Totul despre gazul natural: compoziția și proprietățile, producția și utilizarea gazelor naturale

Datorită eficienței energetice ridicate și prieteniei mediului, gazul natural, împreună cu petrolul, sunt de o importanță extremă. Este utilizat pe scară largă ca combustibil și servește, de asemenea, ca materie primă valoroasă pentru industria chimică.

Și deși utilizarea gazelor a devenit cotidiană și obișnuită, rămâne totuși dificilă în compoziție și substanță destul de periculoasă - pentru a intra în arzătorul unui dispozitiv cu gaz, merge un drum lung și dificil.

În articol vom analiza principalele probleme asociate cu gazele combustibile naturale - vom vorbi despre compoziția și proprietățile sale, vom descrie etapele producției, transportul și prelucrarea gazelor, domeniul său de aplicare. Luați în considerare idei moderne despre originea rezervelor de hidrocarburi, fapte și ipoteze interesante.

Ce este gazul combustibil natural?

Există o părere că gazul se află sub pământ în goluri și este extras cu ușurință de acolo, pentru care este suficient să găuriți o fântână. Dar, în realitate, totul este mult mai complicat: gazul poate fi localizat în interiorul unei roci poroase, poate fi dizolvat în apă, hidrocarburi lichide și petrol.

Pentru a înțelege de ce se întâmplă acest lucru, amintiți-vă doar că cuvântul "gaz" provine de la grecesc "haos", Care reflectă principiul comportamentului substanței. În stare gazoasă, moleculele se mișcă la întâmplare, încercând să umple uniform întregul volum posibil. Datorită acestui fapt, acestea sunt capabile să pătrundă și să se dizolve în alte substanțe, inclusiv lichide și minerale mai dense. Presiunea ridicată și temperatura îmbunătățesc considerabil procesul de difuzie. Adesea, sub forma unui astfel de „cocktail”, gazul natural este conținut în intestine.

Dar mai întâi, să vorbim despre ce constă gazul și din ce este vorba - luați în considerare compoziția chimică și proprietățile fizice ale gazelor combustibile naturale.

Caracteristici chimice

Gazul extras din intestine, care este numit "natural", este un amestec de diferite gaze.

În compoziție, se împarte în trei grupe de componente:

• inflamabile- hidrocarburi;
• neinflamabil (balasturi) - azot, dioxid de carbon, oxigen, heliu, vapori de apă;
• nociv impuritate - hidrogen sulfurat și mercaptani.

Primul și principalul grup este un set de hidrocarburi de metan (omologi) cu numărul de atomi de carbon de la 1 la 5. Cel mai mare procent din amestec este de metan (de la 70 la 98%) având un atom de carbon. Conținutul altor gaze (etan, propan, butan, pentan) variază de la unități la zecimi de procent.

Gazul produs din câmpuri se caracterizează printr-o concentrație mare de metan. În cazul asociat, extras din ulei, proporția de metan este mult mai mică: 30 - 60%, iar omologii mai mare: 10 - 20%

Pe lângă hidrocarburi, în amestec pot fi prezente substanțe necombustibile în cantități mici: hidrogen sulfurat, azot, dioxid de carbon, monoxid de carbon, hidrogen și altele. Dar, în funcție de câmp, proporțiile de hidrocarburi, precum și compoziția altor gaze pot fluctua semnificativ.

Proprietățile fizice ale gazului

Conform proprietăților fizice ale metanului CH₄ incolor și inodorfoarte combustibil. La concentrații în aer mai mult de 4,5% - exploziv. Această proprietate, combinată cu lipsa mirosului, prezintă o mare amenințare și problemă. Mai ales în mine, deoarece metanul este absorbit de cărbune.

Am scris despre cauzele unei explozii de gaz în condițiile casnice din chestiile astea.

Pentru a da gazului un miros, pentru a detecta scurgerile sale, li se adaugă substanțe speciale cu un miros neplăcut, odorizante înainte de transport. Cel mai adesea, aceștia sunt compuși care conțin sulf - etanțiol sau etil mercaptan. Fracția de impuritate este selectată astfel încât scurgerile sunt vizibile la o concentrație de gaz de 1%.

Principalul avantaj al combustibilului albastru este căldura sa specifică ridicată de combustie - 39 MJ / kg. În acest caz, substanțele inofensive sunt eliberate: apă și dioxid de carbon. Acesta este, de asemenea, un factor important care permite utilizarea metanului în viața de zi cu zi.

De unde provine gazul din intestinele pământului?

Deși oamenii au învățat să folosească gazul în urmă cu mai bine de 200 de ani, până în prezent nu există un consens cu privire la unde provine gazul în intestinele pământului.

