Перейти к основному содержанию
Поиск

Технология контролируемого вымораживания (CFZ™)

Ученые компании«ЭксонМобил» разработали и запатентовали технологию контролируемого вымораживания (Controlled Freeze Zone™) представляющую собой важнейшую инновацию, резко повышающую эффективность удаления примесей из природного газа.

Технология контролируемого вымораживания CFZ™ может также повысить экономичность и эффективность систем улавливания и удаления СО2 для сокращения выбросов парниковых газов. Эта технология полностью разработана и готова к промышленному применению.

Принадлежащая компании «ЭксонМобил» технология CFZ™ ориентирована на значительную часть сегодняшних мировых запасов газа с высоким содержанием углекислого газа (СО2). Технология CFZ™ также позволяет перерабатывать природный газ, содержащий множество различных видов загрязняющих веществ. Согласно прогнозам к 2040 г. природный газ станет важнейшим источником энергии, в основном в связи с ростом производства электроэнергии, а также в силу того, что его сжигание оставляет значительно меньший углеродный след, чем сжигание угля. В связи с этим применение технологии CFZ™ в мировом масштабе может привести к значительному увеличению нашей ресурсной базы этого  экологически чистого топлива.

Технология CFZ™ эффективно удаляет загрязнения из природного газа и позволяет делать это дешевле, чем существующие технологии, поскольку требует меньше этапов обработки и меньше оборудования, что повышает ее привлекательность, особенно для морских и удаленных районов.

Технология CFZ™ предусматривает удаление СО2 и сероводород (H2S) из природного газа, направляемого в специально созданную зону ректификационной колонны, где происходит контролируемый процесс вымораживания CO2.

Затем СО2размораживают и подвергают дальнейшей дистилляции для получения ценного метана. Обработанный таким образом углекислый газ затем может закачиваться в подземные пласты на постоянное хранение или для дальнейшего использования при интенсификации добычи нефти. Остальной объем природного газа остается очищенным до необходимого уровня.

В отличие от обычных технологий, когда CO2 выбрасывается при очень низком давлении в виде пара и должен быть повторно сжат для закачки в подземные хранилища, технология CFZ™ обеспечивает выброс СО2 в виде жидкости под высоким давлением, что дает значительное экономическое преимущество. Таким образом, технология CFZ™ может снизить стоимость улавливания и удаления CO2.

Преимущества технологии CFZ™

Технология CFZ™ обеспечивает следующие преимущества по сравнению с традиционными процессами удаления СО2 и H2S из природного газа:

Одношаговый процесс

  • Природный газ после применения технологии CFZ готов к транспортирвке по газопроводу и не требует дополнительной доочистки
  • Не требует регенерации растворителя, удаления добавок или дальнейшей осушки

Отсутствие ограничений по содержанию СО2 или Н2Ѕ

  • Легко очищает высокосернистые газы
  • Легко приспосабливается к увеличению концентрации сернистых газов в подлежащих очистке объемах в течение срока эксплуатации объекта
  • Преимущества в стоимости по сравнению с конкурирующими технологиями увеличивается при увеличении содержания кислых газов

Работа под высоким давлением

  • Выбрасывает кислый газ в виде обезвоженной неагрессивной жидкости под высоким давлением, которую можно закачивать в подземные хранилища для использования при интенсификации нефтедобычи или окончательно удалять закачкой в геологические пласты
  • Заменяет сжатие с помощью насоса, что снижает расход энергии и требования к оборудованию для закачки сернистого газа или интенсификации нефтедобычи

Альтернатива установкам регенерации серы

  • Удаляет Н2Ѕ и другие соединения серы с СО2 для утилизации
  • Представляет собой привлекательную альтернативу дорогостоящему строительству установок регенерации серы, требующих больших эксплуатационных затрат.

Общая экономия затрат

  • Упрощение технологического процесса и сокращение количества оборудования делают технологию CFZ™ недорогим альтернативным вариантом
  • Снижение расхода топливного газа позволяет увеличить доход от продажи газа –эта технология обеспечивает эффективную интеграцию процессов подготовки газа, закачки сернистого газа и/или выработки электроэнергии

Промышленное применение технологии CFZ™ в мире

Опытная установка в Клиэр-Лэйк, недалеко от Хьюстона, штат Техас, впервые продемонстрировала концепцию технологии CFZ™ в 1986 году. На этой установке выполнялась очистка природного газа с высоким содержанием СО2 (до 65 процентов) производительностью до 600 000 куб. футов/сут. В результате успешной сепарации верхний поток очищенного газа содержал всего лишь 300 ч./млн. СО2 , а жидкий поток CO2- всего лишь 0,5 процента метана.

Однако после спада производства в отрасли и наличия крупных запасов сырья с низким содержанием кислого газа и более экономичных ресурсов природного газа, деятельность по разработке этой технологии приостановилась до 2005 года.

В 2008 г. «ЭксонМобил» сделала следующий шаг к промышленному применению технологии CFZ™. Компания построила опытно-промышленную установку в составе комплекса подготовки газа Шут-Крик в ЛаБарже, штат Вайоминг, рассчитанный на  подготовку до 14 млн. куб. футов газа/сут. После завершения строительства и ввода этой установки в эксплуатацию компания «ЭксонМобил» с марта 2012 г. по ноябрь 2013 г. провела серию официальных испытаний этой технологии.

На установке была успешно выполнена очистка сернистых газов с самым разным содержанием сероводорода и углекислого газа (от 8 до 71 % СО2 и вплоть до 36 % Н2Ѕ). В результате эффективной и действенной очистки с помощью технологии CFZ™ полученный природный газ полностью соответствовал спецификациям для подачи в трубопровод (<2 % CO2 и <4 ч./млн. H2S). При некоторых условиях полученный метан соответствовал спецификациям подачи СПГ (<50 ч./млн. СО2). Проект также продемонстрировал еще одно важное преимущество технологии CFZ™  для установки закачки сернистых газов комплекса Шут-Крик – выделение CO2 и H2S из природного газа в виде обезвоженного, не вызывающего коррозии потока под высоким давлением идеально подходит для использования при интенсификации нефтедобычи или удаления на постоянное хранение. Для достижения сопоставимых результатов с помощью конкурирующих технологий необходимо дорогостоящее повторное сжатие, начиная с влажного, коррозионно-активного пара.

Результаты опытно-промышленных испытаний наглядно показали значительное преимущество этой технологии при концентрациях CO2 в исходном природном газе, превышающие 20%. Типовая установка может быть спроектирована с учетом производительности ценного метана. Возможность работы с широким диапазоном концентраций CO2 - от 20 до 75% - обеспечивается простым добавлением мощности охлаждения для конденсации излишнего CO2.  Это дает значительные преимущества при использовании технологии CFZ™ в операциях интенсификации добычи, когда содержание CO2 в попутном газе повышается со временем,  а также при смешении с потоками из месторождений с более высоким содержанием сернистого газа или в случаях, когда содержание сернистого газа в разрабатываемых пластах увеличивается со временем. Типовые установки позволяют осуществлять поэтапное освоение крупных ресурсов.

Технология CFZ™ готова к промышленному применению.

Закрыть