На правах рукописи

ПАНТЕЛЕЕВ ДМИТРИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ ИСТОРИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА СЕРЫ НА ОРЕНБУРГСКОМ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕМ ЗАВОДЕ Специальности 02.00.13 - Нефтехимия 07.00.10 - История наук

и и техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2003 2

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина и на Газоперерабатывающем заводе ООО Оренбурггазпром Научный руководитель доктор технических наук, профессор Спиркин Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Егуткин Наум Лазаревич кандидат технических наук Удалова Елена Александровна Ведущая организация - Институт горючих ископаемых РАН, г. Москва

Защита состоится 3 июня 2003г. в 14-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.289.01 Уфимского государственного нефтяного технического университета по адресу: 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан л29 апреля 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор А.М. Сыркин 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы:

Вероятное содержание серы в нефти и природном газе оценивается в 2*109 т. В углеводородном сырье сера представлена в основном в виде сероводорода, меркаптанов и других сероорганических соединений.

Сероводородсодержащие природные газы выявлены в семнадцати газонефтеносных бассейнах нашей страны, концентрация сероводорода в них колеблется от 0,015 до 26,5%.

Поэтому за последние 20 лет мировая структура производства серы из различного серосодержащего сырья существенно изменилась.

Регенерированная (до 90% из сероводорода) сера превратилась в крупнейший источник ее получения.

В настоящее время, мощность и количество установок получения серы из сероводорода многократно возросла, и к 2002 г. топливные отрасли дают до 50% всей серы, вырабатываемой отечественной промышленностью Оренбургский ГПЗ (ОГПЗ) является крупнейшим в Европе. Сырье перерабатывается с большим содержанием сернистых соединений, поэтому за 30 лет ОГПЗ накопил огромный опыт в процессах получения элементарной серы из сероводородсодержащего сырья. На заводе производились опытно-промышленные испытания катализаторов, систем оптимизации процесса, реконструировались печи. Но этот опыт оказался мало изученным, что сдерживает дальнейшее совершенствование промышленной технологии получения серы. Поэтому изучение опыта производства серы на этом заводе с целью ее совершенствования является актуальной задачей.

Целью диссертационного исследования является:

- анализ исторических и технических аспектов создания и совершенствования процессов переработки сернистого природного газа и промышленного производства серы на ОГПЗ.

Научная новизна:

Впервые рассмотрено в историко-техническом аспекте развитие техники и технологии переработки кислых газов на ОГПЗ с целью использования результатов работы как в инженерной, так и в исторической науке.

Впервые проанализированы изменения качества используемого сырья и получаемых продуктов, изменения технико-экономических показателей производства в результате модернизации, реконструкции и замены технологического оборудования производства серы. Описан опыт использования отечественных катализаторов на установках Клауса и Сульфрен.

Впервые выполнена оценка экологической эффективности внедрения природоохранных мероприятий по снижению загрязнения атмосферного воздуха в районе ОГПЗ.

Практическая значимость:

Материалы исследований применены при модернизации установки Клауса на первой очереди завода, а также использованы при разработке Мероприятий по реконструкции объектов ООО Оренбурггазпром для приема и переработки газа Карачаганакского месторождения в объеме млрд. м3 в год.

Результаты работы используются в качестве лекционного материала при чтении курса лекций в ЦПК Оренбурггазпром.

Апробация работы:

Основные положения диссертации были доложены на одиннадцатой Международной деловой встрече Диагностика - 2001 (Тунис, апрель 2001 г.); на второй Международной научно-практической конференции Проблемы развития топливно-энергетического комплекса: экономика, политика, история (Москва, 25 апреля 2001 г.).

Публикации: По теме диссертационной работы опубликованы статьи и тезисы 3 докладов на научных конференциях.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 111 страницах, включая 30 таблиц, 8 рисунков. Состоит из введения, 6и глав, выводов, и списка литературы из 124 наименований.

Хронологические рамки исследования охватывают период с 1974г.:

начиная с создания производства серы на ОГПЗ, по настоящее время.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.История создания и развития Оренбургского ГПЗ Промышленное освоение Оренбургского нефтегазоконденсатного сероводородсодержащего месторождения неразрывно связано с развитием отечественной газовой промышленности.

Большинство научно-технических решений по освоению месторождения, строительству и эксплуатации современного газохимического комплекса осуществлялось впервые. Уникальность Оренбургского месторождения потребовала от ученых разработки новых форм организации добычи, внутрипромысловой обработки и транспорта агрессивного сероводородсодержащего газа, переработки газа и конденсата, охраны недр и окружающей среды. В процессе освоения Оренбургского газового комплекса закладывались основы прогрессивных методов и технологий проектирования, строительства и эксплуатации предприятий по добыче и переработке природного газа, содержащего сероводород и гелий.

