Всичко за природния газ: състав и свойства, производство и използване на природен газ

Поради високата си енергийна ефективност и екологичност, природният газ, заедно с нефта, е от първостепенно значение. Той се използва широко като гориво, а също така служи като ценна суровина за химическата промишленост.

И въпреки че използването на газ се е превърнало в ежедневие и обичайно, то все още остава трудно по състав и доста опасно вещество - за да влезе в горелката на газово устройство, минава дълъг и труден път.

В статията ще анализираме основните проблеми, свързани с природния горим газ - ще говорим за неговия състав и свойства, ще опишем етапите на производство, транспортиране и преработка на газ, неговия обхват. Обмислете съвременни идеи за произхода на запасите от въглеводороди, интересни факти и хипотези.

Какво е природен горим газ?

Съществува мнение, че газът се намира под земята в празнините и лесно се извлича от там, за което е достатъчно да се пробие кладенец. Но в действителност всичко е много по-сложно: газът може да бъде разположен вътре в пореста скала, може да се разтвори във вода, течни въглеводороди и нефт.

За да разберете защо това се случва, просто не забравяйте, че думата "газ" идва от гръцкия "хаос", Което отразява принципа на поведение на веществото. В газообразно състояние молекулите се движат произволно, опитвайки се да запълнят равномерно целия възможен обем. Благодарение на това те са в състояние да проникнат и да се разтворят в други вещества, включително по-плътни течности и минерали. Високото налягане и температура значително засилват процеса на дифузия. Често именно под формата на такъв "коктейл" природният газ се съдържа в червата.

Но първо, нека поговорим за това от какво се състои газ и какво представлява - помислете за химичния състав и физичните свойства на природния горим газ.

Химически характеристики

Газът, извлечен от червата, който се нарича "естествен", е смес от различни газове.

По състав той е разделен на три групи компоненти:

• запалим- въглеводороди;
• незапалим (баласти) - азот, въглероден диоксид, кислород, хелий, водна пара;
• вреден примес - сероводород и меркаптани.

Първата и основна група е съвкупност от метанови въглеводороди (хомолози) с брой въглеродни атоми от 1 до 5. Най-големият процент в сместа е метан (от 70 до 98%) с един въглероден атом. Съдържанието на други газове (етан, пропан, бутан, пентан) варира от единици до десети от процента.

Газът, получен от полетата, се характеризира с висока концентрация на метан. В свързания, извлечен от нефт, делът на метана е много по-нисък: 30 - 60%, а хомолозите са по-високи: 10 - 20%

Освен въглеводороди, в него могат да присъстват негорими вещества в малки количества: сероводород, азот, въглероден диоксид, въглероден окис, водород и други. Но, в зависимост от полето, пропорциите на въглеводородите, както и състава на други газове, могат да се колебаят значително.

Физични свойства на газа

Според физичните свойства на метана СН₄ безцветен и без мирисмного запалим. При концентрации във въздуха повече от 4,5% - експлозивен, Това свойство, съчетано с липсата на миризма, представлява голяма заплаха и проблем. Особено в мините, тъй като метанът се абсорбира от въглищата.

Писахме за причините за експлозия на газ в битови условия през тези неща.

За да се усети миризмата на газ, за ​​да се открият нейните течове, специални вещества с неприятна миризма - ароматизанти - се добавят към нея преди транспортиране. Най-често това са серосъдържащи съединения - етанетиол или етил меркаптан. Нечистата фракция е избрана така, че да се забелязва изтичане при концентрация на газ 1%.

Основното предимство на синьото гориво е неговата висока специфична топлина на горене - 39 MJ / kg. В този случай се отделят безвредни вещества: вода и въглероден диоксид. Това също е важен фактор, който позволява използването на метан в ежедневието.

Откъде идва газът от земните недра?

Въпреки че хората се научиха да използват газ преди повече от 200 години, досега няма консенсус откъде идва газът в недрата на земята.

