הכל על גז טבעי: הרכב ותכונות, ייצור ושימוש בגז טבעי

בשל יעילות האנרגיה הגבוהה והידידותיות הסביבתית שלה, גז טבעי, יחד עם נפט, הוא בעל חשיבות עליונה. הוא נמצא בשימוש נרחב כדלק, ומשמש גם כחומר גלם חשוב לתעשייה הכימית.

ולמרות שהשימוש בגז הפך ליומיומי והרגיל, הוא עדיין נשאר קשה בהרכב ובחומר מסוכן למדי - כדי להיכנס למבער של מכשיר גז זה הולך דרך ארוכה וקשה.

במאמר ננתח את הסוגיות העיקריות הקשורות לגז דליק טבעי - נדבר על הרכבו ותכונותיו, נתאר את שלבי ייצור הגז, הובלתו ועיבודו, היקפו. שקול רעיונות מודרניים לגבי מקור מאגרי הפחמימנים, עובדות מעניינות והשערות.

מהו גז דליק טבעי?

יש דעה שגז שוכן מתחת לאדמה בריקים ומופק משם בקלות, שעבורו מספיק לקדוח באר. אבל במציאות, הכל הרבה יותר מסובך: ניתן לאתר גז בתוך סלע נקבובי, ניתן להמיס אותו במים, פחמימנים נוזלים ושמן.

כדי להבין מדוע זה קורה, רק זכרו שהמילה "גז" באה מיוונית "אי סדר", המשקף את עקרון ההתנהגות של החומר. במצב הגזי המולקולות נעות באופן אקראי, מנסות למלא באופן אחיד את כל הנפח האפשרי. כתוצאה מכך הם מסוגלים לחדור ולהמוסס בחומרים אחרים, כולל נוזלים ומינרלים צפופים יותר. לחץ וטמפרטורה גבוהים משפרים מאוד את תהליך הדיפוזיה. לעתים קרובות זה בצורה של "קוקטייל" כזה שגז טבעי מכיל את המעיים.

אבל ראשית, בואו נדבר על ממה מורכב הגז ומהו - נשקול את ההרכב הכימי והתכונות הפיזיקליות של גז דליק טבעי.

תכונות כימיות

גז המופק מהמעיים, המכונה "טבעי", הוא תערובת של גזים שונים.

בהרכב זה מחולק לשלוש קבוצות של רכיבים:

• דליק- פחמימנים;
• בלתי-עבירה (נטל נטל) - חנקן, פחמן דו חמצני, חמצן, הליום, אדי מים;
• מזיק זיהומים - מימן גופרתי ומרכפטנים.

הקבוצה הראשונה והעיקרית היא קבוצה של פחמימנים מתאן (הומולוגים) עם מספר אטומי הפחמן מ -1 עד 5. האחוז הגדול ביותר בתערובת הוא מתאן (בין 70 ל- 98%) עם אטום פחמן אחד. התוכן של גזים אחרים (אתאן, פרופאן, בוטאן, פנטן) נע בין יחידות לעשיריות אחוז.

הגז המופק מהשדות מאופיין בריכוז גבוה של מתאן. בחלק המשויך, המופק משמן, שיעור המתאן נמוך בהרבה: 30 - 60% והומולוגים גבוהים יותר: 10 - 20%

בנוסף לפחמימנים, עשויים להיות בתערובת חומרים לא דליקים בכמויות קטנות: מימן גופרתי, חנקן, פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני, מימן ואחרים. אך תלוי בשדה, פרופורציות הפחמימנים, כמו גם הרכב גזים אחרים, יכולים להשתנות באופן משמעותי.

תכונות פיזיות של גז

על פי התכונות הפיזיות של CH מתאן₄ חסר צבע ונטול ריחדליק מאוד. בריכוזים באוויר יותר מ- 4.5% - חומר נפץ. מאפיין זה, בשילוב עם חוסר הריח, מהווה איום ובעיה גדולה. במיוחד במוקשים שכן מתאן נספג בפחם.

