Tutto sul gas naturale: composizione e proprietà, produzione e uso del gas naturale

A causa della sua elevata efficienza energetica e rispetto dell'ambiente, il gas naturale, insieme al petrolio, è di fondamentale importanza. È ampiamente usato come combustibile e funge anche da preziosa materia prima per l'industria chimica.

E sebbene l'uso del gas sia diventato quotidiano e abituale, rimane ancora difficile nella composizione e nella sostanza piuttosto pericolosa - per entrare nel bruciatore di un dispositivo a gas va molto e molto difficile.

Nell'articolo analizzeremo i principali problemi associati al gas combustibile naturale - parleremo della sua composizione e proprietà, descriveremo le fasi della produzione, trasporto e lavorazione del gas, il suo scopo. Prendi in considerazione idee moderne sull'origine delle riserve di idrocarburi, fatti e ipotesi interessanti.

Che cos'è il gas combustibile naturale?

C'è un'opinione secondo cui il gas giace sottoterra nel vuoto e viene facilmente estratto da lì, per il quale è sufficiente perforare un pozzo. Ma in realtà tutto è molto più complicato: il gas può essere localizzato all'interno di una roccia porosa, può essere dissolto in acqua, idrocarburi liquidi e petrolio.

Per capire perché questo accade, ricorda solo che la parola "gas" deriva dal greco "caos", Che riflette il principio di comportamento della sostanza. Allo stato gassoso, le molecole si muovono in modo casuale, cercando di riempire uniformemente l'intero volume possibile. Per questo motivo, sono in grado di penetrare e dissolversi in altre sostanze, compresi liquidi e minerali più densi. L'alta pressione e la temperatura migliorano notevolmente il processo di diffusione. Spesso è sotto forma di un tale "cocktail" che il gas naturale è contenuto nelle viscere.

Ma prima, parliamo di cosa è composto il gas e di cosa si tratta: consideriamo la composizione chimica e le proprietà fisiche del gas combustibile naturale.

Caratteristiche chimiche

Il gas estratto dalle viscere, che si chiama "naturale", è una miscela di vari gas.

Nella composizione, è diviso in tre gruppi di componenti:

• infiammabile- idrocarburi;
• infiammabile (reattori) - azoto, anidride carbonica, ossigeno, elio, vapore acqueo;
• dannoso impurità - idrogeno solforato e mercaptani.

Il primo e il gruppo principale è un insieme di idrocarburi di metano (omologhi) con il numero di atomi di carbonio da 1 a 5. La percentuale maggiore nella miscela è il metano (dal 70 al 98%) con un atomo di carbonio. Il contenuto di altri gas (etano, propano, butano, pentano) varia da unità a decimi di percento.

Il gas prodotto dai campi è caratterizzato da un'alta concentrazione di metano. Nel associato, estratto dal petrolio, la percentuale di metano è molto più bassa: 30 - 60% e gli omologhi più alti: 10 - 20%

Oltre agli idrocarburi, nella miscela possono essere presenti sostanze non combustibili in piccole quantità: idrogeno solforato, azoto, anidride carbonica, monossido di carbonio, idrogeno e altri. Ma, a seconda del campo, le proporzioni di idrocarburi, così come la composizione di altri gas, possono variare in modo significativo.

Proprietà fisiche del gas

Secondo le proprietà fisiche del metano CH₄ incolore e inodoremolto combustibile. A concentrazioni nell'aria superiore al 4,5% - esplosivo. Questa proprietà, unita alla mancanza di odore, rappresenta una grande minaccia e un problema. Soprattutto nelle miniere, poiché il metano è assorbito dal carbone.

Abbiamo scritto sulle cause di un'esplosione di gas in condizioni domestiche in questa roba.

Per dare un odore al gas, al fine di rilevare le perdite, vengono aggiunte sostanze speciali con un odore sgradevole, odori prima del trasporto. Molto spesso, si tratta di composti contenenti zolfo: etanethiolo o etil mercaptano. La frazione di impurità è selezionata in modo tale che si noti una perdita con una concentrazione di gas dell'1%.

Il vantaggio principale del combustibile blu è il suo alto calore specifico di combustione - 39 MJ / kg. In questo caso, vengono rilasciate sostanze innocue: acqua e anidride carbonica. Questo è anche un fattore importante che consente l'uso del metano nella vita di tutti i giorni.

Da dove viene il gas dalle viscere della terra?

Sebbene le persone abbiano imparato a usare il gas più di 200 anni fa, finora non c'è consenso su da dove provenga il gas nelle viscere della terra.

