Alt om naturgas: sammensætning og egenskaber, produktion og anvendelse af naturgas

På grund af sin høje energieffektivitet og miljøvenlighed er naturgas sammen med olie af største vigtighed. Det er vidt brugt som brændstof og fungerer også som et værdifuldt råmateriale til den kemiske industri.

Og selvom brugen af ​​gas er blevet hverdag og sædvanlig, forbliver den stadig vanskelig i sammensætning og temmelig farligt stof - for at komme ind i brænderen til en gasanordning går det en lang og vanskelig vej.

I artiklen vil vi analysere de vigtigste problemer forbundet med naturlig brændbar gas - vi vil tale om dens sammensætning og egenskaber, beskrive stadierne i gasproduktion, transport og forarbejdning, dens omfang. Overvej moderne ideer om oprindelsen af ​​carbonhydridreserver, interessante fakta og hypoteser.

Hvad er naturlig brændbar gas?

Der er en opfattelse af, at gas ligger under jord i hulrum og nemt kan udvindes derfra, til hvilket det er nok at bore en brønd. Men i virkeligheden er alt meget mere kompliceret: gas kan placeres inde i en porøs sten, kan opløses i vand, flydende kulbrinter og olie.

For at forstå, hvorfor dette sker, skal du bare huske, at ordet "gas" kommer fra det græske "kaos", Der afspejler stoffets adfærdsprincip. I gasformige tilstand bevæger molekylerne sig tilfældigt og prøver ensartet at udfylde hele mulige volumen. På grund af dette er de i stand til at trænge igennem og opløse andre stoffer, herunder mere tætte væsker og mineraler. Højt tryk og temperatur forbedrer diffusionsprocessen i høj grad. Ofte er det i form af en sådan "cocktail", at naturgas er indeholdt i tarmen.

Men først lad os tale om, hvad gas består af, og hvad det er - overvej den kemiske sammensætning og fysiske egenskaber ved naturlig brændbar gas.

Kemiske egenskaber

Gas, der udvindes fra tarmen, der kaldes "naturlig", er en blanding af forskellige gasser.

I sammensætning er det opdelt i tre grupper af komponenter:

• brandfarlig- kulbrinter;
• ikke-brændbar (forkoblinger) - nitrogen, kuldioxid, ilt, helium, vanddamp;
• skadeligt urenhed - hydrogensulfid og mercaptaner.

Den første og hovedgruppe er et sæt methan-carbonhydrider (homologer) med antallet af carbonatomer fra 1 til 5. Den største procentdel i blandingen er methan (fra 70 til 98%) med et carbonatom. Indholdet af andre gasser (ethan, propan, butan, pentan) varierer fra enheder til tiendedele af en procent.

Gassen produceret fra markerne er kendetegnet ved en høj koncentration af methan. I det tilhørende ekstraherede fra olie er andelen af ​​metan meget lavere: 30 - 60% og homologer højere: 10 - 20%

Foruden kulbrinter kan der ikke være brændbare stoffer i små mængder til stede i blandingen: hydrogensulfid, nitrogen, kuldioxid, kulilte, brint og andre. Afhængigt af marken kan forholdene mellem kulbrinter og sammensætningen af ​​andre gasser svinge markant.

Fysiske egenskaber ved gas

I henhold til de fysiske egenskaber af metan CH₄ farveløs og lugtfrimeget brændbart. Ved koncentrationer i luften mere end 4,5% - eksplosive. Denne egenskab kombineret med manglen på lugt udgør en stor trussel og problem. Især i miner, da metan absorberes af kul.

Vi skrev om årsagerne til en gaseksplosion under hjemlige forhold i det her.

For at give gassen en lugt føjes der specielle stoffer med en ubehagelig lugt, lugtstoffer til transporten før transport. Oftest er dette svovlholdige forbindelser - ethanethiol eller ethyl mercaptan. Forureningsfraktionen vælges således, at lækage er mærkbar ved en gaskoncentration på 1%.

Den største fordel ved blåt brændstof er dens høje specifikke forbrændingsvarme - 39 MJ / kg. I dette tilfælde frigives ufarlige stoffer: vand og kuldioxid. Dette er også en vigtig faktor, der tillader anvendelse af metan i hverdagen.

Hvor kommer gas fra jordens tarm fra?

Selvom folk lærte at bruge gas for mere end 200 år siden, er der indtil videre ikke enighed om, hvor gas kommer fra jordens tarm.