У истоков разведки нефти и газа в Оренбуржье стоял основоположник советской нефтяной геологии академик И.М. Губкин. В середине 30-х годов по его инициативе были развернуты работы на обширной ВолгоУральской территории, в пределах которой расположена Оренбургская область.

Месторождение протянулось вдоль левого берега реки Урал на 120 с лишним километров шириной 20 километров. Толщина газового пласта превышала 500 метров. В марте 1969 года Государственный комитет СССР по запасам утвердил запасы по ОГКМ около 900 миллиардов кубических метров природного газа и 75 миллионов тонн конденсата.

Оренбургский газ содержит много ценнейших компонентов: серу, конденсат, гелий, этан и другие ценные вещества.

В начале 1971 года Временная научно-техническая комиссия под руководством академика Н.Н.Некрасова представила правительству предложения по развитию Оренбургского газоконденсатного месторождения (ОГКМ).

укоянов Б.В. был назначен исполняющим обязанности директора газоперерабатывающего завода.

27 апреля 1972г. в Москве был подписан контракт с французской фирмой Косеи на поставку в Оренбург комплексного оборудования трех установок по очистке газа от серы с годовой производительностью установок 15 млрд. м3 очищенного газа и 450 тыс.тн.серы.

Продолжительность строительства, объектов пускового комплекса первой очереди завода определялась в 49 месяцев. Монтаж технологического оборудования начался в июле 1972г.

В феврале 1973 года Управление по строительству газоперерабатывающего завода и магистральных трубопроводов Оренбурггаззаводы было реорганизовано в производственное объединение Оренбурггаззаводы. Но в середине августа объединение Оренбурггаззаводы ликвидируется. Все его предприятия передаются в состав вновь созданного Всесоюзного объединения по добыче, переработке и транспортировке газа в Оренбурггазпром. Его первым директором становится Ю.Ф. Вышеславцев.

4 июня1973 года на должность зам. главного инженера по производству ОГПЗ назначен Черномырдин В.С., который ранее работал на Орском ГПЗ им.В.П. Чкалова. С 10.09.1973г. он назначен директором газоперерабатывающего завода.

Цех №1 очисти газов от сернистых соединений, был образован сентября 1973г., начальником цеха назначен Чернов Г. С., заместителем - Шкоряпкин А. И., механиком - Лютик В. В.

Начальником цеха №2 по производству серы был назначен в году Климов В. Я., заместителем - Кабанов М. А., механиком - Корнев В.А.

Первым начальником цеха №3 по очистке и стабилизации конденсата был назначен Климов Н. Т., заместителем - Мазанов В. К., механиком - Гордеев А. С.

29 июня 1974г. Государственная комиссия приняла в эксплуатацию законченный строительством пусковой комплекс 1-й очереди ОГПЗ производительностью в год по переработке сырого газа 15 млрд. м3, нестабильного конденсата 1,6 млн.тн.

В сентябре 1975г. начались пусконаладочные работы на пусковых объектах второй очереди завода, а уже в декабре 1975г. технологические установки второй очереди были выведены на технологический режим и проектную мощность.

В конце 1978 г. в разгар подготовки к пуску третьей очереди по приказу Министра газовой промышленности (№ 436-к от 22.11.1978г.) Черномырдин В.С. от должности директора ОГПЗ был освобожден и откомандирован в порядке перевода в аппарат ЦК КПСС. Новым директором был назначен главный инженер Немков В.В, а главным инженером ЦБочкарев Г.И.

В 1979г. пущена третья очередь ОГПЗ.

В ноябре 1979г. главным инженером завода назначен Грунвальд В. Р., а в марте 1980г. директором завода - Гальперин Б. М.

В 1979 году был достигнут максимальный уровень добычи и переработки, который составил 48,7 млрд. куб. м газа. С 1979 по 1984 годы добыча удерживалась на уровне 48-48,7 млрд. куб м в год. В период с 1974г. на ГПЗ получено 29151,7 млн.тн.серы. График выработки серы по годам представлен на рис. 1.

Сера год Рис.1. График выработки серы с 1974 по 2002 гг.

