Alles over aardgas: samenstelling en eigenschappen, productie en gebruik van aardgas

Vanwege de hoge energie-efficiëntie en milieuvriendelijkheid is aardgas, samen met olie, van het grootste belang. Het wordt veel gebruikt als brandstof en dient ook als waardevolle grondstof voor de chemische industrie.

En hoewel het gebruik van gas alledaags en gebruikelijk is geworden, blijft het qua samenstelling en nogal gevaarlijke stof nog steeds moeilijk - om in de brander van een gasapparaat te komen, gaat het een lange en moeilijke weg.

In het artikel zullen we de belangrijkste problemen met betrekking tot natuurlijk brandbaar gas analyseren - we zullen praten over de samenstelling en eigenschappen ervan, de stadia van gasproductie, transport en verwerking beschrijven, de reikwijdte van de toepassing ervan. Overweeg moderne ideeën over de oorsprong van koolwaterstofreserves, interessante feiten en hypothesen.

Wat is natuurlijk brandbaar gas?

Er is een mening dat gas ondergronds in holtes ligt en daar gemakkelijk kan worden onttrokken, waarvoor het voldoende is om een ​​put te boren. Maar in werkelijkheid is alles veel gecompliceerder: gas kan zich in een poreus gesteente bevinden, kan worden opgelost in water, vloeibare koolwaterstoffen en olie.

Om te begrijpen waarom dit gebeurt, bedenk dat het woord "gas" van het Grieks komt "chaos", Dit weerspiegelt het gedragsprincipe van de stof. In gasvormige toestand bewegen de moleculen willekeurig, in een poging het gehele mogelijke volume uniform te vullen. Hierdoor kunnen ze doordringen en oplossen in andere stoffen, waaronder meer dichte vloeistoffen en mineralen. Hoge druk en temperatuur verbeteren het diffusieproces aanzienlijk. Vaak is het in de vorm van zo'n 'cocktail' dat aardgas in de darmen zit.

Maar laten we eerst eens kijken waar gas uit bestaat en wat het is - overweeg de chemische samenstelling en fysische eigenschappen van natuurlijk brandbaar gas.

Chemische kenmerken

Uit de darmen gewonnen gas, dat "natuurlijk" wordt genoemd, is een mengsel van verschillende gassen.

In samenstelling is het verdeeld in drie groepen componenten:

• brandbaar- koolwaterstoffen;
• onbrandbaar (voorschakelapparaten) - stikstof, kooldioxide, zuurstof, helium, waterdamp;
• schadelijk onzuiverheden - waterstofsulfide en mercaptanen.

De eerste en hoofdgroep is een set methaan-koolwaterstoffen (homologen) met het aantal koolstofatomen van 1 tot 5. Het grootste percentage in het mengsel is methaan (van 70 tot 98%) met één koolstofatoom. Het gehalte aan andere gassen (ethaan, propaan, butaan, pentaan) varieert van eenheden tot tienden van een procent.

Het uit de velden gewonnen gas kenmerkt zich door een hoge concentratie methaan. In het bijbehorende, gewonnen uit olie, is het aandeel methaan veel lager: 30 - 60% en homologen hoger: 10 - 20%

Naast koolwaterstoffen kunnen er in kleine hoeveelheden niet-brandbare stoffen in het mengsel aanwezig zijn: waterstofsulfide, stikstof, kooldioxide, koolmonoxide, waterstof en andere. Maar afhankelijk van het veld kunnen de verhoudingen van koolwaterstoffen, evenals de samenstelling van andere gassen, aanzienlijk fluctueren.

Fysische eigenschappen van gas

Volgens de fysische eigenschappen van methaan CH₄ kleurloos en geurlooszeer brandbaar. Bij concentraties in de lucht meer dan 4,5% - explosief. Deze eigenschap, gecombineerd met het gebrek aan geur, vormt een grote bedreiging en een groot probleem. Vooral in mijnen, omdat methaan wordt opgenomen door steenkool.

We schreven over de oorzaken van een gasexplosie in huiselijke omstandigheden in dit spul.

Om het gas een geur te geven, om zijn lekken op te sporen, worden er voor transport speciale stoffen met een onaangename geur, geurstoffen aan toegevoegd. Meestal zijn dit zwavelhoudende verbindingen - ethaanthiol of ethylmercaptan. De onzuiverheidsfractie is zo gekozen dat lekkage merkbaar is bij een gasconcentratie van 1%.

Het belangrijkste voordeel van blauwe brandstof is de hoge specifieke verbrandingswarmte - 39 MJ / kg. In dit geval komen er onschadelijke stoffen vrij: water en kooldioxide. Dit is ook een belangrijke factor die het gebruik van methaan in het dagelijks leven mogelijk maakt.

Waar komt gas uit de ingewanden van de aarde vandaan?

Hoewel mensen meer dan 200 jaar geleden gas hebben leren gebruiken, is er tot dusver geen consensus over waar gas vandaan komt in de ingewanden van de aarde.