כתבנו על הגורמים לפיצוץ גז בתנאים ביתיים ב הדברים האלה.

כדי להעניק ריח לגז, על מנת לאתר את דליפותיו, מתווספים אליו חומרים מיוחדים עם ריח לא נעים, ריחות. לרוב מדובר בתרכובות המכילות גופרית - אתאתיול או אתיל מרקפטן. שבר הטומאה נבחר כך שהבליגה מורגשת בריכוז גז של 1%.

היתרון העיקרי של הדלק הכחול הוא חום הבעירה הספציפי הגבוה שלו - 39 מגה ג'ק / ק"ג. במקרה זה, משוחררים חומרים לא מזיקים: מים ופחמן דו חמצני. זהו גם גורם חשוב המאפשר שימוש במתאן בחיי היומיום.

מאיפה מגיע גז ממעי האדמה?

למרות שאנשים למדו להשתמש בגז לפני למעלה מ -200 שנה, עד כה אין הסכמה מאיפה מקור הגז במעי האדמה.

תיאוריות בסיסיות

יש שתי תיאוריות עיקריות שמקורן:

• מינרל, הסבר היווצרות גז על ידי תהליכי גזים של פחמימנים משכבות עמוקות וצפופות יותר של כדור הארץ והעלאתם לאזורים עם לחץ נמוך יותר;
• אורגני (ביוגני), לפיו הגז הוא תוצר של פירוק שרידי יצורים חיים בתנאים של לחץ גבוה, טמפרטורה וחוסר אוויר.

בשדה, גז יכול להיות בצורת אשכול נפרד, מכסה גז, פיתרון בשמן או במים, או hydrates גז. במקרה האחרון, המרבצים ממוקמים בסלעים נקבוביים בין שכבות חרסית אטומות לגז. לרוב, סלעים כאלה הם אבן חול דחוסה, קרבונטים, אבני גיר.

חלקם של שדות הגז המקובלים הוא 0.8% בלבד. אחוז מעט גדול יותר נופל על גז עמוק, פחם ופצלים - מ -1, 4 ל- 1.9%. הסוגים השכיחים ביותר של פיקדונות הם גזים מומסים במים ומים - בשיעורים שווים בערך (46.9% כל אחד)

מכיוון שהגז קל יותר משמן, והמים כבדים יותר, מיקום המאובנים במאגר תמיד זהה: הגז נמצא על גבי שמן, והמים תומכים בשדה הנפט והגז כולו מלמטה.

גז במאגר נמצא תחת לחץ. ככל שהפיקדונות עמוקים יותר, כך הם גבוהים יותר. בממוצע, לכל 10 מטר, עליית הלחץ היא 0.1 מגה. קיימות תצורות לחץ גבוה באופן לא נורמלי. לדוגמה, על מרבצי אחימוב של פיקדון אורנגוי הוא מגיע ל 600 אטמוספרות ומעלה עם עומק של 3800 עד 4500 מ '.

עובדות והשערות מעניינות

לפני זמן לא רב האמינו כי יש למצות את מאגרי הנפט והגז העולמיים כבר בתחילת המאה ה- XXI. לדוגמה, הגיאופיזיקאי האמריקני הסמכותי הוברט כתב על כך בשנת 1965.

נכון להיום, מדינות רבות ממשיכות להגדיל את ייצור הגז. אין סימנים אמיתיים לכך שמאגרי הפחמימנים הולכים ואוזלים.

לדברי הרופא למדעים גאולוגיים ומינרלוגיים V.V. פוליבנובה, תפיסות מוטעות כאלה נגרמות כתוצאה מהעובדה שהתאוריה של המקור האורגני של נפט וגז עדיין מקובלת בדרך כלל ובעלות מוחם של מרבית המדענים. אם כי עדיין D.I. מנדלייב ביסס את התיאוריה של המקור העמוק האורגני של הנפט, ואז הוכח הדבר על ידי קודריאבצב ו V.R. לרין.

