Tudo sobre gás natural: composição e propriedades, produção e uso de gás natural

Devido à sua alta eficiência energética e respeito ao meio ambiente, o gás natural, juntamente com o petróleo, é de suma importância. É amplamente utilizado como combustível e também serve como matéria-prima valiosa para a indústria química.

E embora o uso do gás tenha se tornado cotidiano e habitual, ele ainda permanece difícil na composição e na substância bastante perigosa - para entrar no queimador de um dispositivo a gás, ele segue um caminho longo e difícil.

No artigo, analisaremos as principais questões associadas ao gás combustível natural - falaremos sobre sua composição e propriedades, descreveremos as etapas de produção, transporte e processamento de gás e seu escopo. Considere idéias modernas sobre a origem das reservas de hidrocarbonetos, fatos e hipóteses interessantes.

O que é gás combustível natural?

Há uma opinião de que o gás está oculto no subsolo e é facilmente extraído de lá, para o qual basta perfurar um poço. Mas, na realidade, tudo é muito mais complicado: o gás pode estar localizado dentro de uma rocha porosa, pode ser dissolvido em água, hidrocarbonetos líquidos e óleo.

Para entender por que isso acontece, lembre-se de que a palavra "gás" vem do grego "caos", Que reflete o princípio de comportamento da substância. No estado gasoso, as moléculas se movem aleatoriamente, tentando preencher uniformemente todo o volume possível. Devido a isso, eles são capazes de penetrar e se dissolver em outras substâncias, incluindo líquidos e minerais mais densos. Alta pressão e temperatura melhoram muito o processo de difusão. Muitas vezes, é na forma de um "coquetel" que o gás natural está contido nas entranhas.

Mas primeiro, vamos falar sobre em que consiste o gás e o que é - considere a composição química e as propriedades físicas do gás combustível natural.

Características químicas

O gás extraído do intestino, chamado "natural", é uma mistura de vários gases.

Na composição, é dividido em três grupos de componentes:

• combustível- hidrocarbonetos;
• incombustível (reatores) - nitrogênio, dióxido de carbono, oxigênio, hélio, vapor de água;
• prejudicial impurezas - sulfeto de hidrogênio e mercaptanos.

O primeiro e principal grupo é um conjunto de hidrocarbonetos de metano (homólogos) com o número de átomos de carbono de 1 a 5. A maior porcentagem na mistura é o metano (de 70 a 98%) com um átomo de carbono. O conteúdo de outros gases (etano, propano, butano, pentano) varia de unidades a décimos de um por cento.

O gás produzido nos campos é caracterizado por uma alta concentração de metano. No associado, extraído do petróleo, a proporção de metano é muito menor: 30 - 60% e homólogos, alta: 10 - 20%

Além dos hidrocarbonetos, podem estar presentes na mistura substâncias não combustíveis em pequenas quantidades: sulfeto de hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogênio e outros. Mas, dependendo do campo, as proporções de hidrocarbonetos, bem como a composição de outros gases, podem flutuar significativamente.

Propriedades físicas do gás

De acordo com as propriedades físicas do metano CH₄ incolor e inodoromuito combustível. Em concentrações no ar mais de 4,5% - explosivo. Essa propriedade, combinada com a falta de olfato, apresenta uma grande ameaça e problema. Especialmente nas minas, uma vez que o metano é absorvido pelo carvão.

Escrevemos sobre as causas de uma explosão de gás em condições domésticas em essas coisas.

Para cheirar o gás, a fim de detectar vazamentos, são adicionadas substâncias especiais com odor desagradável, odorantes, antes do transporte. Na maioria das vezes, são compostos contendo enxofre - etanotiol ou etil mercaptano. A fração de impureza é selecionada para que o vazamento seja perceptível em uma concentração de gás de 1%.

A principal vantagem do combustível azul é seu alto calor específico de combustão - 39 MJ / kg. Nesse caso, substâncias inofensivas são liberadas: água e dióxido de carbono. Esse também é um fator importante que permite o uso de metano na vida cotidiana.

De onde vem o gás das entranhas da terra?

Embora as pessoas tenham aprendido a usar gás há mais de 200 anos, até agora não há consenso sobre de onde vem o gás nas entranhas da terra.

