Kaikki maakaasusta: maakaasun koostumus ja ominaisuudet, tuotanto ja käyttö

Maakaasulla, yhdessä öljyn kanssa, on erittäin korkean energiatehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden vuoksi ensiarvoisen tärkeää. Sitä käytetään laajalti polttoaineena ja se on myös arvokas raaka-aine kemianteollisuudelle.

Ja vaikka kaasun käytöstä on tullut arkipäivää ja tavanomaista, se on edelleen vaikeasti koostumukseltaan ja melko vaarallista ainetta - jotta se pääsee kaasulaitteen polttimeen, se kulkee pitkän ja vaikean tavan.

Artikkelissa analysoimme luonnon palavaan kaasuun liittyviä tärkeimpiä kysymyksiä - puhumme sen koostumuksesta ja ominaisuuksista, kuvaamme kaasun tuotannon, kuljetuksen ja käsittelyn vaiheet, laajuus. Mieti nykyaikaisia ​​ideoita hiilivetyvarantojen alkuperästä, mielenkiintoisia faktoja ja hypoteeseja.

Mikä on luonnollinen palava kaasu?

On olemassa mielipide, että kaasua on maanalainen tyhjiö ja se on helposti poistettava sieltä, jota varten riittää kaivo poraamaan. Mutta todellisuudessa kaikki on paljon monimutkaisempaa: kaasu voi sijaita huokoisen kivin sisällä, voidaan liuottaa veteen, nestemäisiin hiilivetyihin ja öljyyn.

Ymmärtääksesi miksi näin tapahtuu, muista vain, että sana "kaasu" tulee kreikan kielestä "kaaos", Joka heijastaa aineen käyttäytymisen periaatetta. Kaasumaisessa tilassa molekyylit liikkuvat satunnaisesti, yrittäen täyttää tasaisesti koko mahdollisen tilavuuden. Tämän vuoksi ne kykenevät tunkeutumaan ja liukenemaan muihin aineisiin, mukaan lukien tiheämmät nesteet ja mineraalit. Korkea paine ja lämpötila parantavat huomattavasti diffuusioprosessia. Usein se on tällaisen "cocktailin" muodossa, että maakaasua sisältyy suolistoon.

Mutta ensin puhutaan siitä, mistä kaasu koostuu ja mistä se on - ota huomioon luonnon palavan kaasun kemiallinen koostumus ja fysikaaliset ominaisuudet.

Kemialliset ominaisuudet

Suolistosta uutettu kaasu, jota kutsutaan "luonnolliseksi", on sekoitus erilaisia ​​kaasuja.

Seos on jaettu kolmeen komponenttiryhmään:

• syttyvä- hiilivedyt;
• palamaton (kuristimet) - typpi, hiilidioksidi, happi, helium, vesihöyry;
• haitallinen epäpuhtaus - rikkivety ja merkaptaanit.

Ensimmäinen ja pääryhmä on joukko metaanihiilivetyjä (homologeja), joiden hiiliatomien lukumäärä on 1-5. Seoksen suurin prosenttiosuus on metaani (70 - 98%), jossa on yksi hiiliatomi. Muiden kaasujen (etaani, propaani, butaani, pentaani) pitoisuus vaihtelee yksiköistä prosenttiyksikköihin.

Pelloista tuotetulle kaasulle on ominaista korkea metaanipitoisuus. Öljystä uutetussa, metaanin osuus on paljon pienempi: 30 - 60% ja homologien korkeampi: 10 - 20%.

Hiilivetyjen lisäksi seoksessa voi olla pieniä määriä palamattomia aineita: rikkivetyä, typpeä, hiilidioksidia, hiilimonoksidia, vetyä ja muita. Hiilivetyjen osuudet samoin kuin muiden kaasujen koostumus voivat kentästä riippuen vaihdella merkittävästi.

Kaasun fysikaaliset ominaisuudet

Metaanin fysikaalisten ominaisuuksien mukaan CH₄ väritön ja hajutonerittäin palava. Pitoisuuksina ilmassa yli 4,5% - räjähtävä. Tämä ominaisuus yhdistettynä hajujen puuttumiseen aiheuttaa suuren uhan ja ongelman. Varsinkin kaivoksissa, koska hiili imee metaanin.

