (vykurovanie). pece).

Ťažba ropy

Výber miesta pre nové ropné pole je veľmi komplikovaný a nákladný proces. Začína sa vykonávaním seizmických prieskumov za účelom hľadania vhodných geologických štruktúr, ktoré môžu vytvárať ložiská ropy. Na tento účel sa používajú dve výskumné metódy. Prvá zahŕňa vykonávanie podzemných výbuchov v blízkosti ložiska a pozorovanie seizmických reakcií, ktoré vám umožňujú získať informácie o jeho polohe a veľkosti. Druhou metódou je získať tieto údaje z prirodzene sa vyskytujúcich seizmických vĺn.

Prvou fázou ťažby ropy je vyvŕtanie hlbokej diery do zeme. Ďalej sa do vyvŕtaného otvoru vloží plášť (oceľová rúrka), ktorý zaisťuje stabilitu celej konštrukcie. V ďalšom štádiu sa vytvorí viac otvorov, aby sa umožnil zvýšený prietok vyťaženej ropy. Na rozpustenie škodlivín vo vŕtanej studni sa často používa kyselina chlorovodíková , ktorá účinne okysľuje karbonátové a vápenné útvary a odstraňuje usadeniny vodného kameňa, hrdze a karbonitu. Kyselina chlorovodíková sa tiež používa na odstránenie zvyškov cementu zostávajúceho po procese vŕtania. V ďalšej fáze je na vrchole studne umiestnená špeciálna inštalácia, ktorá sa niekedy nazýva "vianočný stromček". Ide o súpravu kombinovaných ventilov, potrubí a armatúr, ktoré sú určené na reguláciu tlaku a prietoku ropy a plynu. Po pripojení celej aparatúry nastáva fáza primárnej obnovy. Na ťažbu ropy v tomto procese sa používa mnoho prírodných mechanizmov, napríklad gravitačná drenáž. Výťažnosť v primárnom štádiu zvyčajne nepresahuje 15 %. Pri ďalšej ťažbe podzemný tlak klesá a stáva sa nedostatočným na to, aby naďalej vytláčal ropu na povrch. V tomto bode začína sekundárny krok obnovy. Existuje mnoho techník na sekundárne získavanie ropy. Zvyčajne zahŕňajú dodávku vonkajšej energie do ložiska vstrekovaním tekutín (napr. vody) alebo plynov (napr. vzduchu, oxidu uhličitého) na zvýšenie tlaku v podzemí. Priemerná miera výťažnosti po primárnych a sekundárnych operáciách získavania ropy zvyčajne nepresahuje 45 %. Posledným stupňom extrakčného procesu je takzvané získavanie tretieho rádu, ktoré je možné získať rôznymi technikami. Prvý z nich znižuje viskozitu oleja tepelným ohrevom. Druhým je vstrekovanie plynu do ložiska (vstreknutie oxidu uhličitého). Posledný spôsob sa nazýva chemické záplavy. Spočívajú v zmiešaní hustých nerozpustných polymérov s vodou a ich vstreknutí pod zem. Terciárna ťažba umožňuje dodatočných 15 %produkcie ropy z ložiska. Vzhľadom na končiace sa zásoby zemných ložísk ropy sa začalo hľadanie jej zdrojov pod morským dnom. Na tento účel sa budujú vrtné plošiny, čo je komplikovaný, nákladný a časovo náročný proces – výstavba ťažobnej plošiny zvyčajne trvá 2 roky. Môžu byť pripevnené natrvalo ku dnu (hĺbka až 90 m) alebo unášané na špeciálnych plavákoch, upevnených kotviacim systémom. Pobrežné vrtné plošiny sú zvyčajne napojené na sieť niekoľkých desiatok vrtov, ktoré ťažia ropu v pórovitých horninách. Okrem ťažby ropy na vrtnej plošine sa oddeľuje aj od plynu. Takto získaná surovina sa dopravuje potrubným systémom do rafinérie alebo do ťažobného a prekládkového plavidla. Potom sa ropa a plyn posielajú do tankera, ktorý ju prepravuje na breh. Množstvo vyťaženej ropy samozrejme nezávisí len od použitých vrtných techník. Kľúčovými faktormi sú v tomto prípade geologické aspekty, ako je priepustnosť hornín, sila prírodných pohonov, pórovitosť ložiska či viskozita samotnej ropy.

Spracovanie ropy

Vyťažená ropa sa spracováva v rafinériách na palivá, oleje, mazivá, asfalty a iné produkty. Ropa sa najčastejšie delí na frakcie bez chemickej zmeny jej zložiek. Takto sa získajú rafinérske plyny prchavé pri izbovej teplote, petroléter s bodom varu 35-60°C, ľahký a ťažký benzín, petrolej, nafta s rôznymi bodmi varu a mazut (teda zvyšok s bodom varu nad 350°C). ) sa získajú. Surová ropa prechádza rôznymi procesmi, ako napr.