Basistheorieën van oorsprong

Er zijn twee belangrijke theorieën over de oorsprong ervan:

• mineraal, de gasvorming verklaren door de processen van het ontgassen van koolwaterstoffen uit diepere en dichtere lagen van de aarde en ze naar gebieden met een lagere druk te brengen;
• biologisch (biogeen), volgens welk gas een product is van afbraak van de overblijfselen van levende organismen onder omstandigheden van hoge druk, temperatuur en gebrek aan lucht.

In het veld kan gas de vorm hebben van een afzonderlijke cluster, gasdop, oplossing in olie of water of gashydraten. In het laatste geval bevinden de afzettingen zich in poreuze rotsen tussen gasdichte kleilagen. Meestal zijn dergelijke rotsen verdicht zandsteen, carbonaten, kalkstenen.

Het aandeel conventionele gasvelden is slechts 0,8%. Een iets hoger percentage valt op diep, steenkool en schaliegas - van 1, 4 tot 1,9%. De meest voorkomende soorten afzettingen zijn in water opgeloste gassen en hydraten - in ongeveer gelijke hoeveelheden (46,9% elk)

Omdat gas lichter is dan olie en water zwaarder is, is de positie van fossielen in het reservoir altijd hetzelfde: gas zit bovenop olie en water ondersteunt het hele olie- en gasveld van onderaf.

Gas in het reservoir staat onder druk. Hoe dieper de afzettingen, hoe hoger deze is. Gemiddeld bedraagt ​​de drukstijging per 10 meter 0,1 MPa. Er bestaan ​​abnormaal hoge drukformaties. Op de Achimov-afzettingen van de Urengoy-afzetting bereikt het bijvoorbeeld 600 atmosfeer en hoger met een diepte van 3800 tot 4500 m.

Interessante feiten en hypothesen

Nog niet zo lang geleden werd aangenomen dat de wereldwijde olie- en gasreserves al aan het begin van de eenentwintigste eeuw uitgeput zouden zijn. Zo schreef de gezaghebbende Amerikaanse geofysicus Hubbert hierover in 1965.

Tot op heden blijven veel landen de gasproductie verhogen. Er zijn geen echte tekenen dat de koolwaterstofreserves opraken.

Volgens de doctor in de geologische en mineralogische wetenschappen V.V. Polevanova, dergelijke misvattingen worden veroorzaakt door het feit dat de theorie van de organische oorsprong van olie en gas nog steeds algemeen wordt geaccepteerd en de geest van de meeste wetenschappers bezit. Hoewel D.I. Mendelejev onderbouwde de theorie van de anorganische diepe oorsprong van olie, en vervolgens werd dit bewezen door Kudryavtsev en V.R. Larin.

Maar veel feiten spreken de organische oorsprong van koolwaterstoffen tegen.

Hier zijn er een paar:

• afzettingen worden ontdekt op diepten tot 11 km, in kristallijne funderingen, waar het bestaan ​​van organische stof zelfs niet theoretisch kan zijn;
• met behulp van organische theorie kan slechts 10% van de koolwaterstofreserves worden verklaard, de resterende 90% is onverklaarbaar;
• de Cassini ruimtesonde ontdekt in 2000 op de Saturnus satelliet Titan gigantische koolwaterstofbronnen in de vorm van meren, verschillende ordes van grootte hoger dan de aarde.

De hypothese van Larin van de aanvankelijk hydride aarde verklaart de oorsprong van koolwaterstoffen door de reactie van waterstof met koolstof in de diepten van de aarde en de daaropvolgende ontgassing van methaan.

Volgens haar zijn er geen oude Jurassic-afzettingen. Alle olie en gas zouden zich in het bereik van 1 tot 15 duizend jaar geleden kunnen vormen. Naarmate de selectie vordert, kunnen de voorraden geleidelijk worden aangevuld, zoals te zien is in lang ontwikkelde en verlaten olievelden.

Hoe is mijnbouw en transport?

De winning van natuurlijk brandbaar gas begint met de aanleg van putten. Afhankelijk van het voorkomen van de gasdragende laag kan hun diepte 7 km bedragen. Naarmate het boren vordert, wordt een buis (mantel) in de put neergelaten. Om te voorkomen dat gas ontsnapt door de ruimte tussen de buis en de wanden van de put, wordt het voegen gedaan - de opening vullen met klei of cement.

Aan het einde van de constructie wordt de boorinstallatie verwijderd en worden fonteinfittingen op de behuizingskop geïnstalleerd. Het is een ontwerp van kleppen en kleppen, dient om gas uit de put te selecteren.

Het aantal putten kan behoorlijk groot zijn.