Kirjoitimme kaasun räjähdyksen syistä kotimaisissa olosuhteissa tämä juttu.

Kaasulle tuoksuu vuotojen havaitsemiseksi siihen ennen kuljetusta erityisiä epämiellyttävän hajuisia aineita, hajuaineita. Yleisimmin nämä ovat rikkiä sisältäviä yhdisteitä - etaanitiolia tai etyylimerkaptaania. Epäpuhtausjae valitaan siten, että vuoto on havaittavissa 1%: n kaasupitoisuudella.

Sinisen polttoaineen tärkein etu on sen korkea ominainen palamislämpö - 39 MJ / kg. Tässä tapauksessa vapautuu vaarattomia aineita: vettä ja hiilidioksidia. Tämä on myös tärkeä tekijä, joka sallii metaanin käytön jokapäiväisessä elämässä.

Mistä maapallon suolista tulee kaasua?

Vaikka ihmiset oppivat käyttämään kaasua yli 200 vuotta sitten, toistaiseksi ei ole päästy yksimielisyyteen siitä, mistä kaasu tulee maan suolistossa.

Alkuperäteoriat

Sen alkuperästä on kaksi pääteoriaa:

• mineraali, selitetään kaasun muodostuminen hiilivetyjen kaasunpoistoprosessien avulla maan syvemmästä ja tiheämmästä kerroksesta ja nostamalla ne alueisiin, joissa paine on alhaisempi;
• orgaaninen (biogeeninen), jonka mukaan kaasu on elävien organismien jäännösten hajoamisen tuote korkean paineen, lämpötilan ja ilman puuteolosuhteissa.

Pellolla kaasu voi olla erillisen klusterin, kaasun korkin, öljy- tai vesiliuoksen tai kaasuhydraattien muodossa. Jälkimmäisessä tapauksessa kerrostumat sijaitsevat huokoisissa kiveissä kaasutiiviiden savikerrosten välissä. Tällaisia ​​kiviä ovat useimmiten tiivistetyt hiekkakivi, karbonaatit, kalkkikivet.

Tavanomaisten kaasukenttien osuus on vain 0,8%. Hieman suurempi osuus laskee syvä-, hiili- ja liuskekaasusta - 1,4 - 1,9%. Yleisimmät saostumatyypit ovat veteen liuenneita kaasuja ja hydraatteja - suunnilleen yhtäsuuruisissa suhteissa (46,9% kukin)

Koska kaasu on öljyä kevyempi ja vesi raskaampaa, fossiilien sijainti säiliössä on aina sama: kaasu on öljyn päällä ja vesi tukee koko öljy- ja kaasukenttää alhaalta.

Säiliön kaasu on paineen alainen. Mitä syvempi on talletuksia, sitä korkeampi se on. Keskimäärin jokaista 10 metriä kohti paineen nousu on 0,1 MPa. On epätavallisen korkeapaineisia muodostelmia. Esimerkiksi Urengoyn esiintymän Achimovin esiintymissä se saavuttaa 600 ilmakehän ja sitä korkeamman syvyydellä 3800 - 4500 metriä.

Mielenkiintoisia tosiasioita ja hypoteeseja

Ei niin kauan sitten uskottiin, että maailman öljy- ja kaasuvarastot pitäisi käyttää loppuun jo XXI-luvun alussa. Esimerkiksi arvovaltainen amerikkalainen geofysiikko Hubbert kirjoitti tästä vuonna 1965.

Tähän päivään mennessä monet maat lisäävät kaasuntuotantoa. Hiilivetyvarantojen loppumisesta ei ole todellisia merkkejä.

Geologisten ja mineraloogisten tieteiden tohtorin V.V. Polevanova, tällaiset väärinkäsitykset johtuvat siitä, että öljyn ja kaasun orgaanisen alkuperän teoria hyväksytään edelleen ja että se omistaa useimpien tutkijoiden mielen. Vaikka silti D.I. Mendeleev perusti öljyn epäorgaanisen syvän alkuperän teorian, ja tämän osoittivat sitten Kudryavtsev ja V.R. Larin.