a) Krakovanie – spočíva v rozklade dlhých alifatických uhľovodíkov nachádzajúcich sa v ťažkých mazutových a ropných frakciách na zlúčeniny s kratšími reťazcami, ktoré sa nachádzajú v benzíne a nafte. Okrem alifatických uhľovodíkov s krátkym reťazcom v procese vzniká aj metán, LPG, nenasýtené uhľovodíky a koks. Praskanie môže byť iniciované tepelnými, katalytickými alebo radiačnými metódami. b) Reformovanie – ide o proces aplikovaný na ľahké ropné frakcie alebo produkty získané krakovaním s cieľom získať palivá s vysokým oktánovým číslom. Proces sa uskutočňuje v prítomnosti vodíka s použitím veľmi drahých platinových katalyzátorov. Proces reformovania produkuje vodík, rafinérsky plyn, LPG, ako aj izobután a n-bután. c) Destilácia – je zameraná na rozdelenie ropy na frakcie vriace v rôznych teplotných rozsahoch. Vďaka tomuto procesu sa získavajú základné frakcie ako: suchý a vlhký plyn, ľahký a ťažký benzín, petrolej, nafta, mazut a gudron. d) Alkylácia – ide o reakciu olefínov s izobutánom, ktorej výsledkom je vznik izoparafínov s vyššou molekulovou hmotnosťou a oktánovým číslom. V procese alkylácie môže byť ako katalyzátor použitá kyselina sírová . e) Pyrolýza – degradačný proces uskutočňovaný bez kyslíka pri veľmi vysokých teplotách. Používa sa na rozklad ťažkých ropných frakcií na pyrolytický benzín, oleje a decht.

Ponuka PCC Group pre ťažobný priemysel

Pre zlepšenie ťažby ropy a jej spracovania má kľúčový význam používanie rôznych chemikálií. Natronový lúh sa používa pri rafinácii ropy, minerálnych olejov, smoly a bitúmenu a pri ťažbe bridlicového plynu. Hydroxid sodný v skupine PCC sa vyrába procesom membránovej elektrolýzy a dodáva sa vo forme roztoku s koncentráciou cca. 50 %. Ďalšou aplikáciou hydroxidu sodného v ťažobnom priemysle je čistenie odpadových vôd a kvapalných koksovacích produktov.

Dôležitou skupinou produktov, ktoré majú veľké využitie pri ťažbe a výrobe ropy a plynu, sú povrchovo aktívne látky. Povrchovo aktívne látky znižujú medzipovrchové napätie medzi ropou a horninou. Tým sa znížia adhézne sily a z ropného poľa sa môže uvoľniť ďalší olej. Povrchovo aktívne látky sa tiež používajú ako prostriedok na zníženie ekologických škôd spôsobených vylúhovaním ropy a iných ropných látok. Možno ich použiť aj na čistenie nádrží a nádob potrebných na prepravu vyťaženej suroviny.

Jednou z najdôležitejších skupín povrchovo aktívnych látok používaných v čistiacich prostriedkoch sú alkylétersulfáty, ktoré ponúka skupina PCC v sérii SULFOROKAnol . Tieto produkty budú vďaka svojmu aniónovému charakteru dobre fungovať vo formuláciách s inými aniónovými, neiónovými a amfotérnymi povrchovo aktívnymi látkami. Ich umývacie, emulgačné a penivé vlastnosti ich robia užitočnými ako prísady do prípravkov, ktoré čistia rôzne povrchy. Alkylbenzénsulfónová kyselina (ABS) a jej soli, napr. ABSNa , majú tiež podobné využitie.Kyselina ABS/1 patrí do skupiny aniónových povrchovo aktívnych látok. Vďaka svojej rozpustnosti v rope môže byť prvkom pomocných látok používaných pri ťažbe a spracovaní ropy. Okrem toho sa kyselina ABS/1 vďaka svojim detergentným vlastnostiam používa na čistenie a odmasťovanie, napr. nádrží a lodí. Čistiace prostriedky používané v ropnom priemysle môžu zahŕňať aj produkty radu ROKAmid . Vyznačujú sa schopnosťou vytvárať hustú a stabilnú penu aj v malej koncentrácii. Produkty ROKAmid vďaka svojej tekutej forme výrazne uľahčujú všetky operácie súvisiace s ich skladovaním, prepravou a výdajom. Ďalšou skupinou produktov nevyhnutných v procesoch ťažby ropy a plynu sú emulgátory. Používajú sa pri priemyselných metódach odvodňovania a odsoľovania ropy. Tieto procesy sa spoliehajú na zahrievanie oleja s pridaním emulgátorov v zariadení nazývanom elektrodehydrátor. Takto zohriata zmes sa pretláča priestorom koncentrického elektródového systému. Kvapky vody sa deformujú, strácajú svoju záťaž a ľahšie sa navzájom spájajú, čím sa oddeľujú od oleja. Dehydratovaná a odsolená ropa sa môže podrobiť ďalšiemu spracovaniu. Ideálne ako emulgátory v priemyselných procesoch odvodňovania a odsoľovania sú produkty ROKAnol . Sú to neiónové povrchovo aktívne látky patriace do skupiny alkoxy-mastných alkoholov. Produkty ROKAnol je možné použiť vo veľmi širokom rozsahu teplôt, ako aj v kyslom, neutrálnom a mierne zásaditom prostredí. Môžu byť tiež súčasťou odmasťovacích čistiacich prostriedkov používaných v ropnom priemysle. Veľmi dobré emulgačné vlastnosti vykazujú aj etoxylované deriváty esterov sorbitanu, ako sú ROKwinol 60 a ROKwinol 80 . Tieto produkty môžu byť súčasťou vrtných kvapalín používaných pri výrobe ropy. Na druhej strane estery sorbitanu, ako ROKwin 60 a ROKwin 80 , možno použiť pri úniku ropných látok do vôd ako dispergačné činidlá.