УДК 665.612.3

А.В. Мамаев, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Санкт-Петербург, Россия), A_Mamaev@vniigaz.gazprom.ru

Д.П. Копша, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», D_Kopsha@vniigaz.gazprom.ru

С.А. Сиротин, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ», S_Sirotin@vniigaz.gazprom.ru

Д.А. Мирошниченко, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ», D_Miroshnichenko@vniigaz.gazprom.ru

В статье выполняется краткий анализ факторов, влияющих на промышленность в области переработки углеводородного сырья. Идентифицируются основные вызовы современной энергетической отрасли, среди которых новые технологии, экологическая повестка и изменение требований к качеству продукции. Описываются технологические направления в области переработки углеводородного сырья ПАО «Газпром» и основной производимой продукции. Приводится экспертная оценка эффективных векторов развития перерабатывающей нефтегазовой промышленности. Характеризуются возможности корпоративного института ПАО «Газпром» в направлении «Переработка», включая создание экспериментальной установки сжижения природного газа на базе патента ПАО «Газпром». Описываются базовые векторы развития перспективных технологий, а также техники и новых материалов – катализаторов и реагентов.

Для переработки углеводородного сырья и газовой отрасли в целом наступила эпоха перемен. В привычных областях потребления углеводородов – электро- и теплогенерации, использовании в качестве моторного топлива – возникла высокая конкуренция, в том числе за счет роста новых направлений в сфере возобновляемых источников энергии. Все больше технологических компаний разрабатывают гибридные технологии для применения электроэнергии и водорода в автомобильных двигателях. В европейских странах реализуются программы снижения зависимости от углеводородов в энергетическом секторе. Максимально используются альтернативные источники энергии – ветряные, солнечные и гидроэлектростанции. Возрастают требования к качеству и экологическим характеристикам продукции из‑за необходимости снижения эмиссии парниковых газов и вредных примесей. Таким образом, можно с уверенностью отметить, что в традиционных областях применения природного газа наступил переломный момент. При этом потенциал традиционных рынков энергоресурсов не исчерпан, но уже претерпевает технологические, сырьевые и потребительские трансформации. Все это формирует предпосылки к активному развитию технологий глубокой переработки природного газа для получения высоколиквидной продукции.

Важные цели ПАО «Газпром» в области эффективного развития перерабатывающих мощностей и перспективных технологий – гарантированное обеспечение очистки сероводородсодержащих газов, а также извлечение из природного газа гомологов метана и ценных компонентов: этана, пропана, бутанов и изотопов гелия (гелий-4, гелий-3 и др.).

В настоящее время перерабатывающий комплекс ПАО «Газпром» включает:

• Оренбургский газовый комплекс, в состав которого входят газоперерабатывающий и гелиевый заводы;
• Астраханский ГПЗ;
• Сосногорский ГПЗ;
• Уренгойский завод по подготовке конденсата к транспорту, включая подготовку газа деэтанизации;
• Сургутский завод стабилизации конденсата;
• Салаватский нефтехимический комплекс, в состав которого входят НПЗ, завод «Мономер» и газохимический завод;
• Амурский ГПЗ.

На Амурском ГПЗ на данный момент введена в эксплуатацию одна технологическая линия. Ввод остальных линий и вывод производства на полную мощность ожидаются в ближайшее время. Завод выпускает товарный природный газ, этановую фракцию, пропан-бутаны и гелий. Кроме того, применяемая на предприятии технология обеспечивает требуемую степень извлечения азота.

Создание единой технологической цепочки «добыча – транспорт – переработка» позволило ПАО «Газпром» добиться синергетического эффекта, нацеленного на максимизацию дохода Общества. Наблюдаемый рост потенциала углеводородов С2+ в добываемом газе, связанный с разработкой новых продуктивных пластов и сложнокомпонентных месторождений, позволяет гарантированно обеспечить этансодержащим сырьем действующие и перспективные перерабатывающие мощности, а значит, получить дополнительные объемы ценного газохимического сырья.

