W ramach projektu ERA.Net RUS Plus pt.: „Techniczna i ekonomiczna ocena nowej technologii utylizacji gazu naftowego w specyficznych warunkach północnej Rosji”, IChPW przedstawiło propozycje utylizacji gazu naftowego APG.

Gaz naftowy (zwany również rafineryjnym) jest formą gazu ziemnego, który powstaje w wyniku odgazowania złoża ropy naftowej. Znajduje się on w formie rozpuszczonej w złożu ropy lub w stanie wolnym ponad lustrem ropy – tzw. „czapa gazowa”. Z uwagi na uwarunkowania geograficzne, głównie dużą odległość od punktu wydobycia do zakładu przeróbki, oraz stosunkowo nieduże ilości gazu naftowego wydobywanego z jednego szybu, gaz naftowy (APG – z ang. Associated Pertoleum Gas) najczęściej jest poddawany spaleniu na pochodni.

Skład gazu naftowego i jego właściwości zależą od złoża, z którego jest pozyskiwany. Składnikami APG są głównie węglowodory (przede wszystkim CH4 – ok. 60-80% obj.), CO2, para wodna, związki siarki i śladowe ilości innych substancji. Złoża ropy różnią się stopniem nasycenia gazem. W zależności od obszaru, w którym usytuowane jest złoże ropy wydobyciu 1 tony ropy towarzyszy uwolnienie się od 25 do 800 m sześciennych gazu. Bank Światowy szacuje, że ponad 150 miliardów metrów sześciennych gazu rocznie jest uwalniane do atmosfery poprzez emisję bezpośrednią lub jego spalenie. W samej Rosji uzyskuje się ok. 60 mld metrów sześciennych APG, z czego 26 mld zużywane jest w procesie wydobywania ropy naftowej, ok. 14 mld spalane jest w pochodniach a reszta jest tracona w wyniku emisji do atmosfery. Takie marnotrawstwo tego gazu jest nie tylko nieracjonalne, ale i szkodliwe, gdyż metan ma ponad dwudziestokrotnie większy potencjał tworzenia efektu cieplarnianego niż ditlenek węgla (Global Warming Potential, GWP = 28 wg IPCC, 5th Assessment Report, 2014).

Na rysunku przedstawiono ogólny schemat blokowy układu przerobu gazu naftowego do produktów ciekłych. W ramach przeprowadzonych prac dokonano wyboru i analizy 4 układów technologicznych produkcji substancji chemicznych przy wykorzystaniu gazu naftowego (APG). Układy technologiczne różniły się sposobem konwersji oczyszczonego gazu naftowego (termiczny reforming tlenowy (POX), katalityczny reforming tlenowy (CPOX), reforming autotermiczny (ATR)) i produktem końcowym (metanol, produkty syntezy Fischera-Tropscha (F-T)). Dla każdego z analizowanych przypadków przeprowadzono obliczenia parametrów głównych strumieni procesowych,  wyznaczono bilanse masowe i energetyczne oraz dokonano analizy finansowej.

Przeprowadzone obliczenia symulacyjne wskazały, że największą produkcją jednostkową, przy najniższej względnej emisji CO2, charakteryzował się układ syntezy metanolu. Wśród wariantów technologicznych wytwarzania produktów F-T najlepszą efektywność produkcji uzyskano dla opcji reformingu autotermicznego (ATR). Natomiast analiza finansowa wykazała, że zdecydowanie najbardziej efektywnym finansowo rozwiązaniem był układ produkcji metanolu poprzez termiczny reforming tlenowy (POX).

Więcej informacji na ten temat znaleźć można w artykule: J. Bigda, T. Billig, J. Popowicz, T. Chmielniak, Analiza ekonomiczna wybranych technologii produkcji metanolu i paliw ciekłych z gazu naftowego, Przemysł Chemiczny, 99, 6, p. 882-887,  2020.