Teoriile de bază ale originii

Există două teorii principale ale originii sale:

• mineral, explicând formarea gazului prin procesele de degazare a hidrocarburilor din straturile mai adânci și mai dense ale pământului și ridicarea acestora în zone cu presiune mai mică;
• organic (biogen), conform căruia gazul este un produs al descompunerii rămășițelor organismelor vii în condiții de presiune ridicată, temperatură și lipsă de aer.

În câmp, gazul poate fi sub forma unui grup separat, capac de gaz, soluție în ulei sau apă sau hidrați de gaz. În ultimul caz, zăcămintele sunt situate în roci poroase între straturile de lut etanșe cu gaz. Cel mai adesea, astfel de roci sunt gresii compactate, carbonați, calcare.

Ponderea câmpurilor de gaz convenționale este de numai 0,8%. Un procent ușor mai mare cade pe gazul adânc, cărbune și șist - de la 1, 4 la 1,9%. Cele mai frecvente tipuri de depozite sunt gazele și hidrații dizolvați în apă - în proporții aproximativ egale (46,9% fiecare)

Deoarece gazul este mai ușor decât petrolul, iar apa este mai grea, poziția fosilelor în rezervor este întotdeauna aceeași: gazul este deasupra petrolului, iar apa susține întregul câmp de petrol și gaz de jos.

Gazul din rezervor este sub presiune. Cu cât depunerile sunt mai adânci, cu atât este mai mare. În medie, la fiecare 10 metri, creșterea presiunii este de 0,1 MPa. Există formațiuni de presiune anormal de ridicate. De exemplu, pe zăcămintele Achimov din câmpul Urengoy, acesta atinge 600 de atmosfere și mai mare cu o adâncime de 3800 până la 4500 m.

Fapte și ipoteze interesante

Nu cu mult timp în urmă, se credea că rezervele mondiale de petrol și gaz ar trebui să se epuizeze deja la începutul secolului XXI. De exemplu, autoritarul geofizician american Hubbert a scris despre asta în 1965.

Până în prezent, multe țări continuă să crească producția de gaz. Nu există semne reale că rezervele de hidrocarburi se termină.

Potrivit doctorului în științe geologice și mineralogice V.V. Polevanova, astfel de concepții greșite sunt cauzate de faptul că teoria originii organice a petrolului și gazelor este încă în general acceptată și deține mintea majorității oamenilor de știință. Deși încă D.I. Mendeleev a fundamentat teoria originii profunde anorganice a petrolului, iar acest lucru a fost dovedit de Kudryavtsev și V.R. Larin.

Dar multe fapte vorbesc împotriva originii organice a hidrocarburilor.

Iată câteva dintre ele:

• depozitele sunt descoperite la adâncimi de până la 11 km, în fundații cristaline, unde existența materiei organice nu poate fi nici măcar teoretic;
• folosind teoria organică, doar 10% din rezervele de hidrocarburi pot fi explicate, restul de 90% sunt inexplicabile;
• sonda spațială Cassini descoperită în anul 2000 pe satelitul Saturn Titan gigant resurse de hidrocarburi sub formă de lacuri, cu mai multe ordine de mărime mai mare decât pământul.

Ipoteza prezentată de Larin a hidrurii inițiale a Pământului explică originea hidrocarburilor prin reacția hidrogenului cu carbonul în adâncurile pământului și degazarea ulterioară a metanului.

Potrivit ei, nu există depozite jurasice antice. Tot petrolul și gazele s-ar putea forma în intervalul de la 1 la 15 mii de ani în urmă. Pe măsură ce se realizează selecția, stocurile se pot reîncărca treptat, așa cum se vede în câmpurile petroliere dezvoltate și abandonate de mult.

Cum este mineritul și transportul?

Procesul de producere a gazelor combustibile naturale începe cu construcția de puțuri. În funcție de apariția stratului purtător de gaz, adâncimea lor poate atinge 7 km. Pe măsură ce forajul progresează, o conductă (carcasă) este coborâtă în puț. Pentru a împiedica scăparea gazelor prin spațiul dintre conductă și pereții puțului, se face o cimentare - umplerea golului cu lut sau ciment.

La sfârșitul construcției, instalația de foraj este îndepărtată și sunt instalate fitinguri pe capul carcasei. Este un design de supape și supape, servește la selectarea gazului din sondă.

Numărul de puțuri poate fi destul de mare.

