Конденсат природного газа , также называемый сжиженным природным газом , представляет собой смесь углеводородных жидкостей низкой плотности, которые присутствуют в виде газообразных компонентов в сыром природном газе, добываемом на многих месторождениях природного газа . Некоторые виды газа в сыром природном газе будут конденсироваться в жидкое состояние, если температура понизится ниже температуры точки росы углеводородов при установленном давлении.
Конденсат природного газа также называется конденсатом , или газовым конденсатом , или иногда природным бензином , потому что он содержит углеводороды в диапазоне кипения бензина, и также упоминается сокращенным названием condy многими работниками газовых установок. Сырой природный газ, используемый для создания конденсата, может поступать из любого типа газовой скважины, такой как: [1] [2]
Существует множество источников конденсата, и каждый из них имеет свой собственный уникальный состав газового конденсата. В общем, газовый конденсат имеет удельный вес от 0,5 до 0,8 и состоит из углеводородов, таких как пропан , бутан , пентан и гексан . Соединения природного газа с более чем двумя атомами углерода существуют в виде жидкостей при температуре и давлении окружающей среды. [4] Пропан , бутан и изобутан являются жидкими при нормальных температурах только под давлением. Кроме того, конденсат может содержать: [5] [6] [7]
Существуют сотни различных конфигураций оборудования для отделения конденсата природного газа от сырого природного газа. Схематическая диаграмма потока справа изображает только одну из возможных конфигураций. [8]
Сырье из сырого природного газа из газовой скважины или группы скважин охлаждается для снижения температуры газа до уровня ниже точки росы углеводородов при давлении сырья. Это конденсирует большую часть углеводородов газового конденсата. Затем сырьевая смесь газа, жидкого конденсата и воды направляется в сепаратор высокого давления, где вода и сырой природный газ разделяются и удаляются. Если требуется повышение давления, сырой природный газ из сепаратора высокого давления направляется в главный газовый компрессор , который повышает давление газов до любого давления, необходимого для транспортировки газа по трубопроводу на завод по переработке сырого природного газа . Давление нагнетания главного газового компрессора будет зависеть от рабочего давления и расстояния до завода по переработке сырого природного газа и может потребовать многоступенчатого компрессора.
Газовый конденсат из сепаратора высокого давления протекает через дроссельный регулирующий клапан в сепаратор низкого давления. Снижение давления через регулирующий клапан приводит к частичному испарению конденсата, называемому мгновенным испарением . Сырой природный газ из сепаратора низкого давления направляется в «бустерный» компрессор, который повышает давление газа и направляет его через охладитель, а затем в основной газовый компрессор.
На заводе по переработке сырого природного газа газ будет обезвожен , и из него будут удалены кислые газы и другие примеси. Затем этан ( C
2), пропан ( С
3), бутаны ( C
4) и пентаны ( C
5) — а также углеводороды с более высокой молекулярной массой , называемые C 5+ — также будут удалены и восстановлены в качестве побочных продуктов.
Воду, удаляемую из сепараторов высокого и низкого давления, может потребоваться обработать для удаления сероводорода ( H
2S ) до того, как вода может быть утилизирована под землей или использована повторно каким-либо образом.
Часть сырого природного газа может быть повторно закачана в продуктивный пласт для поддержания пластового давления или для хранения до последующей прокладки трубопровода.
Конденсат природного газа, как правило, более огнеопасен и взрывоопасен, чем обычная сырая нефть. Работа в районах, где произошел выброс конденсата, опасна для экипажа из-за опасности взрывов, вытеснения кислорода и угрозы удушья и анестезии, которые могут произойти в течение нескольких человеческих вдохов. [9]
Поскольку конденсат обычно является жидким в условиях окружающей среды, а также имеет очень низкую вязкость, конденсат часто используется для разбавления высоковязких тяжелых нефтей , которые в противном случае не могут быть эффективно транспортированы по трубопроводам . В частности, конденсат часто смешивают с битумом из нефтяных песков для создания дилбита . В 2013 году возросшее использование конденсата в качестве разбавителя значительно увеличило его цену в некоторых регионах. [10]
Капельный газ , названный так потому, что его можно откачать со дна небольших камер (называемых капельницами ), иногда устанавливаемых в трубопроводах из газовых скважин, является другим названием конденсата природного газа, естественной формы бензина , получаемого как побочный продукт добычи природного газа. Он также известен как «конденсат», «природный бензин», «обсадной газ», «сырой газ», «белый газ» и «жидкое золото». [11] [12] Капельный газ определяется в Своде федеральных правил США как состоящий из углеводородов бутана , пентана и гексана . В установленных диапазонах дистилляции капельный газ может быть извлечен и использован для денатурации топливного спирта. [13] Капельный газ также используется в качестве очистителя и растворителя , а также в качестве топлива для фонарей и печей.