Teorias básicas de origem

Existem duas teorias principais de sua origem:

• mineral, explicando a formação de gás pelos processos de desgaseificação de hidrocarbonetos de camadas mais profundas e densas da terra e elevando-os a áreas com menor pressão;
• orgânico (biogênico), segundo o qual o gás é um produto da decomposição dos restos de organismos vivos em condições de alta pressão, temperatura e falta de ar.

No campo, o gás pode estar na forma de um cluster separado, tampa de gás, solução em óleo ou água ou hidratos de gás. No último caso, os depósitos estão localizados em rochas porosas entre camadas de argila estanques aos gases. Na maioria das vezes, essas rochas são arenito compactado, carbonatos, calcários.

A participação dos campos de gás convencionais é de apenas 0,8%. Uma porcentagem um pouco maior recai sobre o gás profundo, carvão e xisto - de 1, 4 a 1,9%. Os tipos mais comuns de depósito são gases e hidratos dissolvidos em água - em proporções aproximadamente iguais (46,9% cada)

Como o gás é mais leve que o petróleo e a água é mais pesada, a posição dos fósseis no reservatório é sempre a mesma: o gás está sobre o petróleo e a água suporta todo o campo de petróleo e gás por baixo.

O gás no reservatório está sob pressão. Quanto mais profundos os depósitos, maior é. Em média, a cada 10 metros, o aumento da pressão é de 0,1 MPa. Existem formações de pressão anormalmente altas. Por exemplo, nos depósitos Achimov do depósito Urengoy, atinge 600 atmosferas e mais, com profundidades de 3800 a 4500 m.

Fatos e hipóteses interessantes

Não faz muito tempo, acreditava-se que as reservas mundiais de petróleo e gás já deveriam estar esgotadas no início do século XXI. Por exemplo, o geofísico americano Hubbert escreveu sobre isso em 1965.

Até o momento, muitos países continuam aumentando a produção de gás. Não há sinais reais de que as reservas de hidrocarbonetos estejam acabando.

De acordo com o doutor em ciências geológicas e mineralógicas V.V. Polevanova, tais equívocos são causados ​​pelo fato de que a teoria da origem orgânica do petróleo e do gás ainda é geralmente aceita e possui as mentes da maioria dos cientistas. Embora ainda seja D.I. Mendeleev fundamentou a teoria da origem profunda inorgânica do petróleo, e então isso foi comprovado por Kudryavtsev e V.R. Larin.

Mas muitos fatos falam contra a origem orgânica dos hidrocarbonetos.

Aqui estão alguns deles:

• depósitos são descobertos em profundidades de até 11 km, em fundações cristalinas, onde a existência de matéria orgânica não pode sequer ser teoricamente;
• usando a teoria orgânica, apenas 10% das reservas de hidrocarbonetos podem ser explicadas; os 90% restantes são inexplicáveis;
• a sonda espacial Cassini descoberta em 2000 no satélite de recursos gigantes de hidrocarbonetos de Titã Saturno na forma de lagos, várias ordens de magnitude mais altas que a Terra.

A hipótese apresentada por Larin do hidreto inicialmente terrestre explica a origem dos hidrocarbonetos pela reação do hidrogênio com o carbono nas profundezas da terra e a subsequente desgaseificação do metano.

Segundo ela, não há depósitos jurássicos antigos. Todo o petróleo e gás poderia se formar na faixa de 1 a 15 mil anos atrás. À medida que a seleção prossegue, os estoques podem reabastecer gradualmente, como visto nos campos de petróleo abandonados e desenvolvidos há muito tempo.

Como é a mineração e o transporte?

O processo de extração de gás combustível natural começa com a construção de poços. Dependendo da ocorrência do estrato que suporta gás, sua profundidade pode chegar a 7 km. À medida que a perfuração avança, um tubo (revestimento) é baixado para dentro do poço. Para evitar a fuga de gás através do espaço entre o tubo e as paredes do poço, é feito rejuntamento - preenchendo a lacuna com argila ou cimento.

No final da construção, a plataforma de perfuração é removida e os encaixes das fontes são instalados na cabeça do corpo. É um projeto de válvulas e válvulas, serve para selecionar o gás do poço.

O número de poços pode ser bastante grande.

