Tất cả về khí đốt tự nhiên: thành phần và tính chất, sản xuất và sử dụng khí đốt tự nhiên

Do hiệu quả năng lượng cao và thân thiện với môi trường, khí đốt tự nhiên, cùng với dầu, là rất quan trọng. Nó được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu, và cũng là nguyên liệu thô quý giá cho ngành hóa chất.

Và mặc dù việc sử dụng gas đã trở thành hàng ngày và theo thói quen, nhưng vẫn còn khó khăn trong thành phần và chất khá nguy hiểm - để đi vào đầu đốt của thiết bị gas, nó đi một chặng đường dài và khó khăn.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích các vấn đề chính liên quan đến khí cháy tự nhiên - chúng ta sẽ nói về thành phần và tính chất của nó, mô tả các giai đoạn sản xuất, vận chuyển và xử lý khí, phạm vi của nó. Hãy xem xét những ý tưởng hiện đại về nguồn gốc của trữ lượng hydrocarbon, những sự thật và giả thuyết thú vị.

Khí cháy tự nhiên là gì?

Có ý kiến ​​cho rằng khí nằm dưới lòng đất trong các lỗ rỗng và dễ dàng được chiết xuất từ ​​đó, đủ để khoan giếng. Nhưng trong thực tế, mọi thứ phức tạp hơn nhiều: khí có thể ở bên trong đá xốp, nó có thể hòa tan trong nước, hydrocarbon lỏng, dầu.

Để hiểu tại sao điều này xảy ra, chỉ cần nhớ rằng từ "gas" xuất phát từ tiếng Hy Lạp "hỗn loạn", Điều này phản ánh nguyên tắc hoạt động của chất. Ở trạng thái khí, các phân tử di chuyển ngẫu nhiên, cố gắng lấp đầy toàn bộ thể tích có thể. Do đó, chúng có thể xâm nhập và hòa tan trong các chất khác, bao gồm cả chất lỏng và khoáng chất đậm đặc hơn. Áp suất và nhiệt độ cao giúp tăng cường đáng kể quá trình khuếch tán. Thường thì nó ở dạng một loại cocktail cocktail như vậy mà khí tự nhiên được chứa trong ruột.

Nhưng trước tiên, hãy nói về khí bao gồm những gì và nó là gì - hãy xem xét thành phần hóa học và tính chất vật lý của khí cháy tự nhiên.

Tính năng hóa học

Khí được chiết xuất từ ​​ruột, được gọi là "tự nhiên", là hỗn hợp của nhiều loại khí khác nhau.

Trong thành phần, nó được chia thành ba nhóm thành phần:

• dễ cháy- hydrocacbon;
• không cháy (chấn lưu) - nitơ, carbon dioxide, oxy, heli, hơi nước;
• có hại tạp chất - hydro sunfua và mercaptans.

Nhóm đầu tiên và chính là một tập hợp các hydrocacbon metan (tương đồng) với số lượng nguyên tử carbon từ 1 đến 5. Tỷ lệ lớn nhất trong hỗn hợp là metan (từ 70 đến 98%) có một nguyên tử carbon. Hàm lượng của các loại khí khác (ethane, propane, butane, pentane) nằm trong khoảng từ đơn vị đến một phần mười của một phần trăm.

Khí được tạo ra từ các cánh đồng được đặc trưng bởi nồng độ metan cao. Trong liên kết, được chiết xuất từ ​​dầu, tỷ lệ khí mêtan thấp hơn nhiều: 30 - 60% và tương đồng cao hơn: 10 - 20%

Ngoài hydrocarbon, các chất không cháy với số lượng nhỏ có thể có trong hỗn hợp: hydro sunfua, nitơ, carbon dioxide, carbon monoxide, hydro và các chất khác. Nhưng, tùy thuộc vào lĩnh vực, tỷ lệ hydrocarbon, cũng như thành phần của các loại khí khác, có thể dao động đáng kể.

Tính chất vật lý của khí

Theo tính chất vật lý của metan CH₄ không màu và không mùirất dễ cháy. Ở nồng độ trong không khí hơn 4,5% - thuốc nổ. Khách sạn này, kết hợp với việc thiếu mùi, đặt ra một mối đe dọa và vấn đề lớn. Đặc biệt là trong các mỏ, vì khí mêtan được hấp thụ bởi than.

Chúng tôi đã viết về nguyên nhân của một vụ nổ gas trong điều kiện trong nước những thứ này.

