Tot sobre gas natural: composició i propietats, producció i ús del gas natural

A causa de la seva gran eficiència energètica i amabilitat ambiental, el gas natural, juntament amb el petroli, té una importància cabdal. S’utilitza àmpliament com a combustible i també serveix de valuosa matèria primera per a la indústria química.

I tot i que l’ús del gas s’ha convertit en quotidià i habitual, continua sent difícil en la composició i la substància més aviat perillosa: per arribar al cremador d’un dispositiu de gas, es fa un llarg i difícil camí.

A l’article analitzarem els principals problemes relacionats amb el gas combustible natural: parlarem de la seva composició i propietats, descriurem les etapes de producció, transport i processament de gas, l’àmbit d’aplicació. Considereu idees modernes sobre l’origen de les reserves d’hidrocarburs, fets interessants i hipòtesis.

Què és el gas combustible natural?

Hi ha una opinió que el gas es troba sota terra en els buits i s’extreu fàcilment d’allà, per la qual cosa n’hi ha prou de perforar un pou. Però, en realitat, tot és molt més complicat: el gas es pot localitzar dins d’una roca porosa, es pot dissoldre en aigua, en hidrocarburs líquids i en petroli.

Per entendre per què passa això, només cal recordar que la paraula "gas" prové del grec "caos", Que reflecteix el principi de comportament de la substància. En estat gasós, les molècules es mouen aleatòriament, intentant omplir uniformement tot el volum possible. A causa d'això, són capaços de penetrar i dissoldre's en altres substàncies, inclosos els líquids i minerals més densos. L’alta pressió i la temperatura milloren molt el procés de difusió. Sovint és en la forma d'un "còctel" que es conté gas natural a les entranyes.

Però primer, parlem de què consisteix el gas i en què consisteix: considerem la composició química i les propietats físiques del gas combustible natural.

Característiques químiques

El gas extret de les entranyes, que s'anomena "natural", és una barreja de diversos gasos.

En composició, es divideix en tres grups de components:

• combustible- hidrocarburs;
• incombustible (llastos) - nitrogen, diòxid de carboni, oxigen, heli, vapor d’aigua;
• perjudicial impureses - sulfur de hidrogen i mercaptans.

El primer i principal grup és un conjunt d’hidrocarburs de metà (homòlegs) amb el nombre d’àtoms de carboni de l’1 al 5. El percentatge més gran de la barreja és el metà (del 70 al 98%) que té un àtom de carboni. El contingut d'altres gasos (etan, propà, butà, pentà) oscil·la entre les unitats i les dècimes del percentatge.

El gas produït pels camps es caracteritza per una alta concentració de metà. En els associats, extrets de petroli, la proporció de metà és molt inferior: 30 - 60%, i homòlegs més alta: 10 - 20%

A més dels hidrocarburs, a la barreja poden estar presents substàncies no combustibles en petites quantitats: sulfur d’hidrogen, nitrogen, diòxid de carboni, monòxid de carboni, hidrogen i altres. Però, depenent del camp, les proporcions d’hidrocarburs, així com la composició d’altres gasos, poden fluctuar significativament.

Propietats físiques del gas

Segons les propietats físiques del metà CH₄ incolor i inodormolt combustible. A concentracions a l’aire més del 4,5% - explosiu. Aquesta propietat, combinada amb la falta d’olor, suposa una gran amenaça i problema. Sobretot a les mines, ja que el metà és absorbit pel carbó.

Vam escriure sobre les causes d’una explosió de gas en condicions domèstiques a aquestes coses.

Per donar olor al gas, per detectar-ne les fuites, s’hi afegeixen substàncies especials amb una olor desagradable, odorants abans del transport. Molt sovint es tracta de compostos que contenen sofre (etanetiol o etil mercaptà). La fracció de impuresa es selecciona de manera que es deixi notar les fuites amb una concentració de gas de l’1%.

El principal avantatge del combustible blau és la seva elevada calor específica de combustió: 39 MJ / kg. En aquest cas, s’alliberen substàncies inofensives: aigua i diòxid de carboni. Aquest és també un factor important que permet l’ús del metà en la vida quotidiana.

D'on prové el gas de les entranyes de la terra?

Tot i que la gent va aprendre a utilitzar gas fa més de 200 anys, fins ara no hi ha consens sobre on prové el gas a les entranyes de la terra.

