Sve o prirodnom plinu: sastav i svojstva, proizvodnja i uporaba prirodnog plina

Prirodni plin je, uz naftu, zbog svoje visoke energetske učinkovitosti i ekološke sigurnosti od najveće važnosti. Široko se koristi kao gorivo, a ujedno služi i kao vrijedna sirovina za kemijsku industriju.

I premda je upotreba plina postala svakodnevna i uobičajena, ona i dalje ostaje teška po sastavu i prilično opasna tvar - da bi ušla u plamenik plinskog uređaja ide dug i težak put.

U članku ćemo analizirati glavna pitanja povezana s prirodnim zapaljivim plinom - govorit ćemo o njegovom sastavu i svojstvima, opisati faze proizvodnje, transporta i prerade plina, njegov opseg. Razmotrite moderne ideje o podrijetlu rezervi ugljikovodika, zanimljive činjenice i hipoteze.

Što je prirodni zapaljivi plin?

Postoji mišljenje da plin leži pod zemljom u prazninama i lako se iz njega izvlači, za što je dovoljno izbušiti bušotinu. Ali u stvarnosti je sve puno složenije: plin se može nalaziti unutar porozne stijene, može se otopiti u vodi, tekućim ugljikovodicima i nafti.

Da biste razumjeli zašto se to događa, samo se sjetite da riječ "plin" dolazi od grčkog "haos", Koji odražava princip ponašanja tvari. U plinovitom stanju, molekule se kreću nasumično, pokušavajući jednoliko napuniti cijeli mogući volumen. Zbog toga su u stanju prodrijeti i otopiti se u drugim tvarima, uključujući gušće tekućine i minerale. Visoki tlak i temperatura uvelike poboljšavaju proces difuzije. Prirodni plin često se nalazi u crijevima u obliku takvog "koktela".

No, prvo, razgovarajmo o tome što se sastoji od plina i od čega je - razmotrimo kemijski sastav i fizikalna svojstva prirodno zapaljivog plina.

Kemijske karakteristike

Plin izvučen iz crijeva, koji se naziva "prirodnim", mješavina je različitih plinova.

Sastav je podijeljen u tri skupine sastojaka:

• zapaljiv- ugljikovodici;
• nezapaljiv (prigušnica) - dušik, ugljični dioksid, kisik, helij, vodena para;
• štetan nečistoća - vodikov sulfid i merkaptani.

Prva i glavna skupina je skup metanskih ugljikovodika (homolozi) s brojem ugljikovih atoma od 1 do 5. Najveći postotak u smjesi je metan (od 70 do 98%) koji ima jedan atom ugljika. Sadržaj ostalih plinova (etan, propan, butan, pentan) kreće se od jedinica do desetine posto.

Za plin proizveden iz polja karakteristična je visoka koncentracija metana. U pridruženom, izvađenom iz nafte, udio metana je znatno niži: 30 - 60%, a homolozi veći: 10 - 20%

Pored ugljikovodika u smjesi mogu biti i nezapaljive tvari u malim količinama: vodikov sulfid, dušik, ugljični dioksid, ugljični monoksid, vodik i druge. Ali, ovisno o polju, udjeli ugljikovodika, kao i sastav ostalih plinova, mogu značajno fluktuirati.

Fizička svojstva plina

Prema fizikalnim svojstvima metana CH₄ bez boja i mirisavrlo zapaljiv. U koncentraciji u zraku većoj od 4,5% - eksploziv, Ovo svojstvo, u kombinaciji s nedostatkom mirisa, predstavlja veliku prijetnju i problem. Pogotovo u rudnicima, jer metan apsorbira ugljen.

Pisali smo o uzrocima plinske eksplozije u domaćim uvjetima u ove stvari.

Da bi gas imao miris, kako bi se otkrio njegov curenje, prije transporta u njega se dodaju posebne tvari neugodnog mirisa, mirisa. Najčešće su to spojevi koji sadrže sumpor - etanetiol ili etil merkaptan. Frakcija nečistoće odabrana je tako da je curenje vidljivo pri koncentraciji plina od 1%.

Glavna prednost plavog goriva je njegova visoka specifična toplina izgaranja - 39 MJ / kg. U tom se slučaju oslobađaju bezopasne tvari: voda i ugljični dioksid. Ovo je također važan čimbenik koji omogućuje uporabu metana u svakodnevnom životu.

Odakle dolazi plin iz utrobe zemlje?

Iako su ljudi naučili koristiti plin prije više od 200 godina, do sada ne postoji konsenzus o tome odakle dolazi plin u utrobama zemlje.