Mai multe funcții sunt atribuite armăturilor fântânii: ține conductele de tub suspendate în puț, controlează modurile de funcționare, măsoară parametrii părților exterioare și interne ale puțului

Întregul ciclu de producție de gaze naturale se desfășoară în trei etape:

1. Dezvoltarea câmpului de gaze. Ca rezultat al forajului, se creează o diferență de presiune. Datorită acestui fapt, gazul se deplasează prin rezervor către puțuri.
2. Funcționarea puțurilor de gaz. În această etapă, gazul trece prin carcasă.
3. Colectare și pregătire pentru transport. Gazul de la toate armăturile fântânii este furnizat complexelor tehnologice speciale ale stațiilor de tratare a gazelor. Sunt gaze uscate curățenie de la impuritățile dăunătoare.

Chiar și concentrații mici de hidrogen sulfurat, vapori de apă sau particule conduc la coroziune rapidă, formarea hidraților și deteriorarea mecanică a suprafeței interne a conductei.

Pregătirea finală pentru transport are loc la sediul central. Include post-tratare și îndepărtarea condensului de hidrocarburi, răcirea gazului pentru a reduce volumul său.

Principalul tip de transport pe gaz pe distanțe lungi este gaz principal. Este un sistem de structuri inginerești complexe de la conductele în sine depozitare subterană.

În punctul final al autostrăzii se află stațiile de distribuție a gazelor (GDS). Aici are loc ultima curățare de impuritățile de praf și lichide, presiunea este redusă la nivelul cerut de consumatori, este stabilizată, se ține cont de consumul de gaz și se adaugă odorizant.

Un alt tip comun de transport metan este transportul pe mare de către navele speciale - transportatorii de gaz.

Rezervoarele sferice uriașe nu vor permite confuzia transportatorului de gaze cu alte tipuri de nave. Sunt termoze care mențin o temperatură necesară constantă pentru metanul lichid -163 ° С

Conversia gazului în stare lichidă se realizează la instalații speciale de GNL. Procesul are loc în două etape: mai întâi, metanul este răcit la -50 ° C, apoi la -163 ° C. În același timp, volumul său scade de 600 de ori.

Procesarea și domeniul de aplicare

Combustibilitatea ridicată a gazelor naturale determină principala sa aplicare. Este folosit ca combustibil în fabrici, fabrici, centrale termice, cazane, instituții, în clădiri rezidențiale, instalații agricole și multe altele. Vă recomandăm să citiți regulile consumul de gaz intern.

Producția și rafinarea de ulei este întotdeauna însoțită de eliberarea de gaz asociat. În unele cazuri, volumele sale pot fi impresionante și până la 300 de metri cubi pe metru cub de petrol brut.

Există însă un număr mare de câmpuri în care gazul natural asociat nu este utilizat, ci evazat. De exemplu, în toată Rusia, se pierd astfel până la 25% din materiile prime utile.

O parte din gazul asociat este furnizat instalațiilor de procesare a gazelor. Din ea se obține gaz uscat purificat, care este utilizat pentru încălzire. O altă componentă valoroasă este un amestec de hidrocarburi ușoare.

Diagrama prezintă o imagine generală a procesului de prelucrare a gazelor produse. Rolul produselor finale pentru industria chimică modernă este greu de supraestimat

Apoi se împarte în fracții în instalații speciale. Rezultatul este hidrocarburile precum propanul, butanul, izobutanul, pentanul. Pentru a reduce volumul, ușurința de transport și depozitare lichefiate.

Convertirea autovehiculelor în gaz plătește rapid și aduce economii concrete de costuri. Extinderea rețelei de benzinării contribuie la creșterea parcului de mașini cu HBO. Nu numai șoferii câștigă, ci și pietonii care nu trebuie să respire evacuările nocive

Propanul și butanul sunt utilizate pentru încălzirea locuințelor. gaz îmbuteliat fie pentru mașini. Dar cea mai mare parte a acesteia este destinată procesării ulterioare la fabricile petrochimice.

Prin încălzirea la temperatură înaltă (piroliză), principalele materii prime pentru toate materialele sintetice sunt obținute din ele - monomeri: etilenă, propilenă, butadienă. Sub acțiunea catalizatorilor, aceștia sunt combinați în polimeri. Producția produce materiale valoroase precum cauciuc, PVC, polietilenă și multe altele.

Concluzii și video util pe această temă

În filmul documentar despre gaz este accesibil și clar:

Acest film de pregătire este dedicat transportului portbagajului:

Încă nu știm totul despre gazele naturale - originea sa este încă plină de multe mistere. Se speră că combustibilul albastru este într-adevăr un dar inepuizabil care va fi suficient pentru noi și urmașii noștri.

Aveți întrebări după ce ați citit materialul de mai sus? Sau doriți să completați articolul cu comentarii utile, fapte interesante sau fotografii? Scrie comentariile tale, pune întrebări, participă la discuție - formularul de feedback se află mai jos.