Teories bàsiques de l’origen

Hi ha dues teories principals sobre el seu origen:

• mineral, explicant la formació de gas mitjançant els processos de desgasificació d’hidrocarburs des de capes més profundes i més denses de la terra i elevar-los a zones amb menor pressió;
• orgànic (biogènic), segons el qual el gas és un producte de descomposició de les restes d’organismes vius en condicions d’alta pressió, temperatura i falta d’aire.

Al camp, el gas pot ser en forma d’un clúster, una tapa de gas, una solució en petroli o aigua o hidrats de gas. En aquest darrer cas, els dipòsits es troben en roques poroses entre les capes d'argila hermètica al gas. Molt sovint, aquestes roques són gres compactades, carbonats, calcàries.

La proporció dels camps de gas convencionals només és del 0,8%. Un percentatge lleugerament més gran cau sobre gas profund, carbó i esquistos, de l’1 al 4 a l’1,9%. Els tipus de dipòsits més comuns són gasos i hidrats dissolts en aigua, en proporcions aproximadament iguals (46,9% cadascun)

Com que el gas és més lleuger que el petroli i l’aigua és més pesada, la posició dels fòssils al dipòsit és sempre la mateixa: el gas es troba al damunt del petroli i l’aigua suporta tot el camp de petroli i gas des de baix.

El gas a l’embassament està sota pressió. Com més profunds són els dipòsits, més elevat és. De mitjana, per cada 10 metres, l’augment de pressió és de 0,1 MPa. Existeixen formacions de pressió anormalment alta. Per exemple, als dipòsits d’Achimov del dipòsit d’Urengoy, arriba a les 600 atmosferes i superior amb una profunditat de 3800 a 4500 m.

Fets i hipòtesis interessants

No fa gaire es creia que les reserves mundials de petroli i gas s’haurien d’esgotar ja a principis del segle XXI. Per exemple, l’autorista geofísica nord-americana Hubbert va escriure sobre això el 1965.

Fins a la data, molts països continuen augmentant la producció de gas. No hi ha signes reals que s’esgotin les reserves d’hidrocarburs.

Segons el doctor en ciències geològiques i mineralògiques V.V. Polevanova, aquestes idees errònies es deuen al fet que la teoria de l’origen orgànic del petroli i del gas encara és generalment acceptada i és propietària de la majoria de científics. Tot i que encara D.I. Mendeleev va fonamentar la teoria de l’origen profund inorgànic del petroli, i després ho va demostrar Kudryavtsev i V.R. Larin

Però molts fets parlen contra l’origen orgànic dels hidrocarburs.

Aquí hi ha alguns:

• els dipòsits es descobreixen a profunditats de fins a 11 km, en fonaments cristal·lins, on l’existència de matèria orgànica ni tan sols pot ser teòricament;
• utilitzant teoria orgànica, només es pot explicar el 10% de les reserves d’hidrocarburs, el 90% restant són inexplicables;
• la sonda espacial Cassini descoberta el 2000 al satèl·lit Saturn recursos gegants d’hidrocarburs en forma de llacs, diversos ordres de magnitud superiors a la Terra.

La hipòtesi presentada per Larin de l’hidrur de la Terra inicialment explica l’origen dels hidrocarburs per la reacció de l’hidrogen amb el carboni a les profunditats de la terra i la posterior desgasificació del metà.

Segons ella, no hi ha jaciments juràssics antics. Tot el petroli i el gas podrien formar-se entre 1 i 15 mil anys enrere. A mesura que procedeix la selecció, les existències es poden reomplir gradualment, tal i com es veu en els camps petroliers desenvolupats i abandonats durant molt de temps.

Com és la mineria i el transport?

El procés d’extracció de gas combustible natural comença amb la construcció de pous. Depenent de l'ocurrència de l'estrat portador de gas, la seva profunditat pot arribar als 7 km. A mesura que avança la perforació, una canonada (caixa) es baixa cap al pou. Per evitar la fugida de gas per l’espai entre la canonada i les parets del pou, es fa el rejuntat: omplir el buit amb argila o ciment.

Al final de la construcció, s’elimina la plataforma de perforació i s’instal·len accessoris de font a la capçalera de la caixa. És un disseny de vàlvules i vàlvules, serveix per seleccionar gas del pou.

El nombre de pous pot ser molt gran.

S’assignen diverses funcions als accessoris de la font: subjecta les canonades de tubs suspès al pou, controla els modes de funcionament, mesura els paràmetres de les parts externes i internes del pou.

