Allt om naturgas: sammansättning och egenskaper, produktion och användning av naturgas

På grund av sin höga energieffektivitet och miljövänlighet är naturgas, tillsammans med olja, av största vikt. Det används ofta som bränsle och fungerar också som ett värdefullt råmaterial för den kemiska industrin.

Och även om användningen av gas har blivit vardagligt och vanligt, förblir det fortfarande svårt i sammansättning och ganska farligt ämne - för att komma in i brännaren på en gasanordning går det ett långt och svårt sätt.

I artikeln kommer vi att analysera de viktigaste frågorna relaterade till naturlig brännbar gas - vi kommer att prata om dess sammansättning och egenskaper, beskriva stadierna för gasproduktion, transport och bearbetning, omfattningen av dess tillämpning. Tänk på moderna idéer om kolvätereservers ursprung, intressanta fakta och hypoteser.

Vad är naturlig brännbar gas?

Det finns en uppfattning att gas ligger under jord i tomrum och lätt kan utvinnas därifrån, för vilket det räcker för att borra en brunn. Men i verkligheten är allt mycket mer komplicerat: gas kan placeras i en porös sten, den kan lösas i vatten, flytande kolväten och olja.

För att förstå varför detta händer, kom bara ihåg att ordet "gas" kommer från det grekiska "kaos", Vilket återspeglar ämnets beteende. I gasformigt tillstånd rör sig molekylerna slumpmässigt och försöker jämnt fylla hela möjliga volym. På grund av detta kan de tränga igenom och lösa upp andra ämnen, inklusive tätare vätskor och mineraler. Högt tryck och temperatur förbättrar diffusionsprocessen kraftigt. Ofta är det i form av en sådan "cocktail" att naturgas finns i tarmen.

Men låt oss först prata om vad gas består av och vad det är - tänk på den kemiska sammansättningen och fysiska egenskaperna hos naturlig brännbar gas.

Kemiska egenskaper

Gas som utvinns från tarmen, som kallas "naturlig", är en blandning av olika gaser.

I sammansättning är det indelat i tre grupper av komponenter:

• brandfarlig- kolväten;
• oantändliga (förkopplingsdon) - kväve, koldioxid, syre, helium, vattenånga;
• skadlig förorening - vätesulfid och merkaptaner.

Den första och huvudgruppen är en uppsättning metankolväten (homologer) med antalet kolatomer från 1 till 5. Den största andelen i blandningen är metan (från 70 till 98%) med en kolatom. Innehållet i andra gaser (etan, propan, butan, pentan) sträcker sig från enheter till tiondelar av en procent.

Gasen som produceras från fälten kännetecknas av en hög koncentration av metan. I tillhörande extraherat från olja är andelen metan mycket lägre: 30 - 60% och homologer högre: 10 - 20%

Förutom kolväten kan icke-brännbara ämnen i små mängder förekomma i blandningen: vätesulfid, kväve, koldioxid, kolmonoxid, väte och andra. Men beroende på fältet kan andelarna av kolväten samt sammansättningen av andra gaser variera avsevärt.

Fysiska egenskaper hos gas

Enligt de fysiska egenskaperna hos metan CH₄ färglös och luktfriväldigt brännbart. Vid koncentrationer i luften mer än 4,5% - sprängämne. Denna egenskap, i kombination med bristen på lukt, utgör ett stort hot och problem. Speciellt i gruvor, eftersom metan absorberas av kol.

Vi skrev om orsakerna till en gaseksplosion under hushållsförhållanden i det här.

För att ge gasen en lukt, tillsätts speciella ämnen med en obehaglig lukt, luktmedel för att detektera dess läckor innan transport. Oftast är dessa svavelhaltiga föreningar - etantiol eller etylmerkaptan. Föroreningsfraktionen väljs så att läckage märks vid en gaskoncentration av 1%.

Den största fördelen med blått bränsle är dess höga specifika förbränningsvärme - 39 MJ / kg. I detta fall frigörs ofarliga ämnen: vatten och koldioxid. Detta är också en viktig faktor som möjliggör användning av metan i vardagen.

Var kommer gas från tarmarna på jorden?

Även om människor lärde sig att använda gas för mer än 200 år sedan, så finns det hittills ingen enighet om var gas kommer från jordens tarmer.