С 1985 года ОГКМ находится в стадии падающей добычи. Несмотря на ежегодный ввод новых скважин, снижение добычи составляет около млн. куб. м в год. В связи с этим, начался поиск других источников сырья для ОГПЗ. Ставка была сделана на недавно открытое мощное Карачаганакское месторождение в Казахстане (КГКМ). ОГПЗ через газопроводы и конденсатопроводы, каждый протяженностью 150 км., заблаговременно был связан с этим месторождением, где добыча газа началась в 1984г. Начиная с 1984 г. под руководством нового директора ОГПЗ В.И. Вакулина и главного инженера В.Я. Климова коллективу пришлось осваивать переработку конденсата и газа КГКМ. До 1991г.

Карачаганакское месторождение находилось в составе Оренбурггазпрома.

В 1988г. В.Я. Климов переводиться начальником производственнодиспечерской службы в ВПО Оренбурггазпром, на его место тыс.тн.

назначается В. С. Настека. В октябре 1989 г. В.Я. Климов был избран директором завода.

Несмотря на уменьшение добычи и переработки газа, в настоящее время ОГПЗ (с 2000г. директор А.М. Трынов) является одним из основных газоперерабатывающих предприятий отрасли. Объем переработки сырого газа ОГКМ вместе с газами других месторождений составляет более млрд. куб. м в год, нестабильного конденсата вместе с нефтью - около млн. тонн в год. Запасы газа по основному месторождению в перспективе не смогут обеспечить полную загрузку имеющихся заводских мощностей, поэтому параллельно разработке ведутся поисковые разведочные работы, найдены и осваиваются новые месторождения, перспективные по запасам нефти и газа.

ООО Оренбурггазпром уделяет большое внимание экологической безопасности всего газохимического комплекса. За счет внедрения мероприятий природоохранного характера выбросы загрязняющих веществ снизились до нормативных.

В ООО Оренбурггазпром разработана стратегия развития предприятия до 2030 года. Все это позволяет активно работать сегодня и уверенно смотреть в завтра.

2. Развитие процессов производства серы на первой очереди Оренбургского ГПЗ Сырьем установок получения серы является кислый газ полученный на установках сероочистки.

Сырьем установок сероочистки I очереди ГПЗ первоначально был газ ОГКМ. Состав сырьевого газа представлен в табл.1.

Таблица1.

Состав сырьевого газа ОГКМ (% об.).

Н2S CO2 С1 С2 С3 iС4 nС4 С5+ RSH N2.7 1.5 82.36 5.2 1.8 0.34 0.7 0.4 до 4.500* * концентрация, мг/мСостав кислого газа, получаемого из сырьевого газа ОГКМ при регенерации поглотителей - абсорбентов, представлены в табл.2.

Таблица 2.

Состав кислого газа с установок сероочистки на I очереди ГПЗ(% об.).

Н2S CO2 H2O CH3OH у/в 70 18,5 9 0,1 1,Три установки Клауса I очереди 1,2,3-У50 производительностью по 180 тыс. т/год. введены в эксплуатацию в марте 1974 г. Кислый газ перерабатывается по схеме прямого Клаус-процесса с двумя каталитическими конвекторами и конденсацией серы после термической ступени и каждого конвектора. Установки были разработаны фирмой Женса (Франция). Проект на строительство первой очереди завода выполнен генеральным проектировщиком - институтом ЮжНИИгипрогаз (Украина). Технологическая схема установки Клауса представлена на рис.2.

I 6 III 1 2 4 I II II 3 3 II IV IV IV Рис.2. Принципиальная технологическая схема установки Клауса первой очереди ГПЗ:

I- кислый газ; II- воздух горения; III- отходящие газы; IV-выход серы;

1-сепаратор; 2-печь реакции; 3-конденсатор серы; 4-реактор; 5экономайзер; 6-печь подогрева.

Степень извлечения сернистых соединений на установках Клауса не достигает 100%, в связи с этим отходящие газы с установок Клауса необходимо очищать от вредных сернистых соединений при одновременном постоянном расширении объемов переработки сернистых природных газов.

С 1975 года установки получения серы методом Клауса на I очереди ГПЗ были снабжены установками доочистки отходящих газов по процессу ФИН. Разработанный французским институтом нефти процесс ФИНКлаусполь-1500 основан на обработке отходящих газов рециркулирующим потоком полиэтилен гликоля (ПЭГ-400).

Принципиальная технологическая схема установки ФИН представлена на рис.3. Производительность установок по 80 тыс.м3/ч. Установки доочистки отходящих газов I очереди введены в эксплуатацию в период с августа 1975 года по декабрь 1976года.

II ПЭГ I III Рис. 3. Принципиальная технологическая схема установки ФИН: