Alt om naturgass: sammensetning og egenskaper, produksjon og bruk av naturgass

På grunn av sin høye energieffektivitet og miljøvennlighet, er naturgass sammen med olje av største betydning. Det er mye brukt som drivstoff, og fungerer også som et verdifullt råstoff for den kjemiske industrien.

Og selv om bruken av gass har blitt dagligdags og vanlig, forblir den fremdeles vanskelig i sammensetning og ganske farlig stoff - for å komme inn i brenneren på et gassapparat går det en lang og vanskelig vei.

I artikkelen vil vi analysere de viktigste problemene knyttet til naturlig brennbar gass - vi vil snakke om dens sammensetning og egenskaper, beskrive stadiene i gassproduksjon, transport og prosessering, omfanget av det. Tenk på moderne ideer om opphavet til hydrokarbonreserver, interessante fakta og hypoteser.

Hva er naturlig brennbar gass?

Det er en oppfatning at gass ligger under jorden i tomrom og lett tas ut derfra, som det er nok til å bore en brønn for. Men i virkeligheten er alt mye mer komplisert: gass kan være plassert inne i en porøs bergart, kan oppløses i vann, flytende hydrokarboner og olje.

For å forstå hvorfor dette skjer, må du bare huske at ordet "gass" kommer fra det greske "kaos", Noe som gjenspeiler stoffets atferd. I gassform beveger molekylene seg tilfeldig og prøver å fylle hele mulige volum jevnt. På grunn av dette er de i stand til å trenge inn og løse opp i andre stoffer, inkludert tettere væsker og mineraler. Høyt trykk og temperatur forbedrer diffusjonsprosessen. Ofte er det i form av en slik "cocktail" at naturgass er inne i tarmen.

Men først, la oss snakke om hva gass består av og hva det er - vurder den kjemiske sammensetningen og fysiske egenskapene til naturlig brennbar gass.

Kjemiske funksjoner

Gass hentet fra tarmen, som kalles "naturlig", er en blanding av forskjellige gasser.

I sammensetning er det delt inn i tre grupper av komponenter:

• brannfarlig- hydrokarboner;
• nonflammable (ballaster) - nitrogen, karbondioksid, oksygen, helium, vanndamp;
• skadelig urenhet - hydrogensulfid og merkaptaner.

Den første og hovedgruppen er et sett metan-hydrokarboner (homologer) med antall karbonatomer fra 1 til 5. Den største prosentandelen i blandingen er metan (fra 70 til 98%) med ett karbonatom. Innholdet i andre gasser (etan, propan, butan, pentan) varierer fra enheter til en tidels prosent.

Gassen produsert fra åkrene er preget av en høy konsentrasjon av metan. I den tilhørende, utvunnet fra olje, er andelen metan mye lavere: 30 - 60%, og homologer høyere: 10 - 20%

I tillegg til hydrokarboner, kan ikke-brennbare stoffer i små mengder være til stede i blandingen: hydrogensulfid, nitrogen, karbondioksyd, karbonmonoksid, hydrogen og andre. Avhengig av felt kan proporsjonene av hydrokarboner, så vel som sammensetningen av andre gasser, svinge betydelig.

Fysiske egenskaper til gass

I henhold til de fysiske egenskapene til metan CH₄ fargeløs og luktfriveldig brennbart. Ved konsentrasjoner i luften mer enn 4,5% - eksplosiv. Denne egenskapen, kombinert med mangelen på lukt, utgjør en stor trussel og problem. Spesielt i gruver, siden metan blir absorbert av kull.

Vi skrev om årsakene til en gasseksplosjon under hjemlige forhold i dette.

For å gi gassen en lukt, tilsettes spesielle stoffer med en ubehagelig lukt, luktstoffer, før transport. Oftest er dette svovelholdige forbindelser - etetiol eller etylmerkaptan. Forurensningsfraksjonen er valgt slik at lekkasje merkes ved en gasskonsentrasjon på 1%.

Den største fordelen med blått drivstoff er den høye spesifikke forbrenningsvarmen - 39 MJ / kg. I dette tilfellet frigjøres ufarlige stoffer: vann og karbondioksid. Dette er også en viktig faktor som tillater bruk av metan i hverdagen.

Hvor kommer bensin fra tarmen på jorden?

Selv om folk lærte å bruke gass for mer enn 200 år siden, er det foreløpig ingen enighet om hvor gass kommer fra innvollene på jorden.

Grunnleggende teorier om opprinnelse

Det er to hovedteorier om dens opprinnelse:

• mineral, forklare dannelsen av gass ved prosessene med avgassing av hydrokarboner fra dypere og tettere lag av jorden og heve dem til områder med lavere trykk;
• organisk (biogen), ifølge hvilken gass er et produkt av nedbrytning av restene av levende organismer under forhold med høyt trykk, temperatur og luftmangel.

I felt kan gass være i form av en egen klynge, gasshette, løsning i olje eller vann eller gasshydrater. I sistnevnte tilfelle er avsetningene lokalisert i porøse bergarter mellom gasstette lag med leire. Oftest er slike bergarter komprimert sandstein, karbonater, kalkstein.

Andelen konvensjonelle gassfelt er bare 0,8%. En litt større prosentandel faller på dyp, kull og skifergass - fra 1, 4 til 1,9%. De vanligste typene avsetninger er vannoppløste gasser og hydrater - i omtrent like store mengder (46,9% hver)

Siden gass er lettere enn olje, og vann er tyngre, er plasseringen av fossiler i reservoaret alltid den samme: gass er på toppen av olje, og vann støtter hele olje- og gassfeltet nedenfor.

Gass i reservoaret er under trykk. Jo dypere forekomster, jo høyere er den. I gjennomsnitt for hver 10 meter er trykkøkningen 0,1 MPa. Unormalt høytrykksformasjoner eksisterer. For eksempel på Achimov-forekomstene i Urengoy-avsetningen når den 600 atmosfærer og høyere med en dybde på 3800 til 4500 moh.

Interessante fakta og hypoteser

For ikke så lenge siden trodde man at verdens olje- og gassreserver skulle være oppbrukt allerede på begynnelsen av XXI-tallet. For eksempel skrev den autoritative amerikanske geofysikeren Hubbert om dette i 1965.

Til dags dato fortsetter mange land å øke gassproduksjonen. Det er ingen virkelige tegn på at hydrokarbonreserver løper ut.

I følge legen for geologiske og mineralogiske vitenskaper V.V. Polevanova er slike misoppfatninger forårsaket av det faktum at teorien om den organiske opprinnelsen til olje og gass fremdeles er generelt akseptert og eier hodet til de fleste forskere. Selv om fortsatt D.I. Mendeleev underbygget teorien om den uorganiske dype opprinnelsen til olje, og da ble dette bevist av Kudryavtsev og V.R. Larin.

Men mange fakta taler mot det organiske opphavet til hydrokarboner.

Her er noen av dem:

• avleiringer blir oppdaget på dybder på opptil 11 km, i krystallinske fundamenter, der eksistensen av organisk materiale ikke en gang kan være teoretisk;
• ved å bruke organisk teori kan bare 10% hydrokarbonreserver forklares, de resterende 90% er uforklarlige;
• Cassini-romsonden som ble oppdaget i 2000 på satellitten til Saturn Titan gigantiske hydrokarbonressurser i form av innsjøer, flere størrelsesordener høyere enn jorden.

Hypotesen fremsatt av Larin fra den opprinnelige hydriden Jorden forklarer opphavet til hydrokarboner ved reaksjonen av hydrogen med karbon i jordens dyp og etterfølgende avgassing av metan.

I følge henne er det ingen gamle juraforekomster. All olje og gass kunne danne seg i området fra 1 til 15 tusen år siden. Etter hvert som utvelgelsen fortsetter, kan bestandene gradvis etterfylles, sett i langutviklede og forlatte oljefelt.

Hvordan er gruvedrift og transport?

Prosessen med utvinning av naturlig brennbar gass begynner med konstruksjon av brønner. Avhengig av forekomsten av det gassbærende stratum, kan deres dybde nå 7 km. Når boringen skrider frem, senkes et rør (foringsrør) ned i brønnen. For å forhindre at gass slipper ut gjennom rommet mellom røret og brønnens vegger, blir fuging utført - fylle gapet med leire eller sement.

På slutten av konstruksjonen blir boreriggen fjernet og fontenen beslag installert på foringshodet. Det er en utforming av ventiler og ventiler, og tjener til å velge gass fra brønnen.

Antall brønner kan være ganske store.

Flere funksjoner er tilordnet fonteneinnretningene: den holder rørrør hengende i brønnen, kontrollerer driftsformene, måler parametrene til de ytre og indre delene av brønnen

Hele naturgassproduksjonssyklusen foregår i tre trinn:

1. Utvikling av gassfelt. Som et resultat av boring opprettes en trykkforskjell. På grunn av dette beveger gassen seg gjennom reservoaret til brønnene.
2. Drift av gassbrønner. På dette stadiet passerer gassen gjennom foringsrøret.
3. Innsamling og klargjøring for transport. Gass fra alle fontenen beslag leveres til spesielle teknologiske komplekser av gassbehandlingsanlegg. De er tørr gass rengjøring fra skadelige urenheter.

Selv små konsentrasjoner av hydrogensulfid, vanndamp eller svevestøv fører til rask korrosjon, hydratdannelse og mekanisk skade på rørledningens indre overflate.

Endelig forberedelse for transport foregår i hovedkvarteret. Det inkluderer etterbehandling og fjerning av hydrokarbonkondensat, avkjøling av gassen for å redusere volumet.

Hovedtypen av gasstransport over lange avstander er gass ​​hoved. Det er et system med komplekse ingeniørstrukturer fra selve rørledningene til underjordisk lagring.

På det siste punktet på motorveien er gassdistribusjonsstasjoner (GDS). Her foregår den siste rengjøringen fra urenheter av støv og væsker, trykket reduseres til det nivået som forbrukere krever, det stabiliseres, gassforbruket tas i betraktning og luktstoff tilsettes.

En annen vanlig type metantransport er sjøtransport med spesielle fartøyer - gassbærere.

Store sfæriske tanker vil ikke la gassbæreren forveksles med andre typer fartøyer. Det er termoser som holder en konstant ønsket temperatur for flytende metan -163 ° С

Konvertering av gass til flytende tilstand utføres ved spesielle LNG-anlegg. Prosessen foregår i to trinn: først avkjøles metan til -50 ° C og deretter til -163 ° C. Samtidig synker volumet med 600 ganger.

Bearbeiding og omfang

Den høye brennbarheten av naturgass bestemmer dens viktigste anvendelse. Det brukes i form av drivstoff i fabrikker, fabrikker, termiske kraftverk, kjelehus, institusjoner, i boligbygg, landbruksanlegg og mange andre. Vi anbefaler at du leser reglene innenlandsk gassbruk.

Oljeproduksjon og raffinering ledsages alltid av frigjøring av tilhørende gass. I noen tilfeller kan volumene være imponerende og opptil 300 kubikkmeter per kubikkmeter råolje.

Men det er et stort antall felt der naturlig tilknyttet gass ikke brukes, men blusset. For eksempel går hele Russland tapt opp til 25% av nyttige råvarer.

En del av den tilknyttede gassen tilføres gassbehandlingsanlegg. Fra den oppnås renset tørrgass som brukes til oppvarming. En annen verdifull komponent er en blanding av lette hydrokarboner.

Diagrammet viser et generelt bilde av prosessen med å behandle produsert gass. Sluttproduktenes rolle for den moderne kjemiske industrien er vanskelig å overvurdere

Deretter blir den delt inn i brøk i spesielle installasjoner. Resultatet er hydrokarboner som propan, butan, isobutan, pentan. For å redusere volumet, enkel transport og lagring flytende.

Å konvertere biler til bensin lønner seg raskt og gir konkrete kostnadsbesparelser. Utvidelsen av nettverket av bensinstasjoner bidrar til en økning i bilparken med HBO. Ikke bare sjåfører vinner, men også fotgjengere som ikke trenger å puste skadelige eksos

Propan og butan brukes til oppvarming av hjem. flaske gass enten for biler. Men det meste går for videre bearbeiding ved petrokjemiske anlegg.

Ved høy temperaturoppvarming (pyrolyse) oppnås de viktigste råvarene for alle syntetiske materialer fra dem - monomerer: etylen, propylen, butadien. Under virkning av katalysatorer blir de kombinert til polymerer. Produksjonen produserer så verdifulle materialer som gummi, PVC, polyetylen og mange andre.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

I dokumentarfilmen om gass er tilgjengelig og tydelig:

Denne treningsfilmen er dedikert til transport av bensintrommel:

Vi vet fremdeles ikke alt om naturgass - opprinnelsen er fremdeles full av mange mysterier. Man håper at blått drivstoff virkelig er en uuttømmelig gave som vil være tilstrekkelig for oss og våre etterkommere.

Har du spørsmål etter å ha lest ovennevnte materiale? Eller vil du supplere artikkelen med nyttige kommentarer, interessante fakta eller fotografier? Skriv dine kommentarer, still spørsmål, delta i diskusjonen - tilbakemeldingsskjemaet ligger nedenfor.