Из чего в промышленности получают метан: Anti-DDoS Flood Protection and Firewall

Метан, Methane — Актуальные публикации на сайте компании «НИИ КМ»

Часто этот взрывоопасный газ называют «болотным». Всем известен его специфический запах, но на самом деле это — специальные добавки «с запахом газа», которые добавляются для того, чтобы его распознать. При сгорании он практически не оставляет вредных продуктов. Помимо всего прочего, этот газ довольно активно участвует в образовании всем известного парникового эффекта.

Метан — газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им. И уж если не для Титана, то для Марса биологические источники метана столь же вероятны, как и геологические. Метана много на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, где он возник как продукт химической переработки вещества протосолнечной туманности. На Земле он редок: его содержание в атмосфере нашей планеты — всего 1750 частей на миллиард по объему (ppbv).

Источники и получение метана

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Свойства метана

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горные выработки, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, на сортировочных установках. Так, при содержании в воздухе до 5–6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5–6% до 14–16% взрывается, свыше 16% может гореть при притоке кислорода извне.

Снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву. Кроме того, значительное увеличение концентрации метана в воздухе бывает причиной удушья (например, концентрации метана 43% соответствует 12% O₂).

Взрывное горение распространяется со скоростью 500—700 м/сек; давление газа при взрыве в замкнутом объёме равно 1 Мн/м². После контакта с источником тепла воспламенение метана происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных из-за присутствия метана (главным образом, угольные шахты), вводится т.н. газовый режим.

При 150-200 °С и давлении 30-90 атм метан окисляется до муравьиной кислоты.

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана— важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.  Важное производное метана — нитрометан.

Автомобильное топливо

Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Метан и парниковый эффект

Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана  росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.

Сейчас среднее содержание метана CH₄ в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO₂), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО₂. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO₂, паров воды, метана и некоторых других примесей  средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C.

Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

Как получают водород в промышленности: способы выделения

Водород считается одним из наиболее ценных видов сырья для синтеза аммиака и производства полимеров и нефтехимии. Он используется для получения твердых жиров из масел растительного происхождения. Из-за высокой химической активности вещество в чистом виде практически не встречается в природе. Основные источники для получения водорода в промышленности — метан, содержащийся в природном газе, и вода. Специалисты отмечают также перспективность разделения попутных газов коксового производства, которые на большинстве предприятий сжигаются.

Способы выделения водорода из соединений

Самые распространенные способы получения водорода в промышленности:

• паровая конверсия метана и его гомологов;
• газификация кокса;
• электролитическое разложение воды.

Особенности работы оборудования для получения водорода

Метановый конвертор

Оборудование для получения водорода в промышленности методом паровой конверсии имеет сложную конструкцию и компоновку. В его состав входят парогенератор, компрессорная станция, подогревающая установка, конверторы метана и угарного газа. Система подключена к подающей магистрали и потребителям. Извлечение водорода происходит при температуре до 1000° C под избыточным давлением и в присутствии катализатора. Перед этим сырье подогревается, очищается от серосодержащих примесей и перемешивается с водяным паром.

Восстановление водорода происходит в два этапа.

• После первой ступени конверсии продукт содержит до 10% метана, для разложения которого в смесь вводят атмосферный воздух.
• В конце процесса водород очищают от кислорода и оксидов углерода, а избыточное тепло направляют в котел-утилизатор для производства водяного пара.

Процесс полностью замкнут и энергетически независим, но требует применения сложных схем контроля. Несмотря на недостатки, большую часть водорода в промышленности получают как раз этим способом.

Установка газификации кокса

Технология заключается в пропускании перегретого водяного пара через слой кокса, каменного или бурого углей при температуре свыше 1000° C без доступа кислорода.Полученная смесь водорода и окиси углерода обрабатывается водяным паром. Один из наиболее перспективных способов применения продуктов газификации угля — сжигание на тепловых электростанциях, поскольку современные установки отчаются высокой производительностью, сравнительно низкой себестоимостью конечного продукта и способны работать в непрерывном режиме.

Электролизеры

При помощи электролитических установок водород получают как в промышленности, так и для коммерческого использования. На рынке присутствует оборудование разной производительности, а сырьем служит обычная вода. Установка представляет собой сосуд с раствором щелочи или средней соли, в который погружены два электрода. При пропускании постоянного тока на катоде выделяется водород. Вторичный продукт реакции — кислород — также используется для решения технологических задач. Доочистка позволяет получить на выходе технически и химически чистый водород. Электролизер с вспомогательным оборудованием для водоподготовки и осушения размещается на небольшой площади. Многие производители предлагают мобильные моноблочные и контейнерные установки.