В составе ООО «Газпром ВНИИГАЗ» Корпоративный научно-технический центр подготовки, сжижения и переработки газа решает задачи развития перерабатывающего комплекса ПАО «Газпром», включая разработку и создание:

• новых технологий очистки и переработки углеводородного сырья (УВС) и сжижения природного газа;
• новых сорбентов и катализаторов очистки и переработки УВС;
• технико-технологических решений и технико-экономических обоснований развития перерабатывающих мощностей;
• математических моделей процессов переработки УВС и цифровых двойников комплексов ПАО «Газпром»;
• средне- и долгосрочных программ развития перерабатывающих УВС мощностей и объектов сжижения природного газа;
• нормативных документов, регламентирующих проектирование, создание и эксплуатацию объектов сжижения природного газа, очистки и переработки УВС, а также качество продуктов его переработки и реагентов, используемых в указанных процессах.

В круг задач направления газоочистки входит комплекс исследований и работ, обеспечивающих надежное функционирование объектов переработки газа, содержащего нежелательные примеси, и доведение его качества до требований ТР ЕАЭС 046 / 2018. Это достигается как постоянным мониторингом действующих газоперерабатывающих установок, так и планомерным повышением эффективности технологий газоочистки и разработкой новых высокоэффективных абсорбентов. Немаловажны в этой области и совершенствование методов количественного определения содержания загрязняющих компонентов и разработка новых технических решений по очистке природного газа.

В последние годы детально исследована работа установок газоочистки на действующих предприятиях ПАО «Газпром», выявлены пути оптимизации и усовершенствования применяемых технологий.

В стадии разработки находятся новые селективные абсорбенты кислых компонентов природного газа, а также испытательные лабораторные стенды, предусматривающие существенное расширение имеющейся экспериментальной базы Корпоративного научно-технического центра подготовки, сжижения и переработки газа.

Как известно, образующийся при очистке природного газа так называемый кислый газ, содержащий преимущественно сероводород, направляется на установки получения серы по процессу Клауса. Для повышения выхода серы и снижения эксплуатационных затрат ООО «Газпром ВНИИГАЗ» совместно с Институтом катализа СО РАН проводит в интересах ПАО «Газпром» НИР по созданию нового промотированного катализатора с увеличенным сроком службы.

В области криогенных и низкотемпературных технологий создана новая экспериментальная установка по сжижению природного газа на базе технологии ПАО «Газпром» (патент Российской Федерации № 2538192 от 07.11.2013) с использованием отечественного оборудования. Установка позволяет проводить НИР и оказывать услуги в областях:

• исследований процесса теплообмена при работе теплообменного оборудования на природном газе, смешанном холодильном агенте (стадия получения СПГ) и газообразном азоте (стадия переохлаждения СПГ);
• отработки управления составом смешанного хладагента;
• исследований процесса адсорбционной осушки и очистки природного газа, включая использование различных адсорбентов, режимов адсорбции и регенерации;
• исследований процесса абсорбционной очистки природного газа от кислых компонентов, включая использование различных абсорбентов, режимов абсорбции и регенерации;
• получения опытных партий СПГ для использования в качестве моторного топлива;
• подготовки кадров для работы на заводах по сжижению газа;
• подготовки и формирования технических решений для масштабирования технологии в крупнотоннажное производство.

Еще одно направление исследований – определение показателей качества продукции и реагентов. В данной области также проводится комплекс работ для обеспечения конкурентоспособности продукции ГПЗ и производств ПАО «Газпром» на внутренних и внешних рынках.

На различных стадиях разработки находятся перспективные технологии по прямой конверсии метана в высоколиквидную топливную продукцию, использованию низкотемпературного потенциала СПГ в процессах регазификации, а также выделению гелия-3 из природного газа.

Таким образом, можно заключить, что специалисты направления «Переработка» ООО «Газпром ВНИИГАЗ» готовы к решению научно-технических задач по эффективному развитию перерабатывающих мощностей и перспективных технологий в современных условиях, ставящих новые вызовы в газовой отрасли, для создания независимого технологического базиса и повышения конкурентоспособности ПАО «Газпром».