Основни теории за произход

Има две основни теории за произхода му:

• минерален, обяснява образуването на газ чрез процесите на дегазиране на въглеводороди от по-дълбоки и по-плътни слоеве на земята и издигането им до области с по-ниско налягане;
• органични (биогенни), според който газът е продукт на разлагане на останките на живи организми при условия на високо налягане, температура и липса на въздух.

На полето газът може да бъде под формата на отделен клъстер, газова капачка, разтвор в масло или вода или газови хидрати. В последния случай находищата са разположени в порести скали между газонепропускливи слоеве глина. Най-често такива скали са уплътнени пясъчници, карбонати, варовици.

Делът на конвенционалните газови находища е само 0,8%. Малко по-голям процент пада на газ от въглища и шисти - от 1, 4 до 1,9%. Най-често срещаните видове находища са разтворени във вода газове и хидрати - в приблизително равни пропорции (46,9% всяко)

Тъй като газът е по-лек от нефта, а водата е по-тежка, положението на вкаменелостите в резервоара винаги е едно и също: газът е отгоре на петрола, а водата поддържа цялото находище на нефт и газ отдолу.

Газът в резервоара е под налягане. Колкото по-дълбоки са находищата, толкова по-високи са. Средно на всеки 10 метра увеличението на налягането е 0,1 MPa. Ненормално образувания с високо налягане съществуват. Например, на ахимовските находища на находището Уренгой достига 600 атмосфери и по-високи с дълбочина от 3800 до 4500 m.

Интересни факти и хипотези

Не толкова отдавна се смяташе, че световните запаси от нефт и газ трябва да бъдат изчерпани още в началото на XXI век. Например авторитетният американски геофизик Хуберт пише за това през 1965г.

Към днешна дата много страни продължават да увеличават производството на газ. Няма реални признаци, че запасите от въглеводороди изчерпват.

Според доктора на геоложки и минералогични науки В.В. Полеванова, подобни погрешни схващания са породени от факта, че теорията за органичния произход на нефт и газ все още е общоприета и притежава умовете на повечето учени. Въпреки че все още D.I. Менделеев обосновава теорията за неорганичния дълбок произход на нефта и тогава това е доказано от Кудрявцев и В.Р. Larin.

Но много факти говорят срещу органичния произход на въглеводороди.

Ето някои от тях:

• находищата се откриват на дълбочина до 11 км, в кристални основи, където съществуването на органична материя дори не може да бъде теоретично;
• използвайки органична теория, само 10% от запасите на въглеводороди могат да бъдат обяснени, останалите 90% са необясними;
• космическата сонда Касини, открита през 2000 г. на спътника на гигантските въглеводородни ресурси на Сатурн Титан под формата на езера, с няколко порядъка по-висока от земната.

Хипотезата, изложена от Ларин от първоначално хидридната Земя, обяснява произхода на въглеводородите с реакцията на водород с въглерод в дълбочините на земята и последващата дегазация на метана.

Според нея няма древни юрски находища. Всички нефт и газ могат да се образуват в интервала от преди 1 до 15 хиляди години. С напредването на селекцията запасите могат постепенно да се попълват, както се вижда в отдавна разработени и изоставени нефтени находища.

Как се добива и транспортира?

Процесът на добив на природен горим газ започва с изграждането на кладенци. В зависимост от появата на газоносещия слой, дълбочината им може да достигне 7 км. С напредването на сондажа тръба (корпус) се спуска в кладенеца. За да се предотврати изтичането на газ през пространството между тръбата и стените на кладенеца, се извършва фугиране - запълване на празнината с глина или цимент.

В края на строителството, сондажът се отстранява и на главата на корпуса се монтират фитинги за фонтани. Това е дизайн на клапани и клапани, служи за избор на газ от кладенеца.

Броят на кладенците може да бъде доста голям.

Няколко функции са възложени на арматурата на фонтана: тя държи тръбни тръби, окачени в кладенеца, контролира режимите на работа, измерва параметрите на външната и вътрешната част на кладенеца

Целият цикъл на производство на природен газ протича на три етапа:

1. Разработване на газово находище, В резултат на пробиване се създава разлика в налягането. Поради това газът се придвижва през резервоара към кладенците.
2. Експлоатация на газови кладенци. На този етап газът преминава през корпуса.
3. Събиране и подготовка за транспортиране, Газът от всички фитинги за фонтани се доставя в специални технологични комплекси на газопречиствателни станции. Те са сух газ почистване от вредни примеси.