Среди всех способов получения водорода в промышленности электролитический считается наиболее экологичным. Единственный его условный недостаток — зависимость от качества сети питания.

Читайте также

Азот в нефтяной промышленности

Получение кислорода в промышленности

Генераторы кислорода в медицине

Чиллеры — современные системы кондиционирования

У вас остались вопросы?

Оставьте заявку на бесплатную консультацию у наших менеджеров!

   

Нажимая кнопку, Вы даете согласие на обработку персональных данных.

Трекер метана 2020 – Анализ

IEA (2020), Methane Tracker 2020 , IEA, Paris https://www.iea.org/reports/methane-tracker-2020, лицензия: CC BY 4.0

• Поделиться в Твиттере Твиттер
• Поделиться на Facebook Facebook
• Поделиться в LinkedIn LinkedIn
• Поделиться по электронной почте Электронная почта
• Выложить в печать Распечатать

Нефть и природный газ будут частью энергетической системы на десятилетия вперед – даже при амбициозных усилиях по сокращению выбросов парниковых газов в соответствии с Парижским соглашением. Поэтому в рамках современных энергетических преобразований жизненно важно уменьшить непосредственное воздействие на окружающую среду, связанное с производством и потреблением этих видов топлива. Сокращение выбросов метана — это мощный и экономически эффективный способ действий, обеспечивающий важное дополнение к действиям по сокращению выбросов CO ₂ .

Обзор

Метан и изменение климата

Концентрация метана в атмосфере в настоящее время примерно в два с половиной раза превышает доиндустриальный уровень и неуклонно растет. Этот рост имеет важные последствия для изменения климата.

Оценки выбросов метана подвержены высокой степени неопределенности, но самая последняя всесторонняя оценка предполагает, что ежегодные глобальные выбросы метана составляют около 570 миллионов тонн (Мт). Сюда входят выбросы из природных источников (около 40 % выбросов) и выбросы, возникающие в результате деятельности человека (оставшиеся 60 % — известные как антропогенные выбросы).

Крупнейшим источником антропогенных выбросов метана является сельское хозяйство, на долю которого приходится около четверти общего объема, за которым следует энергетический сектор, включающий выбросы от угля, нефти, природного газа и биотоплива.

Источники выбросов метана

Открытьразвернуть

Метан имеет серьезные последствия для изменения климата, особенно в ближайшем будущем.

Две ключевые характеристики определяют воздействие различных парниковых газов на климат: продолжительность их пребывания в атмосфере и их способность поглощать энергию. Метан имеет гораздо более короткое время жизни в атмосфере, чем CO ₂  (около 12 лет по сравнению с веками для CO ₂ ), но это гораздо более мощный парниковый газ, поглощающий гораздо больше энергии, пока он существует в атмосфере.

Существуют различные способы объединения этих факторов для оценки влияния на глобальное потепление; наиболее распространенным является потенциал глобального потепления (GWP). Его можно использовать для выражения тонны выбросов парниковых газов в эквиваленте CO ₂  , чтобы получить единую меру общих выбросов парниковых газов (в CO ₂ -экв.).

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) указала ПГП для метана в диапазоне 84-87 при рассмотрении его воздействия в течение 20-летнего периода (ПГП

20 ) и в пределах 28-36 при рассмотрении его воздействия в течение 100-летнего периода. год (GWP ₁₀₀ ). Это означает, что одна тонна метана может считаться эквивалентной от 28 до 36 тонн CO ₂ , если рассматривать его воздействие в течение 100 лет.

Помимо воздействия на климат, метан также влияет на качество воздуха, поскольку он является компонентом образования приземного (тропосферного) озона, опасного загрязнителя воздуха.

Важно бороться со всеми источниками выбросов метана, возникающими в результате деятельности человека, но есть причины сосредоточить внимание на выбросах от нефтегазовых операций.

Во-первых, хотя выбросы также происходят от угля и биоэнергии, нефтегазовые операции, вероятно, являются крупнейшим источником выбросов в энергетическом секторе.

Во-вторых, наш анализ показывает четкие возможности для их экономичного сокращения. В отличие от CO ₂ , метан — основной компонент природного газа — имеет коммерческую ценность: дополнительный захваченный метан часто можно напрямую монетизировать, и это обычно проще в нефтегазовом секторе, чем где-либо еще в энергетическом секторе. Это означает, что сокращение выбросов может привести к экономической экономии или быть осуществлено с низкими затратами.