Várias funções são atribuídas aos acessórios da fonte: mantém os tubos suspensos no poço, controla os modos de operação, mede os parâmetros das partes externa e interna do poço

Todo o ciclo de produção de gás natural ocorre em três etapas:

1. Desenvolvimento de campos de gás. Como resultado da perfuração, uma diferença de pressão é criada. Devido a isso, o gás se move através do reservatório para os poços.
2. Operação de poços de gás. Nesta fase, o gás passa através do revestimento.
3. Coleta e preparação para transporte. O gás de todos os acessórios de fonte é fornecido a complexos tecnológicos especiais de estações de tratamento de gás. Eles são gás seco limpeza de impurezas prejudiciais.

Mesmo pequenas concentrações de sulfeto de hidrogênio, vapor de água ou material particulado levam a rápida corrosão, formação de hidratos e danos mecânicos à superfície interna da tubulação.

A preparação final para o transporte ocorre na sede. Inclui pós-tratamento e remoção de condensado de hidrocarboneto, resfriamento do gás para reduzir seu volume.

O principal tipo de transporte de gás em longas distâncias é gás principal. É um sistema de estruturas complexas de engenharia, desde os próprios oleodutos até armazenamento subterrâneo.

No ponto final da rodovia estão as estações de distribuição de gás (GDS). Aqui, ocorre a última limpeza de impurezas de poeira e líquidos, a pressão é reduzida ao nível exigido pelos consumidores, é estabilizada, o consumo de gás é levado em consideração e o odor é adicionado.

Outro tipo comum de transporte de metano é o transporte marítimo de navios especiais - transportadores de gás.

Tanques esféricos enormes não permitirão que o transportador de gás seja confundido com outros tipos de embarcações. São garrafas térmicas que mantêm uma temperatura constante necessária para o metano líquido -163 ° С

A conversão de gás em estado líquido é realizada em instalações especiais de GNL. O processo ocorre em duas etapas: primeiro, o metano é resfriado a -50 ° C e depois a -163 ° C. Ao mesmo tempo, seu volume diminui 600 vezes.

Processamento e escopo

A alta combustibilidade do gás natural determina sua principal aplicação. É usado na forma de combustível em fábricas, fábricas, usinas termelétricas, caldeiras, instituições, em edifícios residenciais, instalações agrícolas e muitos outros. Recomendamos que você leia as regras uso doméstico de gás.

A produção e o refino de petróleo são sempre acompanhados pela liberação de gás associado. Em alguns casos, seus volumes podem ser impressionantes e chegar a 300 metros cúbicos por metro cúbico de petróleo bruto.

Mas há um grande número de campos onde o gás natural associado não é usado, mas queimado. Por exemplo, em toda a Rússia, até 25% das matérias-primas úteis são perdidas.

Parte do gás associado é fornecido às plantas de processamento de gás. A partir dele, é obtido o gás seco purificado, usado para aquecimento. Outro componente valioso é uma mistura de hidrocarbonetos leves.

O diagrama mostra uma imagem geral do processo de processamento do gás produzido. É difícil superestimar o papel dos produtos finais para a indústria química moderna

Em seguida, é dividido em frações em instalações especiais. O resultado são hidrocarbonetos como propano, butano, isobutano, pentano. Para reduzir o volume, facilidade de transporte e armazenamento liquefazer.

A conversão de carros em gás rapidamente compensa e proporciona uma economia de custos tangível. A expansão da rede de postos de gasolina contribui para o aumento da frota de carros com a HBO. Não apenas os motoristas vencem, mas também os pedestres que não precisam respirar escapamentos prejudiciais

Propano e butano são usados ​​para aquecer residências. gás engarrafado seja para carros. Mas a maior parte é destinada a processamento adicional em plantas petroquímicas.

Por aquecimento de alta temperatura (pirólise), as principais matérias-primas para todos os materiais sintéticos são obtidas a partir deles - monômeros: etileno, propileno, butadieno. Sob a ação de catalisadores, eles são combinados em polímeros. A saída produz materiais valiosos como borracha, PVC, polietileno e muitos outros.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No documentário sobre gás é acessível e claro:

Este filme de treinamento é dedicado ao transporte de troncos a gás:

Ainda não sabemos tudo sobre o gás natural - sua origem ainda está repleta de muitos mistérios. Espera-se que o combustível azul seja de fato um presente inesgotável que será suficiente para nós e nossos descendentes.

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