Grundlæggende teorier om oprindelse

Der er to hovedteorier om dens oprindelse:

• mineralved at forklare dannelsen af ​​gas ved processerne med afgasning af kulbrinter fra dybere og tættere lag af jorden og hæve dem til områder med lavere tryk;
• organisk (biogen), ifølge hvilken gas er et produkt af nedbrydning af resterne af levende organismer under betingelser med højt tryk, temperatur og luftmangel.

I marken kan gas være i form af en separat klynge, gashætte, opløsning i olie eller vand eller gashydrater. I sidstnævnte tilfælde er aflejringerne placeret i porøse klipper mellem gastæt lag af ler. Oftest er sådanne klipper komprimeret sandsten, carbonater, kalksten.

Andelen af ​​konventionelle gasfelter er kun 0,8%. En lidt større procentdel falder på dyb kul- og skifergas - fra 1, 4 til 1,9%. De mest almindelige typer aflejringer er vandopløste gasser og hydrater - i omtrent lige store andele (46,9% hver)

Da gas er lettere end olie, og vandet er tungere, er fossilernes placering i reservoiret altid den samme: gas er oven på olie, og vand understøtter hele olie- og gasfeltet nedenunder.

Gas i reservoiret er under pres. Jo dybere indskud, jo højere er det. I gennemsnit for hver 10 meter er trykforøgelsen 0,1 MPa. Der findes unormalt højtryksformationer. F.eks. Når Achimov-aflejringerne i Urengoy-aflejringen når 600 atmosfærer og højere med en dybde på 3800 til 4500 m.

Interessante fakta og hypoteser

For ikke så længe siden blev det antaget, at verdens olie- og gasreserver skulle være opbrugt allerede i begyndelsen af ​​XXI-tallet. For eksempel skrev den autoritative amerikanske geofysiker Hubbert om dette i 1965.

Indtil videre fortsætter mange lande med at øge gasproduktionen. Der er ingen virkelige tegn på, at carbonhydridreserver løber ud.

Ifølge doktoren i geologiske og mineralogiske videnskaber V.V. Polevanova er sådanne misforståelser forårsaget af det faktum, at teorien om den organiske oprindelse af olie og gas stadig er almindeligt accepteret og ejer sindet hos de fleste forskere. Skønt D.I. Mendeleev underbyggede teorien om den uorganiske dybe oprindelse af olie, og derefter blev dette bevist af Kudryavtsev og V.R. Larin.

Men mange kendsgerninger taler imod den organiske oprindelse af kulbrinter.

Her er nogle af dem:

• aflejringer opdages i dybder på op til 11 km i krystallinske fundamenter, hvor eksistensen af ​​organisk stof ikke engang kan være teoretisk;
• ved hjælp af organisk teori kan kun 10% af carbonhydridreserverne forklares, de resterende 90% er uforklarlige;
• Cassini-rummet, der blev opdaget i 2000 på satellitten til Saturn Titan-gigantiske kulbrinterressourcer i form af søer, flere størrelsesordener højere end jorden.

Hypotesen fremsat af Larin fra den oprindelige hydrid Jord forklarer oprindelsen af ​​kulbrinter ved reaktionen af ​​brint med kulstof i jordens dybder og den efterfølgende afgasning af methan.

Ifølge hende er der ingen gamle juraaflejringer. Al olie og gas kunne dannes i intervallet fra 1 til 15 tusinde år siden. Efterhånden som udvælgelsen fortsætter, kan bestandene gradvis genopfyldes, som det ses i længeudviklede og forladte oliefelter.

Hvordan er minedrift og transport?

Processen med ekstraktion af naturlig brændbar gas begynder med konstruktionen af ​​brønde. Afhængig af forekomsten af ​​det gasbærende lag kan deres dybde nå 7 km. Når boringen skrider frem, sænkes et rør (hus) ned i brønden. For at forhindre gasudslip gennem rummet mellem røret og brøndens vægge udføres fugning - fyldning af spalten med ler eller cement.

Efter konstruktionens afslutning fjernes boreriggen, og springvandfittings monteres på foringsrøret. Det er et design af ventiler og ventiler, der tjener til at vælge gas fra brønden.

Antallet af brønde kan være ret stort.