Прогнозы нашего сценария также предполагают, что нефть и, в частности, природный газ будут играть важную роль в энергетической системе в ближайшие десятилетия, даже при сильных сценариях декарбонизации, таких как Сценарий устойчивого развития МЭА.

Газ может играть важную вспомогательную роль в энергетическом переходе, заменяя более загрязняющие виды топлива; он также может предоставлять услуги, которые трудно обеспечить экономически эффективными альтернативами с низким уровнем выбросов углерода, такие как пиковое зимнее отопление, сезонное хранение или высокотемпературное тепло для промышленности. Однако для выполнения этой роли необходимо свести к минимуму неблагоприятные социальные и экологические последствия: центральное место в этом занимает немедленное и значительное сокращение выбросов метана.

Зачем фокусироваться на выбросах метана из нефти и газа?

Изменения средней глобальной интенсивности выбросов при добыче нефти и природного газа в Сценарии устойчивого развития, 2018-2030 гг.

Открытьразвернуть

Веский повод к действию

 World Energy Outlook подготовил подробные оценки выбросов метана от операций с нефтью и газом, которые составляют основу подробных данных, доступных в этом трекере метана. Мы также разработали первые в своем роде глобальные кривые предельных затрат на борьбу с выбросами метана. Эти кривые описывают потенциал сокращения, а также затраты и доходы от мер по сокращению выбросов метана в глобальном масштабе.

Кривая предельных затрат на сокращение выбросов метана, связанных с нефтью и газом, в глобальном масштабе

Открытьразвернуть

По нашим оценкам, технически возможно избежать примерно трех четвертей сегодняшних выбросов метана в результате глобальных нефтегазовых операций. Что еще более важно, около 40% нынешних выбросов метана можно было бы избежать без каких-либо чистых затрат.

Если большую долю текущих выбросов можно уменьшить с помощью мер, которые окупятся за счет извлечения метана, почему они еще не получили широкого распространения?

Существуют три основные категории препятствий, которые служат для ограничения применения мер по смягчению последствий:

• отсутствие полной информации о проблеме, включая недостаточную осведомленность об уровнях выбросов или экономической эффективности борьбы с загрязнением
• неадекватность инфраструктура или слаборазвитые/насыщенные местные рынки, которые затрудняют приведение сокращенного газа к продуктивному использованию
• несоответствующие инвестиции стимулы, возникающие в результате конкуренции за капитал внутри компаний с различными инвестиционными возможностями, недостаточно быстрыми сроками окупаемости или возможность разделения поощрений (когда владелец оборудования не получает прямой выгоды от сокращения утечек или владелец газа не видит его полной стоимости).

Польза от преодоления этих препятствий будет огромной. Реализация только тех мер по борьбе с загрязнением, которые имеют положительную чистую текущую стоимость в Сценарии заявленной политики ПРМЭ, снизит повышение температуры в 2100 году на 0,07 °C по сравнению с траекторией, которая не предусматривает явного снижения.

Это может показаться не таким уж большим, но с точки зрения климата это огромно. Чтобы добиться такого же снижения повышения температуры за счет сокращения выбросов CO ₂  , потребуется сократить выбросы CO 9 на 160 миллиардов тонн.0019 2  до конца века. В целом это эквивалентно выбросам CO ₂  , которые можно было бы сократить за счет немедленного закрытия 60 % работающих сегодня в мире угольных электростанций и замены их генерацией с нулевым уровнем выбросов.

Действие также необходимо в сценарии устойчивого развития. В этот сценарий мы включаем еще более жесткие меры по сокращению выбросов метана из нефти и газа, поскольку в противном случае потребуется еще более быстрое сокращение выбросов CO 9 . 0019 2 . Наряду с быстрым снижением выбросов CO ₂  в Сценарии устойчивого развития и, следовательно, сокращением потребления ископаемого топлива, по-прежнему крайне важно решить проблему выбросов метана.

Промышленность и другие заинтересованные стороны признают, что политика и регулирование могут играть ключевую роль в устранении барьеров для действий и могут согласовывать стимулы, побуждающие компании к действию. Для структурирования режима регулирования могут использоваться различные подходы к регулированию, и каждая юрисдикция должна будет адаптироваться к своим конкретным обстоятельствам. Мы работаем с правительствами и промышленностью, чтобы предоставить инструменты для поддержки действий в этой области.

