Alles über Erdgas: Zusammensetzung und Eigenschaften, Produktion und Verwendung von Erdgas

Erdgas ist neben Öl aufgrund seiner hohen Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit von größter Bedeutung. Es wird häufig als Brennstoff verwendet und dient auch als wertvoller Rohstoff für die chemische Industrie.

Und obwohl der Gebrauch von Gas alltäglich und gewohnheitsmäßig geworden ist, bleibt seine Zusammensetzung und seine gefährliche Substanz immer noch schwierig - um in den Brenner eines Gasgeräts zu gelangen, ist es ein langer und schwieriger Weg.

In dem Artikel werden wir die Hauptprobleme im Zusammenhang mit brennbarem Erdgas analysieren - wir werden über seine Zusammensetzung und Eigenschaften sprechen, die Stadien der Gasproduktion, des Transports und der Verarbeitung sowie seinen Umfang beschreiben. Betrachten Sie moderne Ideen zur Entstehung von Kohlenwasserstoffreserven, interessante Fakten und Hypothesen.

Was ist brennbares Erdgas?

Es gibt eine Meinung, dass Gas unterirdisch in Hohlräumen liegt und leicht von dort gewonnen werden kann, wofür es ausreicht, einen Brunnen zu bohren. In Wirklichkeit ist jedoch alles viel komplizierter: Gas kann sich in einem porösen Gestein befinden, in Wasser, flüssigen Kohlenwasserstoffen und Öl gelöst werden.

Um zu verstehen, warum dies geschieht, denken Sie daran, dass das Wort "Gas" aus dem Griechischen stammt. "Chaos", Was das Prinzip des Verhaltens der Substanz widerspiegelt. Im gasförmigen Zustand bewegen sich die Moleküle zufällig und versuchen, das gesamte mögliche Volumen gleichmäßig zu füllen. Aufgrund dessen können sie in andere Substanzen eindringen und sich darin auflösen, einschließlich dichterer Flüssigkeiten und Mineralien. Hoher Druck und hohe Temperatur verbessern den Diffusionsprozess erheblich. Oft ist Erdgas in Form eines solchen „Cocktails“ im Darm enthalten.

Aber lassen Sie uns zuerst darüber sprechen, woraus Gas besteht und woraus es besteht - betrachten Sie die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften von brennbarem Erdgas.

Chemische Eigenschaften

Aus dem Darm entnommenes Gas, das als "natürlich" bezeichnet wird, ist eine Mischung verschiedener Gase.

In der Zusammensetzung ist es in drei Gruppen von Komponenten unterteilt:

• brennbar- Kohlenwasserstoffe;
• nicht brennbar (Vorschaltgeräte) - Stickstoff, Kohlendioxid, Sauerstoff, Helium, Wasserdampf;
• schädlich Verunreinigungen - Schwefelwasserstoff und Mercaptane.

Die erste und Hauptgruppe ist ein Satz von Methankohlenwasserstoffen (Homologen) mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von 1 bis 5. Der größte Prozentsatz in der Mischung ist Methan (von 70 bis 98%) mit einem Kohlenstoffatom. Der Gehalt an anderen Gasen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) reicht von Einheiten bis zu Zehntelprozent.

Das auf den Feldern erzeugte Gas zeichnet sich durch eine hohe Methankonzentration aus. In dem aus Öl gewonnenen assoziierten ist der Methananteil viel geringer: 30 - 60% und die Homologen höher: 10 - 20%

Neben Kohlenwasserstoffen können in der Mischung nicht brennbare Substanzen in geringen Mengen vorhanden sein: Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und andere. Je nach Fachgebiet können jedoch die Anteile der Kohlenwasserstoffe sowie die Zusammensetzung anderer Gase erheblich schwanken.

Physikalische Eigenschaften von Gas

Entsprechend den physikalischen Eigenschaften von Methan CH₄ farblos und geruchlossehr brennbar. Bei Konzentrationen in der Luft mehr als 4,5% - explosiv. Diese Eigenschaft, kombiniert mit dem Mangel an Geruch, stellt eine große Bedrohung und ein großes Problem dar. Besonders in Bergwerken, da Methan von Kohle absorbiert wird.