Некоторые ранние двигатели внутреннего сгорания — такие как первые типы, созданные Карлом Бенцем , и ранние авиационные двигатели братьев Райт — использовали природный бензин , который мог быть либо капельным газом, либо аналогичным рядом углеводородов, перегнанных из сырой нефти. Природный бензин имеет октановое число около 30–50, что достаточно для двигателей с низкой степенью сжатия начала 20 века. К 1930 году улучшенные двигатели и более высокие степени сжатия потребовали более высокооктанового, очищенного бензина для выработки мощности без детонации или стука.
Начиная с Великой депрессии , капельный газ использовался в качестве замены коммерческого бензина людьми в районах добычи нефти. «Во времена простых двигателей в автомобилях и сельскохозяйственных тракторах было обычным делом для любого, кто имел доступ к конденсатной скважине, заполнять свой бак „капельным“», — сообщает Историческое общество Оклахомы. Иногда это работало хорошо. «В других случаях это могло вызвать громовые обратные вспышки и облака дурно пахнущего дыма». [14]
Некоторые производители, такие как John Deere, производили сельскохозяйственные тракторы, специально предназначенные для работы на тяжелом, низкооктановом топливе, которое обычно называлось « дистиллят » или «тракторное топливо». [15] Другими названиями были тракторное испаряющееся масло (Великобритания) и «силовой керосин» (Австралия). Часто тракторы называли «всетопливными». [16] Самым важным фактором при сжигании тяжелого топлива в двигателе с искровым зажиганием является правильное испарение топлива. Тракторы, предназначенные для работы на этих видах топлива, обычно использовали «горячий» впускной воздушный коллектор, который позволял теплу выхлопных газов нагревать коллектор и карбюратор, способствуя испарению. Учитывая плохое испарение при низких температурах, всетопливные тракторы запускались на бензине, а затем переключались на тяжелое топливо. Они были оснащены небольшим бензобаком и большим топливным баком, оба из которых подводили топливо к общему клапану, подающему топливо в карбюратор.
Двигатель запускался на бензине, а затем трактор работал до тех пор, пока двигатель не прогревался достаточно для переключения. В этот момент топливный клапан поворачивался, чтобы переключить подачу топлива из бензобака в топливный бак, и тяжелое топливо поступало в карбюратор. Жалюзи или шторы обычно использовались для ограничения потока воздуха к радиатору, поддерживая двигатель достаточно горячим для эффективной работы. Температура охлаждающей жидкости в диапазоне 200 градусов по Фаренгейту была нормальной. Двухцилиндровые тракторы John Deere, работающие на всем топливе, хорошо работали на тяжелом топливе, поскольку их длинные ходы поршня, низкие обороты двигателя и низкие степени сжатия позволяли эффективно использовать топливо. Большинство из них также были оснащены термосифонными системами охлаждения, которые не использовали водяные насосы. Естественная конвекция позволяла воде течь вверх и из блока двигателя в верхнюю часть радиатора, где она охлаждалась и падала, продолжая цикл.
Автобиографический роман Вуди Гатри « Семена человека» начинается с того, что Вуди и его дядя Джефф пробуют природный газ из газопровода для получения капельного газа. Газ также упоминается в фильме Терренса Малика «Пустоши » . [17]
Газ капельного типа продавался на заправочных станциях и в хозяйственных магазинах Северной Америки до начала 1950-х годов. Белый газ, который продается сегодня, является похожим продуктом, но производится на нефтеперерабатывающих заводах с удаленным канцерогенным бензолом . [18]
В 1975 году отряд по борьбе с утечкой газа полиции штата Нью-Мексико — три человека в пикапах — начал патрулировать нефтяные и газовые месторождения, ловить воров и возвращать бочки с украденным газом. Отряд прекратил свою работу в 1987 году. [12]
Использование капельного газа в автомобилях и грузовиках теперь незаконно во многих штатах. Он также вреден для современных двигателей из-за своего низкого октанового числа, гораздо более высокой температуры сгорания, чем у бензина, и отсутствия присадок. Он имеет характерный запах при использовании в качестве топлива, что позволяло полиции иногда ловить людей, использующих капельный газ незаконно. [19] [15]
Последний момент, который следует рассмотреть, касается различия между очень легкими сортами конденсата из месторождений (которые включены в данные EIA по добыче нефти) и углеводородными газообразными жидкостями (HGL), которые добываются из устья скважины в виде газа, но преобразуются в жидкости при отделении от метана на заводе по переработке природного газа. Эти углеводороды включают этан, пропан, бутаны и углеводороды с пятью или более атомами углерода - называемые пентанами плюс, нафтой или заводским конденсатом. Заводской конденсат также может быть смешан с сырой нефтью, что изменит как распределение, так и общий объем нефти, получаемой нефтеперерабатывающими заводами.