Grundläggande teorier om ursprung

Det finns två huvudteorier om dess ursprung:

• mineral, förklara gasbildning genom processerna för avgasning av kolväten från djupare och tätare jordskikt och höja dem till områden med lägre tryck;
• organisk (biogen), enligt vilken gas är en produkt av nedbrytning av resterna av levande organismer under förhållanden med högt tryck, temperatur och brist på luft.

På fältet kan gas vara i form av ett separat kluster, gaslock, lösning i olja eller vatten eller gashydrater. I det senare fallet finns avsättningarna i porösa bergarter mellan gastäta skikt av lera. Oftast är sådana stenar komprimerad sandsten, karbonater, kalkstenar.

Andelen konventionella gasfält är endast 0,8%. En något större andel faller på djup, kol och skiffergas - från 1, 4 till 1,9%. De vanligaste typerna av avlagringar är vattenupplösta gaser och hydrater - i ungefär lika stora andelar (46,9% vardera)

Eftersom gas är lättare än olja och vatten är tyngre, är fossilernas position i reservoaren alltid densamma: gas är ovanpå olja, och vatten stöder hela olja och gasfältet nedan.

Gas i behållaren är under tryck. Ju djupare insättningar, desto högre är det. I genomsnitt för varje 10 meter är tryckökningen 0,1 MPa. Det finns onormalt högtrycksformationer. Till exempel på Achimov-insättningarna i Urengoy-insättningen når den 600 atmosfärer och högre med ett djup av 3800 till 4500 m.

Intressanta fakta och hypoteser

För inte så länge sedan trodde man att världens olje- och gasreserver borde uttömmas redan i början av XXI-talet. Till exempel skrev den auktoritära amerikanska geofysiker Hubbert om detta 1965.

Hittills fortsätter många länder att öka gasproduktionen. Det finns inga riktiga tecken på att kolvätereserverna tar slut.

Enligt doktorn i geologiska och mineralogiska vetenskaper V.V. Polevanova, sådana missuppfattningar orsakas av det faktum att teorin om det organiska ursprunget till olja och gas fortfarande är allmänt accepterat och äger hjärnan hos de flesta forskare. Även om D.I. Mendeleev bekräftade teorin om oljans oorganiska djupa ursprung, och sedan bevisades detta av Kudryavtsev och V.R. Larin.

Men många fakta talar mot det organiska ursprunget för kolväten.

Här är några av dem:

• avlagringar upptäcks på djup upp till 11 km, i kristallina fonder, där förekomsten av organiskt material inte ens kan vara teoretiskt;
• med hjälp av organisk teori kan endast 10% kolvätereserver förklaras, de återstående 90% är oförklarliga;
• Cassini rymdsond upptäcktes 2000 på satelliten av Saturn Titan jätte kolväten resurser i form av sjöar, flera ordningsföljder högre än jorden.

Hypotesen som framförts av Larin från den ursprungligen hydridiska jorden förklarar ursprunget till kolväten genom reaktionen av väte med kol i jordens djup och efterföljande avgasning av metan.

Enligt henne finns det inga forntida Jurassic-insättningar. All olja och gas kan bildas i intervallet från 1 till 15 tusen år sedan. När urvalet fortskrider, kan bestånden gradvis fyllas, vilket ses i längeutvecklade och övergivna oljefält.

Hur är gruvdrift och transport?

Processen för utvinning av naturlig brännbar gas börjar med konstruktion av brunnar. Beroende på förekomsten av det gasbärande skiktet kan deras djup nå 7 km. När borrningen fortskrider sänks ett rör (hölje) in i brunnen. För att förhindra utströmning av gas genom utrymmet mellan röret och brunnens väggar görs injektering - fylla mellanrummet med lera eller cement.

I slutet av konstruktionen tas borriggen bort och fontänbeslag installeras på höljhuvudet. Det är en design av ventiler och ventiler som tjänar till att välja gas från brunnen.

Antalet brunnar kan vara ganska stort.

Flerfunktionerna tilldelas flera funktioner: det håller rörledningar upphängda i brunnen, kontrollerar driftsätten, mäter parametrarna för de yttre och inre delarna av brunnen

Hela produktionen av naturgas sker i tre steg:

1. Utveckling av gasfält. Som ett resultat av borrning skapas en tryckskillnad. På grund av detta rör gasen sig genom behållaren till brunnarna.
2. Drift av gasbrunnar. I detta skede passerar gasen genom höljet.
3. Insamling och förberedelse för transport. Gas från alla fontäninredningar levereras till speciella tekniska komplex av gasbehandlingsanläggningar. Det är torr gas rengöring från skadliga föroreningar.