אולם עובדות רבות מדברות כנגד מקורן האורגני של פחמימנים.

הנה כמה מהם:

• משקעים מתגלים בעומקים של עד 11 ק"מ, ביסודות גבישיים, שבהם קיומם של חומר אורגני אפילו לא יכול להיות תיאורטי;
• בעזרת תיאוריה אורגנית ניתן להסביר רק 10% מאגרי הפחמימנים, ו -90% הנותרים אינם מוסברים;
• בדיקת החלל קאסיני שהתגלתה בשנת 2000 בלוויין של משאבי הפחמימנים הענקיים של שבתאי טיטאן בצורת אגמים, מספר סדרי גודל גדולים יותר מכדור הארץ.

ההשערה שהעלה לרין מכדור הארץ ההידרידי בתחילה מסבירה את מקור הפחמימנים על ידי התגובה של מימן עם פחמן במעמקי האדמה ואת התפוגה שלאחר מכן של מתאן.

לדבריה, אין מרבצי יורה קדומים. כל הנפט והגז עלולים להיווצר בטווח שבין 1 ל- 15 אלף שנה. ככל שתמשיך הבחירה, מלאי יכול להתחדש בהדרגה, כפי שניתן לראות בשדות נפט מפותחים ונטושים.

איך כרייה ותחבורה?

תהליך שאיבת גז דליק טבעי מתחיל בבניית בארות. תלוי במופע שכבה הנושאת גז, עומקם יכול להגיע ל -7 ק"מ. עם התקדמות הקידוח מורד צינור (מארז) לבאר. כדי למנוע בריחת גז דרך החלל שבין הצינור לקירות הבאר, מתבצעת דיש - מילוי הרווח בחימר או במלט.

בתום הבנייה מוסרים את אסדת הקידוח ומתקינים אביזרי מזרקה על ראש המארז. זהו תכנון של שסתומים ושסתומים, משמש לבחירת גז מהבאר.

מספר הבארות יכול להיות גדול למדי.

אביזרי המזרקה מוקצים מספר פונקציות: הוא מחזיק צינורות צינורות תלויים בבאר, שולט על מצבי ההפעלה, מודד את הפרמטרים של החלקים החיצוניים והפנימיים של הבאר.

מחזור ייצור הגז הטבעי כולו מתרחש בשלושה שלבים:

1. פיתוח שדה גז. כתוצאה מקידוח נוצר הפרש לחץ. בשל כך, הגז עובר דרך המאגר לבארות.
2. הפעלת בארות גז. בשלב זה הגז עובר דרך המעטפת.
3. איסוף והכנה לתובלה. גז מכל אביזרי המזרקה מועבר למתחמים טכנולוגיים מיוחדים של מתקני טיפול בגז. הם גז יבש ניקוי מזיהומים מזיקים.

אפילו ריכוזים קטנים של מימן גופרתי, אדי מים או חומר חלקיקי מביאים לקורוזיה מהירה, היווצרות מימה ופגיעה מכנית במשטח הפנימי של הצינור.

ההכנה הסופית לתובלה מתקיימת במטה. זה כולל לאחר טיפול והסרה של עיבוי פחמימני, קירור הגז להפחתת נפחו.

הסוג העיקרי של הובלת גז לאורך מרחקים ארוכים הוא עיקרי גז. זוהי מערכת של מבנים הנדסיים מורכבים מצינורות עצמם אל אחסון תת קרקעי.

בנקודה הסופית של הכביש עומדות תחנות חלוקת דלק (GDS). כאן, הניקוי האחרון מפני זיהומים של אבק ונוזלים מתרחש, הלחץ מופחת לרמה הנדרשת על ידי הצרכנים, הוא מתייצב, צריכת הגז נלקחת בחשבון ונוסף ריח.