Teorie di base sull'origine

Esistono due principali teorie sulla sua origine:

• minerale, spiegando la formazione di gas attraverso i processi di degasaggio degli idrocarburi dagli strati più profondi e più densi della terra e sollevandoli in aree con una pressione più bassa;
• organico (biogenico), in base al quale il gas è un prodotto della decomposizione dei resti di organismi viventi in condizioni di alta pressione, temperatura e mancanza di aria.

Sul campo, il gas può essere sotto forma di un cluster separato, tappo del gas, soluzione in olio o acqua o idrati di gas. In quest'ultimo caso, i depositi si trovano in rocce porose tra strati di argilla a tenuta di gas. Molto spesso, tali rocce sono arenaria compatta, carbonati, calcari.

La quota di giacimenti di gas convenzionali è solo dello 0,8%. Una percentuale leggermente maggiore ricade in profondità, carbone e gas di scisto - dall'1, 4 all'1,9%. I tipi più comuni di depositi sono gas e idrati disciolti in acqua - in proporzioni approssimativamente uguali (46,9% ciascuno)

Poiché il gas è più leggero del petrolio e l'acqua è più pesante, la posizione dei fossili nel serbatoio è sempre la stessa: il gas è sopra il petrolio e l'acqua sostiene l'intero giacimento di petrolio e gas dal basso.

Il gas nel serbatoio è sotto pressione. Più sono profondi i depositi, maggiore è. In media, per ogni 10 metri, l'aumento di pressione è di 0,1 MPa. Esistono formazioni anormalmente ad alta pressione. Ad esempio, sui depositi di Achimov del campo di Urengoy, raggiunge 600 atmosfere e oltre con una profondità da 3800 a 4500 m.

Fatti e ipotesi interessanti

Non molto tempo fa si credeva che le riserve mondiali di petrolio e gas dovessero essere esaurite già all'inizio del XXI secolo. Ad esempio, l'autorevole geofisico americano Hubbert ne scrisse nel 1965.

Ad oggi, molti paesi continuano ad aumentare la produzione di gas. Non ci sono segni reali che le riserve di idrocarburi si stiano esaurendo.

Secondo il dottore in scienze geologiche e mineralogiche V.V. Polevanova, tali idee sbagliate sono causate dal fatto che la teoria dell'origine organica di petrolio e gas è ancora generalmente accettata e possiede le menti della maggior parte degli scienziati. Anche se ancora D.I. Mendeleev ha corroborato la teoria dell'origine profonda inorganica del petrolio, e questo è stato dimostrato da Kudryavtsev e V.R. Larin.

Ma molti fatti parlano contro l'origine organica degli idrocarburi.

Eccone alcuni:

• i depositi vengono scoperti a profondità fino a 11 km, in fondamenta cristalline, dove l'esistenza della materia organica non può nemmeno essere teoricamente;
• usando la teoria organica, si può spiegare solo il 10% delle riserve di idrocarburi, il restante 90% è inspiegabile;
• la sonda spaziale Cassini scoperta nel 2000 sul satellite di Saturno Titano giganti risorse di idrocarburi sotto forma di laghi, diversi ordini di grandezza superiori alla terra.

L'ipotesi avanzata da Larin della Terra inizialmente idruro spiega l'origine degli idrocarburi dalla reazione dell'idrogeno con il carbonio nelle profondità della terra e il conseguente degasaggio del metano.

Secondo lei, non ci sono antichi depositi giurassici. Tutto il petrolio e il gas potrebbero formarsi nell'intervallo da 1 a 15 mila anni fa. Man mano che la selezione procede, le scorte possono gradualmente reintegrarsi, come visto nei giacimenti petroliferi a lungo sviluppati e abbandonati.

Come vanno le miniere e i trasporti?

Il processo di estrazione di gas combustibile naturale inizia con la costruzione di pozzi. A seconda della presenza dello strato di gas, la loro profondità può raggiungere i 7 km. Mentre la perforazione avanza, un tubo (involucro) viene abbassato nel pozzo. Per prevenire la fuga di gas attraverso lo spazio tra il tubo e le pareti del pozzo, viene eseguita la stuccatura, riempiendo lo spazio con argilla o cemento.

Alla fine della costruzione, la piattaforma di perforazione viene rimossa e i raccordi della fontana sono installati sulla testa dell'involucro. È un progetto di valvole e valvole, serve per selezionare il gas dal pozzo.

Il numero di pozzi può essere piuttosto elevato.