Исследователи данных

Все обозреватели данныхcircle-arrow

• набор данных карты

Анализ

Весь анализкруг-стрелка

Что такое метан? | Метан и выбросы

Что такое метан? | Метан и выбросы | Нефть и газ Канады

В нефтяной и газовой промышленности при сжигании или сбросе природного газа выделяется метан. Метан также выделяется в виде небольших утечек, называемых летучими выбросами, из клапанов и другого оборудования, используемого при бурении и добыче.

ЧТО ТАКОЕ МЕТАН?

Выбросы метана

Метан – это  парниковый газ , который выделяется из ряда антропогенных и природных источников, включая:

• Добывающие отрасли, такие как разработка нефти и природного газа и добыча угля
• Промышленные процессы
• Производство электроэнергии
• Животноводство

Принципы управления метаном

Сокращение выбросов парниковых газов, включая метан, является важным вопросом. Регулируемые и добровольные меры Канады по сокращению выбросов метана являются образцом для других юрисдикций по всему миру. Канадские производители природного газа руководствуются следующими принципами управления метаном:

НЕПРЕРЫВНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ И ДЕЙСТВИЯ

Постоянно определять экономические возможности для сокращения выбросов метана от существующих активов и будущих проектов. Создание и реализация планов по мониторингу и снижению интенсивности выбросов метана.

ИССЛЕДОВАНИЯ И НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Продолжать поддерживать исследования метана и разработку инновационных и эффективных технологий и методов мониторинга и сокращения выбросов метана, коллективно и с заинтересованными сторонами.

ПРОЗРАЧНОСТЬ И ПОДОТЧЕТНОСТЬ

В сотрудничестве с правительствами и заинтересованными сторонами поддерживать прозрачность и подотчетность в отчетности по эффективности управления метаном. Работать над улучшением обмена знаниями о существующей информации по управлению метаном.

СООТВЕТСТВИЕ НОРМАТИВНЫМ НОРМАМ И ПОДДЕРЖКА

Поддержка государственной политики, направленной на прагматичное, целенаправленное и достижимое снижение интенсивности выбросов метана от производственных операций.

Сокращение выбросов метана

В Альберте газовая промышленность является крупнейшим источником выбросов метана. Около половины происходит из-за прямого выброса или выброса из оборудования, а половина — из-за непреднамеренных выбросов летучих выбросов.

Правительство Альберты поставило цель сократить выбросы метана на 45% по сравнению с уровнем 2012 года к 2025 году. Эта цель будет достигнута за счет стандартов выбросов для новых объектов Альберты, улучшения измерения и отчетности о выбросах и обнаружения утечек, а также работы над совместными инициативами. по снижению выбросов на существующих объектах.

до н.э. является мировым лидером по сокращению выбросов метана. Провинция поставила перед собой цель сократить выбросы метана на 33% к 2020 году и на 80% к 2050 году по сравнению с уровнем выбросов 2007 года, составлявшим 65,9 мегатонн.

Промышленность находит  решения  для выполнения обязательств Канады по сокращению выбросов метана.

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ВЫБРОСОВ МЕТАНА

Промышленность серьезно относится к выполнению обязательства Канады по сокращению выбросов метана при добыче нефти и природного газа на 45% к 2025 году, и использование технологии имеет решающее значение для поиска инновационных способов сокращения выбросов. Разрабатывается и внедряется множество новых технологий и подходов, которые гарантируют, что нефтяная и газовая промышленность сможет эффективно и действенно достичь целей по сокращению выбросов метана.

Некоторые примеры новых технологий, которые сокращают выбросы метана, включают:

• Использование солнечных батарей для питания насосов, исключающее вентиляцию выбросов, возникающих в результате использования традиционных источников энергии.
• Установка на объектах природного газа систем, предназначенных для улавливания выбрасываемых газов, в том числе метана. Затем эти газы можно использовать в качестве топлива, обеспечивая дополнительный источник энергии для объекта.
• Новые программные системы, которые отслеживают выбросы в каждом месте, чтобы помочь определить и сократить выбросы метана.

Обнаружение и мониторинг метана

Улучшение обнаружения и мониторинга метана находится в центре внимания разработки новых технологий. Новое программное обеспечение и улучшенные методы обнаружения, такие как спутниковые и инфракрасные камеры, позволяют промышленности находить и устранять неорганизованные выбросы, помогают компаниям разрабатывать и оценивать конкретные инициативы по сокращению выбросов метана, а также позволяют отрасли в целом отслеживать прогресс в достижении цели по сокращению выбросов метана.

Сотрудничество в области исследований и инноваций в области метана

Natural Resources Canada, Emissions Reduction Alberta и ряд университетов работают вместе над созданием наземной, воздушной и спутниковой сети обнаружения метана.