Flere funktioner er tildelt springvandfittings: det holder rørrør ophængt i brønden, styrer driftsformer, måler parametrene for de udvendige og indvendige dele af brønden

Hele naturgasproduktionscyklus finder sted i tre faser:

1. Udvikling af gasfelt. Som et resultat af boring oprettes en trykforskel. På grund af dette bevæger gassen sig gennem reservoiret til brøndene.
2. Drift af gasbrønde. På dette trin passerer gassen gennem foringsrøret.
3. Indsamling og klargøring til transport. Gas fra alle fontænefittings leveres til specielle teknologiske komplekser i gasbehandlingsanlæg. Det er tør gas rengøring fra skadelige urenheder.

Selv små koncentrationer af hydrogensulfid, vanddamp eller partikler fører til hurtig korrosion, hydratdannelse og mekanisk skade på rørledningens indre overflade.

Den endelige forberedelse til transport finder sted i hovedkvarteret. Det inkluderer efterbehandling og fjernelse af carbonhydridkondensat, afkøling af gassen for at reducere dens volumen.

Den vigtigste type gastransport over lange afstande er gas hoved. Det er et system med komplekse ingeniørstrukturer fra selve rørledningerne til underjordisk opbevaring.

På motorvejets sidste punkt er gasdistributionsstationer (GDS). Her finder den sidste rengøring fra urenheder i støv og væsker sted, trykket reduceres til det niveau, som forbrugerne kræver, det stabiliseres, gasforbruget tages i betragtning, og der tilsættes lugtstof.

En anden almindelig type metantransport er søtransport med specielle fartøjer - gasskibe.

Kæmpe kugleformede tanke tillader ikke, at gasbæreren forveksles med andre typer fartøjer. Det er termoser, der opretholder en konstant krævet temperatur for flydende methan -163 ° С

Konvertering af gas til en flydende tilstand udføres på specielle LNG-anlæg. Processen finder sted i to trin: først afkøles methan til -50 ° C og derefter til -163 ° C. Samtidig falder dens volumen med 600 gange.

Behandling og omfang

Den høje brændbarhed af naturgas bestemmer dens vigtigste anvendelse. Det bruges som brændstof i fabrikker, fabrikker, termiske kraftværker, kedelhuse, institutioner, i boligbygninger, landbrugsfaciliteter og mange andre. Vi anbefaler, at du læser reglerne husholdningsgasbrug.

Olieproduktion og raffinering ledsages altid af frigivelse af tilknyttet gas. I nogle tilfælde kan dens volumener være imponerende og op til 300 kubikmeter per kubikmeter råolie.

Men der er et stort antal felter, hvor naturligt associeret gas ikke bruges, men blusset. F.eks. Går hele Rusland op til 25% af nyttige råvarer.

En del af den tilknyttede gas leveres til gasforarbejdningsanlæg. Derfra opnås renset tør gas, der bruges til opvarmning. En anden værdifuld komponent er en blanding af lette kulbrinter.

Diagrammet viser et generelt billede af processen til behandling af produceret gas. Slutprodukternes rolle i den moderne kemiske industri er vanskelig at overvurdere

Derefter er det opdelt i fraktioner i specielle installationer. Resultatet er kulbrinter, såsom propan, butan, isobutan, pentan. For at reducere lydstyrken er det let at transportere og opbevare flydende.

At konvertere biler til gas lønner sig hurtigt og giver konkrete omkostningsbesparelser. Udvidelsen af ​​netværket af tankstationer bidrager til en stigning i bilparken med HBO. Ikke kun chauffører vinder, men også fodgængere, der ikke behøver at indånde skadelige udstødninger

Propan og butan bruges til opvarmning af huse. flaske gas enten til biler. Men det meste går til videre forarbejdning på petrokemiske anlæg.

Ved høj temperaturopvarmning (pyrolyse) opnås de vigtigste råmaterialer til alle syntetiske materialer - monomerer: ethylen, propylen, butadien. Under virkning af katalysatorer kombineres de til polymerer. Output producerer så værdifulde materialer som gummi, PVC, polyethylen og mange andre.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I dokumentarfilmen om gas er tilgængelig og klar:

Denne træningsfilm er dedikeret til transport af gasstam:

Vi ved stadig ikke alt om naturgas - dens oprindelse er stadig fyldt med mange mysterier. Man håber, at blåt brændstof faktisk er en utømmelig gave, der vil være tilstrækkelig for os og vores efterkommere.

Har du spørgsmål efter at have læst ovenstående materiale? Eller vil du supplere artiklen med nyttige kommentarer, interessante fakta eller fotografier? Skriv dine kommentarer, still spørgsmål, deltag i diskussionen - feedbackformularen findes nedenfor.