Wir haben über die Ursachen einer Gasexplosion unter häuslichen Bedingungen in geschrieben dieses Zeug.

Um dem Gas einen Geruch zu verleihen und seine Undichtigkeiten zu erkennen, werden ihm vor dem Transport spezielle Substanzen mit einem unangenehmen Geruch, Geruchsstoffe, zugesetzt. Meist handelt es sich dabei um schwefelhaltige Verbindungen - Ethanthiol oder Ethylmercaptan. Die Verunreinigungsfraktion wird so gewählt, dass bei einer Gaskonzentration von 1% eine Leckage erkennbar ist.

Der Hauptvorteil von blauem Kraftstoff ist seine hohe spezifische Verbrennungswärme - 39 MJ / kg. In diesem Fall werden harmlose Substanzen freigesetzt: Wasser und Kohlendioxid. Dies ist auch ein wichtiger Faktor, der den Einsatz von Methan im Alltag ermöglicht.

Woher kommt Gas aus den Eingeweiden der Erde?

Obwohl die Menschen vor mehr als 200 Jahren gelernt haben, mit Gas umzugehen, besteht bislang kein Konsens darüber, woher Gas in den Eingeweiden der Erde kommt.

Grundlegende Ursprungstheorien

Es gibt zwei Haupttheorien seiner Entstehung:

• MineralErklärung der Gasbildung durch Entgasung von Kohlenwasserstoffen aus tieferen und dichteren Erdschichten und deren Anhebung in Gebiete mit niedrigerem Druck;
• organisch (biogen), wonach Gas ein Produkt der Zersetzung der Überreste lebender Organismen unter Bedingungen von hohem Druck, Temperatur und Luftmangel ist.

Auf dem Feld kann Gas in Form eines separaten Clusters, eines Tankdeckels, einer Lösung in Öl oder Wasser oder von Gashydraten vorliegen. Im letzteren Fall befinden sich die Ablagerungen in porösen Gesteinen zwischen gasdichten Tonschichten. Meistens sind solche Gesteine ​​verdichteter Sandstein, Karbonate und Kalksteine.

Der Anteil konventioneller Gasfelder beträgt nur 0,8%. Ein etwas größerer Prozentsatz entfällt auf Tief-, Kohle- und Schiefergas - von 1,4 auf 1,9%. Die häufigsten Arten von Ablagerungen sind wassergelöste Gase und Hydrate - in ungefähr gleichen Anteilen (jeweils 46,9%).

Da Gas leichter als Öl und Wasser schwerer ist, ist die Position der Fossilien im Reservoir immer dieselbe: Gas befindet sich auf Öl, und Wasser unterstützt das gesamte Öl- und Gasfeld von unten.

Das Gas im Vorratsbehälter steht unter Druck. Je tiefer die Ablagerungen sind, desto höher ist sie. Im Durchschnitt beträgt der Druckanstieg alle 10 Meter 0,1 MPa. Es existieren ungewöhnlich hohe Druckformationen. Beispielsweise erreicht es auf den Achimov-Lagerstätten der Urengoy-Lagerstätte 600 Atmosphären und mehr mit einer Tiefe von 3800 bis 4500 m.

Interessante Fakten und Hypothesen

Vor nicht allzu langer Zeit glaubte man, dass die weltweiten Öl- und Gasreserven bereits zu Beginn des 21. Jahrhunderts erschöpft sein sollten. Zum Beispiel schrieb der maßgebliche amerikanische Geophysiker Hubbert 1965 darüber.

Bis heute steigern viele Länder die Gasproduktion weiter. Es gibt keine wirklichen Anzeichen dafür, dass die Kohlenwasserstoffreserven zur Neige gehen.

Laut dem Doktor der geologischen und mineralogischen Wissenschaften V.V. Polevanova, solche Missverständnisse werden durch die Tatsache verursacht, dass die Theorie der organischen Herkunft von Öl und Gas immer noch allgemein anerkannt ist und den Verstand der meisten Wissenschaftler besitzt. Obwohl immer noch D.I. Mendeleev begründete die Theorie des anorganischen tiefen Ursprungs von Öl, und dann wurde dies von Kudryavtsev und V.R. Larin.