Mutta monet tosiasiat puhuvat hiilivetyjen orgaanisesta alkuperästä.

Tässä on joitain niistä:

• esiintymät löydetään jopa 11 km: n syvyydestä kiteisiin pohjoihin, joissa orgaanisen aineen olemassaolo ei voi olla edes teoreettisesti;
• orgaanisen teorian avulla vain 10% hiilivetyvarannoista voidaan selittää, loput 90% ovat selittämättömiä;
• Cassini-avaruuskoetin, joka löydettiin vuonna 2000 Saturn Titanin jättiläisten hiilivetyvarantojen satelliiteilta järvien muodossa, useita kertaluokkia korkeampi kuin maa.

Alkuperäisen hydridimaan Larin esittämä hypoteesi selittää hiilivetyjen alkuperän vedyn reaktiolla hiilen kanssa maan syvyyksissä ja myöhemmällä metaanin kaasunpoistolla.

Hänen mukaansa ei ole muinaisia ​​juuralaislajeja. Kaikkia öljyjä ja kaasuja voi muodostua välillä 1-15 tuhatta vuotta sitten. Valinnan edetessä varastot voivat vähitellen täydentää, kuten pitkään kehitetyillä ja hylätyillä öljykenttillä havaitaan.

Kuinka kaivostoiminta ja kuljetus tapahtuvat?

Luonnon palavan kaasun uuttaminen alkaa kaivojen rakentamisesta. Kaasua sisältävän kerroksen esiintymisestä riippuen niiden syvyys voi olla 7 km. Porauksen edetessä putki (kotelo) lasketaan kaivoon. Kaasun poistumisen estämiseksi putken ja kaivon seinämien välisestä tilasta tehdään injektointi - aukko täytetään savilla tai sementillä.

Rakentamisen lopussa porauslaite poistetaan ja suihkulähteiden kiinnikkeet asennetaan kotelon päähän. Se on venttiilien ja venttiilien malli, palvelee kaasun valintaa kaivosta.

Kaivojen lukumäärä voi olla melko suuri.

Suihkulähdeliitoksille on osoitettu useita toimintoja: se pitää kaivoon ripustetut letkut, ohjaa toimintatapoja, mittaa kaivon ulko- ja sisäosien parametrit

Koko maakaasun tuotantosykli tapahtuu kolmessa vaiheessa:

1. Kaasukentän kehittäminen. Porauksen tuloksena syntyy paine-ero. Tämän vuoksi kaasu liikkuu säiliön läpi kaivoihin.
2. Kaasukaivojen toiminta. Tässä vaiheessa kaasu kulkee kotelon läpi.
3. Keräys ja kuljetusvalmistelut. Kaikista suihkulähteiden liitososista kaasua toimitetaan erityisiin kaasunkäsittelylaitosten teknisiin komplekseihin. Ne ovat kuivaa kaasua puhdistus haitallisista epäpuhtauksista.

Jo pienet rikkivety-, vesihöyry- tai hiukkaspitoisuudet johtavat nopeaan korroosioon, hydraatin muodostumiseen ja mekaanisiin vaurioihin putkilinjan sisäpinnalle.

Viimeinen kuljetusvalmistelu tapahtuu pääkonttorissa. Se sisältää jälkikäsittelyn ja hiilivetykondensaatin poiston, kaasun jäähdyttämisen sen tilavuuden vähentämiseksi.

Tärkein kaasunsiirtotyyppi pitkiä matkoja on kaasun pää. Se on monimutkaisten teknisten rakenteiden järjestelmä putkilinjoista itse maanalainen varasto.

Valtatien viimeisessä pisteessä ovat kaasunjakeluasemat (GDS). Tässä tapahtuu viimeinen puhdistus pöly- ja neste-epäpuhtauksista, paine alennetaan kuluttajien vaatimaan tasoon, se vakautetaan, kaasunkulutus otetaan huomioon ja hajuainetta lisätään.