Osnovne teorije podrijetla

Dvije su glavne teorije o njegovom nastanku:

• mineral, objašnjavanje stvaranja plina procesima otplinjavanja ugljikovodika iz dubljih i gušćih slojeva zemlje i njihovo podizanje na područja s nižim tlakom;
• organski (biogeni), prema kojem je plin produkt raspadanja ostataka živih organizama u uvjetima visokog tlaka, temperature i nedostatka zraka.

Na terenu plin može biti u obliku zasebnog klastera, plinskog poklopca, otopine u ulju ili vodi ili plinskog hidrata. U potonjem slučaju, naslage su smještene u poroznim stijenama između plinopropusnih slojeva gline. Najčešće su takve stijene zbijeni pješčenjak, karbonati, vapnenci.

Udio konvencionalnih plinskih polja iznosi samo 0,8%. Nešto veći postotak pada na plin dubok, ugljen i škriljac - od 1,4 do 1,9%. Najčešći tipovi taloga su plinovi i hidrati otopljeni u vodi - u približno jednakim omjerima (svaki po 46,9%)

Kako je plin lakši od nafte, a voda je teža, položaj fosila u ležištu uvijek je isti: plin je na vrhu nafte, a voda odozdo podržava cijelo nalazište nafte i plina.

Plin u rezervoaru je pod pritiskom. Što su naslage dublje, to su i veće. U prosjeku na svakih 10 metara porast tlaka iznosi 0,1 MPa. Postoje nenormalno visokotlačne formacije. Na primjer, na ahimovim ležištima ležišta Urengoy doseže 600 atmosfera i više s dubinom od 3800 do 4500 m.

Zanimljive činjenice i hipoteze

Ne tako davno vjerovalo se da bi svjetske rezerve nafte i plina trebale biti iscrpljene već na početku XXI stoljeća. Na primjer, autoritativni američki geofizičar Hubbert o tome je pisao 1965. godine.

Do danas, mnoge zemlje nastavljaju povećavati proizvodnju plina. Nema stvarnih znakova da se zalihe ugljikovodika troše.

Prema doktoru geoloških i mineraloških znanosti V.V. Polevanova, takve su zablude uzrokovane činjenicom da je teorija o organskom podrijetlu nafte i plina još uvijek općeprihvaćena i posjeduje umove većine znanstvenika. Iako još uvijek D.I. Mendeleev je potkrijepio teoriju anorganskog dubokog podrijetla nafte, a tada su to dokazali Kudryavtsev i V.R. Larin.

No, mnoge činjenice govore protiv organskog podrijetla ugljikovodika.

Evo nekih od njih:

• naslage se otkrivaju na dubinama do 11 km, u kristalnim temeljima, gdje postojanje organske materije ne može biti ni teoretski;
• koristeći se organskom teorijom, može se objasniti samo 10% rezervi ugljikovodika, preostalih 90% je neobjašnjivo;
• svemirska sonda Cassini otkrivena 2000. godine na satelitu ogromnih ugljikovodičnih resursa Saturn Titan u obliku jezera, nekoliko reda veće od zemljine.

Hipoteza koju je iznio Larin iz prvobitno hidridne Zemlje objašnjava podrijetlo ugljikovodika reakcijom vodika i ugljika u dubini zemlje i naknadnom rasplinjavanjem metana.

Prema njenim riječima nema drevnih jurskih naslaga. Sva nafta i plin mogli bi se formirati u rasponu od prije 1 do 15 tisuća godina. Kako se selekcija odvija, zalihe se mogu postupno nadopunjavati, što se vidi i na dugo razvijenim i napuštenim naftnim poljima.

Kako je rudarstvo i transport?

Proces vađenja prirodnog zapaljivog plina započinje izgradnjom bunara. Ovisno o pojavi sloja koji nosi plin, njihova dubina može doseći 7 km. Kako bušenje napreduje, u bunar se spušta cijev (kućište). Kako bi se spriječilo ispuštanje plina kroz prostor između cijevi i zidova bušotine, vrši se fugiranje - popunjavanje praznine glinom ili cementom.

Na kraju konstrukcije, alat za bušenje se uklanja i pričvršćuje se fontani na fontani na glavi kućišta. To je dizajn ventila i ventila, služi za odabir plina iz bušotine.

Broj bušotina može biti prilično velik.

Okovu fontane dodijeljeno je nekoliko funkcija: drži cijevi ovješene u bušotini, kontrolira način rada, mjeri parametre vanjskog i unutarnjeg dijela bušotine

Cijeli ciklus proizvodnje prirodnog plina odvija se u tri faze:

1. Razvoj plinskog polja, Kao rezultat bušenja stvara se razlika tlaka. Zbog toga se plin kreće kroz rezervoar do bunara.
2. Rad plinskih bušotina. U ovoj fazi plin prolazi kroz kućište.
3. Prikupljanje i priprema za prijevoz, Plin iz svih armatura za fontane dovodi se u posebne tehnološke komplekse uređaja za pročišćavanje plina. Oni su suhi plin čišćenje od štetnih nečistoća.