Viele Tatsachen sprechen jedoch gegen die organische Herkunft von Kohlenwasserstoffen.

Hier sind einige davon:

• Ablagerungen werden in Tiefen von bis zu 11 km in kristallinen Fundamenten entdeckt, in denen die Existenz organischer Materie theoretisch nicht einmal nachgewiesen werden kann.
• Mit der organischen Theorie können nur 10% der Kohlenwasserstoffreserven erklärt werden, die restlichen 90% sind unerklärlich;
• Die Cassini-Raumsonde wurde im Jahr 2000 auf dem Satelliten der riesigen Kohlenwasserstoffressourcen des Saturn Titan in Form von Seen entdeckt, die mehrere Größenordnungen höher sind als die Erde.

Die von Larin vorgebrachte Hypothese des anfänglich hydriden Erd erklärt den Ursprung von Kohlenwasserstoffen durch die Reaktion von Wasserstoff mit Kohlenstoff in den Tiefen der Erde und die anschließende Entgasung von Methan.

Ihr zufolge gibt es keine alten Jura-Ablagerungen. Alles Öl und Gas könnte sich vor 1 bis 15 Tausend Jahren bilden. Mit fortschreitender Auswahl können sich die Bestände allmählich auffüllen, wie dies in lang entwickelten und verlassenen Ölfeldern der Fall ist.

Wie ist Bergbau und Transport?

Der Prozess der Gewinnung von brennbarem Erdgas beginnt mit dem Bau von Brunnen. Je nach Vorkommen der gasführenden Schicht kann ihre Tiefe 7 km erreichen. Während des Bohrens wird ein Rohr (Gehäuse) in das Bohrloch abgesenkt. Um das Entweichen von Gas durch den Raum zwischen dem Rohr und den Wänden des Bohrlochs zu verhindern, wird verfugt - die Lücke wird mit Ton oder Zement gefüllt.

Am Ende der Bauarbeiten wird die Bohranlage entfernt und am Gehäusekopf sind Brunnenanschlüsse angebracht. Es ist eine Konstruktion von Ventilen und Ventilen, die zur Auswahl von Gas aus dem Bohrloch dient.

Die Anzahl der Brunnen kann sehr groß sein.

Den Brunnenarmaturen sind mehrere Funktionen zugeordnet: Sie halten im Bohrloch aufgehängte Rohrleitungen, steuern die Betriebsarten und messen die Parameter der äußeren und inneren Teile des Bohrlochs

Der gesamte Erdgasproduktionszyklus erfolgt in drei Schritten:

1. Gasfeldentwicklung. Durch das Bohren entsteht eine Druckdifferenz. Aufgrund dessen gelangt das Gas durch das Reservoir zu den Brunnen.
2. Betrieb von Gasbrunnen. In diesem Stadium strömt das Gas durch das Gehäuse.
3. Abholung und Vorbereitung des Transports. Gas aus allen Brunnenarmaturen wird an spezielle technologische Komplexe von Gasaufbereitungsanlagen geliefert. Sie sind trockenes Gas Reinigung von schädlichen Verunreinigungen.

Selbst geringe Konzentrationen von Schwefelwasserstoff, Wasserdampf oder Partikeln führen zu schneller Korrosion, Hydratbildung und mechanischer Beschädigung der Innenfläche der Rohrleitung.

Die endgültige Vorbereitung für den Transport erfolgt in der Zentrale. Es umfasst die Nachbehandlung und Entfernung von Kohlenwasserstoffkondensat, wobei das Gas gekühlt wird, um sein Volumen zu verringern.

Die Hauptart des Gastransports über große Entfernungen ist Gasleitung. Es ist ein System komplexer technischer Strukturen von den Pipelines selbst bis zu unterirdische Lagerung.