Er zijn verschillende functies toegewezen aan de fonteinfittingen: het houdt slangen in suspensie in de put, regelt de bedrijfsmodi, meet de parameters van de externe en interne delen van de put

De gehele productiecyclus van aardgas verloopt in drie fasen:

1. Ontwikkeling van gasvelden. Door boren ontstaat er een drukverschil. Hierdoor beweegt het gas door het reservoir naar de putten.
2. Exploitatie van gasbronnen. In dit stadium gaat het gas door de omhulling.
3. Ophaling en voorbereiding voor transport. Gas uit alle fonteinkoppelingen wordt geleverd aan speciale technologische complexen van gasbehandelingsinstallaties. Het zijn droog gas schoonmaken tegen schadelijke onzuiverheden.

Zelfs kleine concentraties waterstofsulfide, waterdamp of fijn stof leiden tot snelle corrosie, hydraatvorming en mechanische schade aan het inwendige oppervlak van de pijpleiding.

De laatste transportvoorbereiding vindt plaats op het hoofdkantoor. Het omvat nabehandeling en verwijdering van koolwaterstofcondensaat, waarbij het gas wordt gekoeld om het volume te verminderen.

Het belangrijkste gastransport over lange afstanden is gasleiding. Het is een systeem van complexe constructiestructuren van de pijpleidingen zelf tot ondergrondse opslag.

Op het laatste punt van de snelweg bevinden zich gasdistributiestations (GDS). Hier vindt de laatste reiniging plaats van onzuiverheden van stof en vloeistoffen, wordt de druk verlaagd tot het niveau dat de consument nodig heeft, wordt het gestabiliseerd, wordt rekening gehouden met gasverbruik en wordt geurstof toegevoegd.

Een ander veel voorkomend type methaantransport is zeevervoer door speciale schepen - gastankers.

Enorme sferische tanks laten de gasdrager niet verwarren met andere soorten schepen. Het zijn thermosflessen die een constante vereiste temperatuur aanhouden voor vloeibaar methaan -163 ° С

Het omzetten van gas in vloeibare toestand gebeurt bij speciale LNG-installaties. Het proces vindt plaats in twee fasen: eerst wordt methaan gekoeld tot -50 ° C en vervolgens tot -163 ° C. Tegelijkertijd neemt het volume 600 keer af.

Verwerking en reikwijdte

De hoge brandbaarheid van aardgas bepaalt de hoofdtoepassing. Het wordt gebruikt als brandstof in fabrieken, fabrieken, thermische centrales, ketelhuizen, instellingen, in woongebouwen, landbouwfaciliteiten en vele andere. We raden u aan de regels te lezen binnenlands gasgebruik.

Olieproductie en raffinage gaan altijd gepaard met het vrijkomen van bijbehorend gas. In sommige gevallen kunnen de volumes indrukwekkend zijn en tot 300 kubieke meter per kubieke meter ruwe olie.

Maar er zijn een groot aantal velden waar aardgas niet wordt gebruikt, maar afgefakkeld. In heel Rusland gaat bijvoorbeeld tot 25% van de nuttige grondstoffen verloren.

Een deel van het bijbehorende gas wordt geleverd aan gasverwerkingsinstallaties. Hieruit wordt gezuiverd droog gas verkregen, dat wordt gebruikt voor verwarming. Een ander waardevol onderdeel is een mengsel van lichte koolwaterstoffen.

Het diagram geeft een algemeen beeld van het proces van de verwerking van geproduceerd gas. De rol van eindproducten voor de moderne chemische industrie is moeilijk te overschatten

Vervolgens wordt het in speciale installaties in fracties verdeeld. Het resultaat is koolwaterstoffen zoals propaan, butaan, isobutaan, pentaan. Om het volume te verminderen, transport- en opslaggemak vloeibaar maken.

Het ombouwen van auto's op gas loont snel en levert tastbare kostenbesparingen op. De uitbreiding van het netwerk van tankstations draagt ​​bij aan een toename van het wagenpark met HBO. Niet alleen chauffeurs winnen, maar ook voetgangers die geen schadelijke uitlaten hoeven in te ademen

Propaan en butaan worden gebruikt voor het verwarmen van woningen. gas in flessen ofwel voor auto's. Maar het meeste gaat voor verdere verwerking in petrochemische fabrieken.

Door verhitting op hoge temperatuur (pyrolyse) worden de belangrijkste grondstoffen voor alle synthetische materialen daaruit verkregen - monomeren: ethyleen, propyleen, butadieen. Onder invloed van katalysatoren worden ze gecombineerd tot polymeren. De output produceert waardevolle materialen zoals rubber, PVC, polyethyleen en vele andere.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de documentaire film over gas is toegankelijk en duidelijk:

Deze trainingsfilm is gewijd aan het transport van een gaskoffer:

We weten nog steeds niet alles over aardgas - de oorsprong ervan zit nog vol met mysteries. We hopen dat blauwe brandstof inderdaad een onuitputtelijke gave is die voldoende is voor ons en onze nakomelingen.

Heeft u vragen na het lezen van bovenstaand materiaal? Of wil je het artikel aanvullen met nuttige opmerkingen, interessante feiten of foto's? Schrijf uw opmerkingen, stel vragen, neem deel aan de discussie - het feedbackformulier vindt u hieronder.