Diverse funzioni sono assegnate ai raccordi della fontana: tiene i tubi del tubo sospesi nel pozzo, controlla le modalità operative, misura i parametri delle parti esterne e interne del pozzo

L'intero ciclo di produzione di gas naturale si svolge in tre fasi:

1. Sviluppo del campo di gas. Come risultato della perforazione, viene creata una differenza di pressione. Per questo motivo, il gas si sposta attraverso il serbatoio verso i pozzi.
2. Funzionamento di pozzi di gas. In questa fase, il gas passa attraverso l'involucro.
3. Raccolta e preparazione per il trasporto. Il gas proveniente da tutti i raccordi per fontane viene fornito a complessi tecnologici speciali di impianti di trattamento del gas. Sono gas secco pulizia da impurità dannose.

Anche piccole concentrazioni di idrogeno solforato, vapore acqueo o particolato portano a una rapida corrosione, formazione di idrati e danni meccanici alla superficie interna della tubazione.

La preparazione finale per il trasporto avviene presso la sede centrale. Include il post-trattamento e la rimozione della condensa di idrocarburi, il raffreddamento del gas per ridurne il volume.

Il principale tipo di trasporto di gas su lunghe distanze è gas principale. È un sistema di complesse strutture ingegneristiche dalle condutture stesse a deposito sotterraneo.

Nel punto finale dell'autostrada ci sono le stazioni di distribuzione del gas (GDS). Qui ha luogo l'ultima pulizia dalle impurità di polvere e liquidi, la pressione viene ridotta al livello richiesto dai consumatori, viene stabilizzata, viene preso in considerazione il consumo di gas e viene aggiunto l'odore.

Un altro tipo comune di trasporto di metano è il trasporto via mare di navi speciali: i vettori di gas.

Enormi serbatoi sferici non consentiranno di confondere il vettore del gas con altri tipi di navi. Sono termosi che mantengono una temperatura richiesta costante per il metano liquido -163 ° С

La conversione del gas in uno stato liquido viene effettuata in speciali impianti di GNL. Il processo si svolge in due fasi: prima il metano viene raffreddato a -50 ° C, quindi a -163 ° C. Allo stesso tempo, il suo volume diminuisce di 600 volte.

Elaborazione e ambito di applicazione

L'elevata combustibilità del gas naturale ne determina l'applicazione principale. È usato sotto forma di combustibile in fabbriche, fabbriche, centrali termiche, caldaie, istituzioni, in edifici residenziali, strutture agricole e molti altri. Ti consigliamo di leggere le regole uso di gas domestico.

La produzione e la raffinazione del petrolio sono sempre accompagnate dal rilascio di gas associato. In alcuni casi, i suoi volumi possono essere impressionanti e fino a 300 metri cubi per metro cubo di petrolio greggio.

Ma ci sono molti campi in cui il gas naturale associato non viene utilizzato, ma divampato. Ad esempio, in tutta la Russia si perde così fino al 25% di materie prime utili.

Parte del gas associato viene fornita agli impianti di trattamento del gas. Da esso si ottiene gas secco purificato, che viene utilizzato per il riscaldamento. Un altro componente prezioso è una miscela di idrocarburi leggeri.

Il diagramma mostra un quadro generale del processo di elaborazione del gas prodotto. Il ruolo dei prodotti finali per la moderna industria chimica è difficile da sopravvalutare

Quindi viene suddiviso in frazioni in installazioni speciali. Il risultato sono idrocarburi come propano, butano, isobutano, pentano. Per ridurre il volume, facilità di trasporto e conservazione liquefatto.

La conversione di auto in gas paga rapidamente e offre risparmi tangibili sui costi. L'ampliamento della rete di distributori di benzina contribuisce all'aumento della flotta di autoveicoli con HBO. Non solo i conducenti vincono, ma anche i pedoni che non devono respirare scarichi dannosi

Propano e butano sono usati per il riscaldamento delle case. gas in bombole sia per le macchine. Ma la maggior parte vale per ulteriori elaborazioni negli impianti petrolchimici.

Tramite il riscaldamento ad alta temperatura (pirolisi), si ottengono le principali materie prime per tutti i materiali sintetici: monomeri: etilene, propilene, butadiene. Sotto l'azione dei catalizzatori, vengono combinati in polimeri. L'output produce materiali preziosi come gomma, PVC, polietilene e molti altri.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nel film documentario sul gas è accessibile e chiaro:

Questo film di formazione è dedicato al trasporto di gas bagagliaio:

Non sappiamo ancora tutto del gas naturale - la sua origine è ancora irta di molti misteri. Si spera che il carburante blu sia davvero un dono inesauribile che sarà sufficiente per noi e per i nostri discendenti.

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