Čak i male koncentracije vodikovog sulfida, vodene pare ili čestica dovode do brze korozije, stvaranja hidrata i mehaničkih oštećenja unutarnje površine cjevovoda.

Završna priprema za prijevoz odvija se u sjedištu. To uključuje naknadnu obradu i uklanjanje ugljikovodičnog kondenzata, hlađenje plina da bi se smanjio njegov volumen.

Glavna vrsta transporta plina na velike udaljenosti je plin glavni, To je sustav složenih inženjerskih građevina od samih plinovoda do podzemno skladište.

Na krajnjoj točki autoceste nalaze se stanice za distribuciju plina (GDS). Ovdje se odvija posljednje čišćenje od nečistoće prašine i tekućina, tlak se smanjuje na razinu koju zahtijevaju potrošači, stabilizira se, uzima se u obzir potrošnja plina i dodaje se miris.

Druga uobičajena vrsta prijevoza metana je pomorski prijevoz posebnim plovilima - plinskim prijevoznicima.

Ogromni sferični spremnici neće dopustiti miješanje nosača plina s drugim vrstama posuda. To su termoze koje održavaju konstantnu potrebnu temperaturu za tekući metan -163 ° C

Pretvorba plina u tekuće stanje provodi se u posebnim postrojenjima za UPP. Proces se odvija u dvije faze: prvo se metan ohladi na -50 ° C, a zatim na -163 ° C. Istodobno se njegov volumen smanjuje za 600 puta.

Obrada i opseg

Velika zapaljivost prirodnog plina određuje njegovu glavnu primjenu. Koristi se u obliku goriva u tvornicama, tvornicama, termoelektranama, kotlovnicama, ustanovama, u stambenim zgradama, poljoprivrednim objektima i mnogim drugima. Preporučujemo vam da pročitate pravila domaća upotreba plina.

Proizvodnja i rafiniranje nafte uvijek je praćeno ispuštanjem pripadajućeg plina. U nekim slučajevima, njegove količine mogu biti impresivne i do 300 kubičnih metara po kubičnom metru sirove nafte.

Ali postoji veliki broj polja na kojima se prirodni plin ne upotrebljava, već se spaljuje. Na primjer, u cijeloj Rusiji se tako gubi do 25% korisnih sirovina.

Dio povezanog plina dovodi se u postrojenja za preradu plina. Iz njega se dobiva pročišćeni suhi plin koji se koristi za grijanje. Još jedna vrijedna komponenta je mješavina lakih ugljikovodika.

Dijagram prikazuje opću sliku procesa prerade proizvedenog plina. Ulogu krajnjih proizvoda u modernoj kemijskoj industriji teško je precijeniti

Zatim se dijeli na frakcije u posebnim instalacijama. Rezultat su ugljikovodici poput propana, butana, izobutana, pentana. Da biste smanjili volumen, lakoću transporta i skladištenja ukapljeni.

Pretvaranje automobila u plin brzo se isplati i omogućuje opipljive uštede troškova. Širenje mreže benzinskih postaja pridonosi povećanju voznog parka automobila s HBO-om. Pobjeđuju ne samo vozači, već i pješaci koji ne moraju udisati štetne izduvne gasove

Propan i butan koriste se za grijanje domova. flaširani plin bilo za automobile. No, najveći dio ide na daljnju preradu u petrokemijska postrojenja.

Grijanjem na visokoj temperaturi (pirolizom) iz njih se dobivaju glavne sirovine za sve sintetičke materijale - monomeri: etilen, propilen, butadien. Pod djelovanjem katalizatora kombiniraju se u polimere. Iz proizvodnje se dobijaju tako vrijedni materijali kao što su guma, PVC, polietilen i mnogi drugi.

Zaključci i korisni video na temu

U dokumentarnom filmu o plinu dostupan je i jasan:

Ovaj trening film posvećen je prijevozu u prtljažniku plina:

Još uvijek ne znamo sve o prirodnom plinu - njegovo podrijetlo još uvijek je kruto mnogim misterijama. Nada se da je plavo gorivo doista neiscrpan dar koji će biti dovoljan nama i našim potomcima.

Imate li pitanja nakon čitanja gornjeg materijala? Ili želite dopuniti članak korisnim komentarima, zanimljivim činjenicama ili fotografijama? Napišite svoje komentare, postavite pitanja, sudjelujte u raspravi - obrazac za povratne informacije nalazi se ispod.