סוג נפוץ נוסף של הובלת מתאן הוא הובלה ימית על ידי ספינות מיוחדות - נשאות גז.

טנקים כדוריים ענקיים לא יאפשרו להתבלבל בין נושא הגז לסוגים אחרים של כלי שיט. מדובר בתרמוסים השומרים על טמפרטורה נדרשת קבועה עבור מתאן נוזלי -163 ° С

הסבת הגז למצב נוזלי מתבצעת במפעלי LNG מיוחדים. התהליך מתרחש בשני שלבים: ראשית, מתאן מקורר ל -50 מעלות צלזיוס, ואז -163 מעלות צלזיוס. במקביל נפחו יורד פי 600.

עיבוד והיקף

הדליקות הגבוהה של הגז הטבעי קובעת את היישום העיקרי שלו. הוא משמש בצורה של דלק במפעלים, מפעלים, תחנות כוח תרמיות, בתי דוד, מוסדות, בבנייני מגורים, מתקנים חקלאיים ורבים אחרים. אנו ממליצים לקרוא את הכללים שימוש בגז ביתי.

ייצור וזיקוק נפט מלווה תמיד בשחרור הגז הנלווה אליו. במקרים מסוימים נפחיה יכולים להיות מרשימים ועד 300 קוב למטר מעוקב של נפט גולמי.

אך ישנם מספר רב של שדות שבהם לא משתמשים בגז הקשור בטבע, אלא מתרחבים. לדוגמה, ברחבי רוסיה איבדו עד 25% מחומרי הגלם השימושיים.

חלק מהגז המשויך מסופק למפעלי עיבוד גז. ממנו מתקבל גז יבש מטוהר המשמש לחימום. מרכיב יקר נוסף הוא תערובת של פחמימנים קלים.

התרשים מציג תמונה כללית של תהליך עיבוד הגז המיוצר. קשה להעריך את תפקידם של מוצרי הקצה לתעשייה הכימית המודרנית

ואז הוא מחולק לשברים במתקנים מיוחדים. התוצאה היא פחמימנים כמו פרופאן, בוטאן, איזובוטן, פנטן. להפחתת עוצמת הקול, קלות ההובלה והאחסון נוזלי.

המרת מכוניות לדלק משתלמת במהירות ומעניקה חיסכון מוחשי בעלויות. הרחבת רשת תחנות הדלק תורמת לגידול בצי המכוניות עם HBO. לא רק נהגים מנצחים, אלא גם הולכי רגל שאינם צריכים לנשום תשישות מזיקות

פרופאן ובוטאן משמשים לחימום בתים. גז בבקבוקים או למכוניות. אך לרוב מדובר בעיבוד נוסף במפעלים פטרוכימיים.

באמצעות חימום בטמפרטורה גבוהה (פירוליזה) מתקבלים מהם חומרי הגלם העיקריים לכל החומרים הסינתטיים - מונומרים: אתילן, פרופילן, בוטדיאן. תחת פעולה של זרזים, הם משולבים לפולימרים. התפוקה מייצרת חומרים חשובים כמו גומי, PVC, פוליאתילן ורבים אחרים.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

בסרט הדוקומנטרי על גז נגיש וברור:

סרט אימונים זה מוקדש להובלת תא המטען בגז:

אנחנו עדיין לא יודעים הכל על גז טבעי - מקורו עדיין טעון תעלומות רבות. יש לקוות כי דלק כחול הוא אכן מתנה בלתי נדלית שתספיק לנו ולצאצאינו.

יש לך שאלות לאחר קריאת החומר לעיל? או שאתה רוצה להוסיף את המאמר בתגובות שימושיות, עובדות מעניינות או צילומים? כתוב את ההערות שלך, שאל שאלות, השתתף בדיון - טופס המשוב ממוקם למטה.