Till och med små koncentrationer av vätesulfid, vattenånga eller partiklar leder till snabb korrosion, hydratbildning och mekanisk skada på den inre ytan av rörledningen.

Slutlig förberedelse för transport sker i huvudkontoret. Det inkluderar efterbehandling och avlägsnande av kolvätekondensat, kylning av gasen för att minska dess volym.

Den viktigaste typen av gastransport över långa avstånd är gas huvud. Det är ett system med komplexa konstruktionsstrukturer från själva rörledningarna till underjordisk lagring.

I slutpunkten på motorvägen finns gasdistributionsstationer (GDS). Här sker den sista rengöringen från föroreningar av damm och vätskor, trycket reduceras till den nivå som krävs av konsumenterna, det stabiliseras, gasförbrukningen beaktas och luktmedel tillsätts.

En annan vanlig typ av metantransport är sjötransporter med specialfartyg - gasbärare.

Stora sfäriska tankar tillåter inte gasbäraren att förväxlas med andra typer av fartyg. Det är termoser som upprätthåller en konstant erforderlig temperatur för flytande metan -163 ° С

Omvandlingen av gas till ett flytande tillstånd utförs vid speciella LNG-anläggningar. Processen sker i två steg: först kyls metan till -50 ° C och sedan till -163 ° C. Samtidigt minskar volymen med 600 gånger.

Bearbetning och omfattning

Den höga brännbarheten av naturgas avgör dess huvudsakliga tillämpning. Det används i form av bränsle i fabriker, fabriker, värmekraftverk, pannhus, institutioner, i bostadshus, jordbruksanläggningar och många andra. Vi rekommenderar att du läser reglerna inhemsk gasanvändning.

Oljeproduktion och raffinering åtföljs alltid av frigöring av tillhörande gas. I vissa fall kan volymerna vara imponerande och upp till 300 kubikmeter per kubikmeter råolja.

Men det finns ett stort antal fält där naturligt associerad gas inte används utan blossat. Till exempel förlorar därmed upp till 25% av användbara råvaror i hela Ryssland.

En del av den tillhörande gasen tillförs gasbehandlingsanläggningar. Från den erhålls ren ren torr gas som används för uppvärmning. En annan värdefull komponent är en blandning av lätta kolväten.

Diagrammet visar en allmän bild av processen för bearbetning av producerad gas. Slutprodukternas roll för den moderna kemiska industrin är svår att överskatta

Sedan delas det upp i fraktioner i specialinstallationer. Resultatet är kolväten såsom propan, butan, isobutan, pentan. För att minska volymen, enkel transport och lagring kondenserad.

Att konvertera bilar till gas lönar sig snabbt och ger konkreta kostnadsbesparingar. Utbyggnaden av nätverket av bensinstationer bidrar till en ökning av bilparken med HBO. Inte bara förare vinner utan också fotgängare som inte behöver andas in skadliga avgaser

Propan och butan används för uppvärmning av bostäder. flaskgas antingen för bilar. Men det mesta gäller vidare bearbetning vid petrokemiska anläggningar.

Genom högtemperaturuppvärmning (pyrolys) erhålls de viktigaste råvarorna för alla syntetiska material från dem - monomerer: eten, propen, butadien. Under verkan av katalysatorer kombineras de till polymerer. Produktionen producerar sådana värdefulla material som gummi, PVC, polyeten och många andra.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I dokumentarfilmen om gas är tillgänglig och tydlig:

Denna träningsfilm är tillägnad transport av gasstam:

Vi vet fortfarande inte allt om naturgas - dess ursprung är fortfarande full av många mysterier. Det hoppas att blått bränsle verkligen är en outtömlig gåva som räcker för oss och våra ättlingar.

Har du frågor efter att ha läst ovanstående material? Eller vill du komplettera artikeln med användbara kommentarer, intressanta fakta eller fotografier? Skriv dina kommentarer, ställ frågor, delta i diskussionen - feedbackformuläret finns nedan.