Am letzten Punkt der Autobahn befinden sich Gasverteilungsstationen (GDS). Hier findet die letzte Reinigung von Staub- und Flüssigkeitsverunreinigungen statt, der Druck wird auf das vom Verbraucher geforderte Maß reduziert, stabilisiert, der Gasverbrauch berücksichtigt und Geruchsstoff zugesetzt.

Eine andere übliche Art des Methantransports ist der Seetransport mit Spezialschiffen - Gasträgern.

Riesige kugelförmige Tanks lassen den Gasträger nicht mit anderen Schiffstypen verwechseln. Es handelt sich um Thermoskannen, die eine konstante erforderliche Temperatur für flüssiges Methan von -163 ° C aufrechterhalten

Die Umwandlung von Gas in einen flüssigen Zustand erfolgt in speziellen LNG-Anlagen. Der Prozess erfolgt in zwei Schritten: Zuerst wird Methan auf -50 ° C und dann auf -163 ° C abgekühlt. Gleichzeitig nimmt sein Volumen um das 600-fache ab.

Verarbeitung und Umfang

Die hohe Brennbarkeit von Erdgas bestimmt seine Hauptanwendung. Es wird in Form von Brennstoff in Fabriken, Fabriken, Wärmekraftwerken, Kesselhäusern, Institutionen, in Wohngebäuden, landwirtschaftlichen Einrichtungen und vielen anderen verwendet. Wir empfehlen Ihnen, die Regeln zu lesen häuslicher Gasverbrauch.

Die Ölförderung und -raffination geht immer mit der Freisetzung des zugehörigen Gases einher. In einigen Fällen kann das Volumen beeindruckend sein und bis zu 300 Kubikmeter pro Kubikmeter Rohöl betragen.

Es gibt jedoch eine große Anzahl von Feldern, in denen Erdgas nicht verwendet, sondern aufgeweitet wird. So gehen beispielsweise in ganz Russland bis zu 25% der nützlichen Rohstoffe verloren.

Ein Teil des zugehörigen Gases wird an Gasaufbereitungsanlagen geliefert. Daraus wird gereinigtes trockenes Gas erhalten, das zum Erhitzen verwendet wird. Eine weitere wertvolle Komponente ist eine Mischung aus leichten Kohlenwasserstoffen.

Das Diagramm zeigt ein allgemeines Bild des Prozesses der Verarbeitung des erzeugten Gases. Die Rolle von Endprodukten für die moderne chemische Industrie ist schwer zu überschätzen

Dann wird es in speziellen Installationen in Brüche unterteilt. Das Ergebnis sind Kohlenwasserstoffe wie Propan, Butan, Isobutan, Pentan. Um das Volumen zu reduzieren, einfacher Transport und Lagerung verflüssigen.

Die Umstellung von Autos auf Benzin zahlt sich schnell aus und führt zu spürbaren Kosteneinsparungen. Der Ausbau des Tankstellennetzes trägt zu einer Erhöhung der Fahrzeugflotte mit HBO bei. Nicht nur Fahrer gewinnen, sondern auch Fußgänger, die keine schädlichen Abgase einatmen müssen

Propan und Butan werden zum Heizen von Häusern verwendet. Gas in Flaschen entweder für Autos. Das meiste davon wird jedoch in petrochemischen Anlagen weiterverarbeitet.

Durch Hochtemperaturerhitzen (Pyrolyse) werden die Hauptrohstoffe für alle synthetischen Materialien daraus gewonnen - Monomere: Ethylen, Propylen, Butadien. Unter Einwirkung von Katalysatoren werden sie zu Polymeren kombiniert. Die Ausgabe produziert so wertvolle Materialien wie Gummi, PVC, Polyethylen und viele andere.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Im Dokumentarfilm über Gas ist zugänglich und klar:

Dieser Schulungsfilm ist dem Transport von Gasleitungen gewidmet:

Wir wissen immer noch nicht alles über Erdgas - seine Herkunft ist immer noch mit vielen Rätseln behaftet. Es ist zu hoffen, dass blauer Kraftstoff tatsächlich ein unerschöpfliches Geschenk ist, das für uns und unsere Nachkommen ausreichen wird.

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