Tot el cicle de producció de gas natural es desenvolupa en tres etapes:

1. Desenvolupament del camp de gas. Com a resultat de la perforació, es crea una diferència de pressió. A causa d'això, el gas es desplaça a través de l'embassament cap als pous.
2. Funcionament dels pous de gas. En aquesta fase, el gas passa per la caixa.
3. Recollida i preparació per al transport. El subministrament de gas de tots els accessoris de font es subministra als complexos tecnològics especials de les plantes de tractament de gasos. Són gasos secs neteja per impureses nocives

Fins i tot concentracions petites de sulfur d'hidrogen, vapor d'aigua o partícules condueixen a una ràpida corrosió, formació d'hidrats i danys mecànics a la superfície interna del conducte.

La preparació final del transport té lloc a la seu. Inclou després del tractament i l'eliminació del condensat d'hidrocarburs, refredant el gas per reduir el seu volum.

El principal tipus de transport de gas a llargues distàncies és principal de gas. És un sistema d’estructures d’enginyeria complexa des dels mateixos conductes fins magatzem subterrani.

En el punt final de la carretera es troben les estacions de distribució de gas (GDS). Aquí es fa la darrera neteja d’impureses de pols i líquids, es redueix la pressió fins al nivell requerit pels consumidors, s’estabilitza, es té en compte el consum de gas i s’hi afegeix odorant.

Un altre tipus comú de transport de metà és el transport marítim per vaixells especials - transportistes de gas.

Enormes tanques esfèriques no permetran confondre el transportista de gas amb altres tipus de vaixells. Són termosos que mantenen una temperatura necessària constant per al metà líquid -163 ° С

La conversió del gas en estat líquid es realitza a les plantes especials de GNL. El procés es desenvolupa en dues etapes: primer, el metà es refreda a -50 ° C, i després a -163 ° C. Al mateix temps, el seu volum disminueix en 600 vegades.

Tramitació i abast

L’elevada combustibilitat del gas natural en determina la seva principal aplicació. S'utilitza en forma de combustible en fàbriques, fàbriques, centrals tèrmiques, cases de caldera, institucions, en edificis residencials, instal·lacions agrícoles i molts altres. Us recomanem que llegeixi les normes ús del gas domèstic.

La producció i refinació de petroli sempre va acompanyada de l’alliberament de gasos associats. En alguns casos, els seus volums poden ser impressionants i fins a 300 metres cúbics per metre cúbic de cru.

Però hi ha un gran nombre de camps en què no s’utilitza gas natural associat, sinó que s’estén. Per exemple, a tota Rússia, es perden fins a un 25% de les matèries primeres útils.

Una part del gas associat es subministra a les plantes de processament de gas. D’ella s’obté gas sec purificat que s’utilitza per escalfar. Un altre component valuós és una barreja d’hidrocarburs lleugers.

El diagrama mostra una imatge general del procés de processament de gas produït. És difícil sobreestimar el paper dels productes finals per a la indústria química moderna

Després es divideix en fraccions en instal·lacions especials. El resultat són hidrocarburs com propà, butà, isobutà i pentà. Per reduir el volum, facilitat de transport i emmagatzematge liquat.

Si es converteixen cotxes en gas ràpidament, es produeix un estalvi de costos tangible. L’ampliació de la xarxa de benzineres contribueix a l’augment de la flota de cotxes amb HBO. No només guanyen els conductors, sinó també els vianants que no han de respirar els gasos nocius

El propà i el butà s’utilitzen per escalfar habitatges. gas embotellat ja sigui per als cotxes. Però la major part serveix per a processaments posteriors a les plantes petroquímiques.

Mitjançant un escalfament a alta temperatura (piròlisi), s’obtenen les principals matèries primeres de tots els materials sintètics - monòmers: etilè, propilè, butadè. Sota l'acció dels catalitzadors, es combinen en polímers. La producció produeix materials tan valuosos com cautxú, PVC, polietilè i molts altres.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Al documental la pel·lícula sobre gas és accessible i clara:

Aquest film de formació està dedicat al transport del maleter de gas:

Encara no ho sabem tot sobre el gas natural: el seu origen encara està ple de molts misteris. S’espera que el combustible blau sigui efectivament un regal inesgotable que serà suficient per a nosaltres i els nostres descendents.

Tens alguna pregunta després de llegir el material anterior? O voleu complementar l'article amb comentaris útils, fets interessants o fotografies? Escriviu els vostres comentaris, feu preguntes i participeu a la discussió: el formulari de comentaris es troba a sota.