Дори и малки концентрации на сероводород, водна пара или прахови частици водят до бърза корозия, образуване на хидрат и механично увреждане на вътрешната повърхност на тръбопровода.

Окончателната подготовка за транспорт се извършва в централата. Тя включва последваща обработка и отстраняване на въглеводороден кондензат, охлаждане на газа за намаляване на неговия обем.

Основният вид транспортиране на газ на дълги разстояния е газопровод, Това е система от сложни инженерни структури от самите тръбопроводи до подземен склад.

В крайната точка на магистралата са газоразпределителните станции (GDS). Тук се извършва последното почистване от примеси от прах и течности, налягането се намалява до нивото, изисквано от потребителите, стабилизира се, отчита се консумацията на газ и се добавя одорант.

Друг често срещан вид транспорт на метан е морският транспорт със специални кораби - газови превозвачи.

Огромните сферични резервоари няма да позволят газовия превозвач да бъде объркан с други видове съдове. Те са термози, които поддържат постоянна необходима температура за течен метан -163 ° С

Преобразуването на газ в течно състояние се извършва в специални инсталации за втечнен природен газ. Процесът протича на два етапа: първо метанът се охлажда до -50 ° С, а след това до -163 ° С. В същото време обемът му намалява с 600 пъти.

Обработка и обхват

Високата горимост на природния газ определя неговото основно приложение. Използва се под формата на гориво във фабрики, фабрики, ТЕЦ, котелни, институции, в жилищни сгради, селскостопански съоръжения и много други. Препоръчваме ви да прочетете правилата потребление на газ в домашни условия.

Добивът и рафинирането на нефт винаги се придружават от отделянето на свързания с него газ. В някои случаи обемът му може да бъде впечатляващ и до 300 кубически метра на кубичен метър суров нефт.

Но има голям брой полета, където природният свързан газ не се използва, а се разпалва. Така например в цяла Русия се губят до 25% от полезните суровини.

Част от свързания газ се доставя на газопреработвателните предприятия. От него се получава пречистен сух газ, който се използва за отопление. Друг ценен компонент е смес от леки въглеводороди.

Диаграмата показва обща картина на процеса на преработка на произведен газ. Ролята на крайните продукти за съвременната химическа промишленост е трудна за надценяване

Тогава тя се разделя на фракции в специални инсталации. Резултатът е въглеводороди като пропан, бутан, изобутан, пентан. За да намалите обема, лесното транспортиране и съхранение втечнен.

Превръщането на автомобилите в газ бързо се изплаща и дава осезаеми спестявания на разходи. Разширяването на мрежата от бензиностанции допринася за увеличаване на парка автомобили с HBO. Печелят не само шофьорите, но и пешеходците, които не трябва да вдишват вредни ауспуси

Пропан и бутан се използват за отопление на домовете. бутилиран газ или за автомобили. Но по-голямата част от него отива за по-нататъшна преработка в нефтохимически предприятия.

Чрез високотемпературно нагряване (пиролиза) от тях се получават основните суровини за всички синтетични материали - мономери: етилен, пропилен, бутадиен. Под действието на катализаторите те се комбинират в полимери. От продукцията се получават такива ценни материали като каучук, PVC, полиетилен и много други.

Изводи и полезно видео по темата

В документалния филм за газта е достъпен и ясен:

Този тренировъчен филм е посветен на транспортирането на газови багажници:

Все още не знаем всичко за природния газ - неговият произход все още е изпълнен с много мистерии. Надяваме се, че синьото гориво наистина е неизчерпаем дар, който ще е достатъчен за нас и нашите потомци.

Имате ли въпроси, след като прочетете горния материал? Или искате да допълнете статията с полезни коментари, интересни факти или снимки? Напишете вашите коментари, задайте въпроси, участвайте в дискусията - формата за обратна връзка се намира по-долу.