Toinen yleinen metaanikuljetusmuoto on merikuljetukset erityisaluksilla - kaasunsiirtolaitteilla.

Valtavat pallomaiset säiliöt eivät salli kaasunkuljettimen sekoittamista muun tyyppisiin astioihin. Ne ovat termosia, jotka pitävät nestemäisen metaanin vaaditun lämpötilan vakiona -163 ° С

Kaasun muuntaminen nestemäiseen tilaan suoritetaan erityisissä nesteytetyn maakaasun laitoksissa. Prosessi tapahtuu kahdessa vaiheessa: ensin metaani jäähdytetään -50 ° C: seen ja sitten -163 ° C: seen. Samanaikaisesti sen tilavuus vähenee 600 kertaa.

Käsittely ja soveltamisala

Maakaasun korkea palavuus määrittää sen pääsovelluksen. Sitä käytetään polttoaineena tehtaissa, tehtaissa, lämpövoimalaitoksissa, kattilalaitoksissa, laitoksissa, asuinrakennuksissa, maataloudessa ja monissa muissa. Suosittelemme, että luet säännöt kotimaan kaasun käyttö.

Öljyntuotantoon ja jalostamiseen liittyy aina siihen liittyvä kaasu. Joissakin tapauksissa sen määrät voivat olla vaikuttavia ja jopa 300 kuutiometriä kuutiometriä kohti raakaöljyä.

Mutta on olemassa suuri joukko kenttiä, joilla luonnonkaasua ei käytetä, vaan poltetaan. Esimerkiksi koko Venäjällä jopa 25% hyödyllisistä raaka-aineista menetetään.

Osa kaasusta toimitetaan kaasunjalostamoille. Tästä saadaan puhdistettua kuivaa kaasua, jota käytetään lämmitykseen. Toinen arvokas komponentti on kevyiden hiilivetyjen seos.

Kaavio näyttää yleisen kuvan tuotetun kaasun käsittelyprosessista. Lopputuotteiden roolia nykyaikaisessa kemianteollisuudessa on vaikea yliarvioida

Sitten se jaetaan fraktioihin erityisissä installaatioissa. Tuloksena ovat hiilivedyt, kuten propaani, butaani, isobutaani, pentaani. Äänenvoimakkuuden vähentämiseksi, kuljetuksen ja varastoinnin helppous nesteytetty.

Auton muuttaminen kaasuksi kannattaa nopeasti ja säästää konkreettisesti. Huoltoasemien verkon laajentaminen myötävaikuttaa HBO-autokannan lisääntymiseen. Kuljettajien voittamisen lisäksi myös jalankulkijoiden, joiden ei tarvitse hengittää haitallisia pakokaasuja

Propaania ja butaania käytetään kodien lämmitykseen. pullotettu kaasu joko autoihin. Mutta suurin osa siitä menee jatkojalostukseen petrokemian tehtailla.

Lämpökuumennuksella (pyrolyysi) saadaan niistä synteettisten materiaalien pääraaka-aineet - monomeerit: eteeni, propeeni, butadieeni. Katalysaattorien vaikutuksesta ne yhdistetään polymeereiksi. Tuotos tuottaa arvokkaita materiaaleja, kuten kumi, PVC, polyeteeni ja monet muut.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Kaasua koskevassa dokumenttielokuvassa on pääsy ja selkeys:

Tämä koulutuselokuva on omistettu kaasun kuljettamiseen:

Emme vieläkään tiedä kaikkea maakaasusta - sen alkuperä on edelleen täynnä monia salaisuuksia. Toivotaan, että sininen polttoaine on todellakin tyhjentämätön lahja, joka riittää meille ja jälkeläisillemme.

Onko sinulla kysymyksiä yllä olevan materiaalin lukemisen jälkeen? Vai haluatko täydentää artikkelia hyödyllisillä kommenteilla, mielenkiintoisilla tosiasioilla tai valokuvilla? Kirjoita kommentteja, kysy kysymyksiä, osallistu keskusteluun - palautteen lomake löytyy alla.