Để tạo ra mùi gas, để phát hiện rò rỉ của nó, các chất đặc biệt có mùi khó chịu, chất tạo mùi, được thêm vào nó trước khi vận chuyển. Thông thường, đây là những hợp chất chứa lưu huỳnh - ethanethiol hoặc ethyl mercaptan. Phần tạp chất được chọn sao cho có thể thấy sự rò rỉ ở nồng độ khí là 1%.

Ưu điểm chính của nhiên liệu xanh là nhiệt độ đốt cháy đặc biệt cao - 39 MJ / kg. Trong trường hợp này, các chất vô hại được giải phóng: nước và carbon dioxide. Đây cũng là một yếu tố quan trọng cho phép sử dụng khí mê-tan trong cuộc sống hàng ngày.

Khí từ ruột trái đất đến từ đâu?

Mặc dù con người đã học cách sử dụng khí hơn 200 năm trước, cho đến nay vẫn chưa có sự đồng thuận về việc khí đến từ đâu trong ruột của trái đất.

Lý thuyết cơ bản về nguồn gốc

Có hai lý thuyết chính về nguồn gốc của nó:

• khoáng sản, giải thích sự hình thành khí bằng các quá trình khử khí hydrocarbon từ các lớp sâu hơn và dày đặc hơn của trái đất và nâng chúng lên các khu vực có áp suất thấp hơn;
• hữu cơ (sinh học), theo đó khí là sản phẩm phân hủy hài cốt của các sinh vật sống trong điều kiện áp suất cao, nhiệt độ và thiếu không khí.

Trong lĩnh vực này, khí có thể ở dạng một cụm riêng biệt, nắp khí, dung dịch trong dầu hoặc nước hoặc khí hydrat. Trong trường hợp thứ hai, các lớp trầm tích nằm trong đá xốp giữa các lớp đất sét kín khí. Thông thường, các loại đá như vậy là đá sa thạch nén, cacbonat, đá vôi.

Tỷ lệ của các mỏ khí thông thường chỉ là 0,8%. Một tỷ lệ lớn hơn một chút rơi vào khí đốt sâu, than đá và đá phiến - từ 1, 4 đến 1,9%. Các loại tiền gửi phổ biến nhất là khí hòa tan trong nước và hydrat - với tỷ lệ xấp xỉ bằng nhau (46,9% mỗi loại)

Vì khí nhẹ hơn dầu và nước nặng hơn, vị trí của hóa thạch trong hồ chứa luôn giống nhau: khí nằm trên dầu, và nước hỗ trợ toàn bộ mỏ dầu và khí từ bên dưới.

Khí trong hồ chứa chịu áp lực. Tiền gửi càng sâu thì càng cao. Trung bình, cứ sau 10 mét, áp suất tăng là 0,1 MPa. Hình thành áp suất cao bất thường tồn tại. Ví dụ, trên các khoản tiền gửi Achimov của tiền gửi Urengoy, nó đạt tới 600 atm và cao hơn với độ sâu từ 3800 đến 4500 m.

Sự thật và giả thuyết thú vị

Cách đây không lâu, người ta tin rằng trữ lượng dầu khí thế giới đã cạn kiệt vào đầu thế kỷ XXI. Ví dụ, nhà địa vật lý người Mỹ có thẩm quyền Hubbert đã viết về điều này vào năm 1965.

Đến nay, nhiều quốc gia tiếp tục tăng sản lượng khí đốt. Không có dấu hiệu thực sự cho thấy trữ lượng hydrocarbon đang cạn kiệt.

Theo tiến sĩ khoa học địa chất và khoáng vật học V.V. Polevanova, những quan niệm sai lầm như vậy được gây ra bởi thực tế là lý thuyết về nguồn gốc hữu cơ của dầu khí vẫn được chấp nhận rộng rãi và sở hữu tâm trí của hầu hết các nhà khoa học. Mặc dù vẫn là D.I. Mendeleev đã chứng minh lý thuyết về nguồn gốc sâu vô cơ của dầu, và sau đó điều này đã được chứng minh bởi Kudryavtsev và V.R. Larin.

Nhưng nhiều sự thật nói chống lại nguồn gốc hữu cơ của hydrocarbon.

Đây là một số trong số họ:

• tiền gửi được phát hiện ở độ sâu lên tới 11 km, trong các nền tảng tinh thể, nơi mà sự tồn tại của chất hữu cơ thậm chí không thể về mặt lý thuyết;
• sử dụng lý thuyết hữu cơ, chỉ có thể giải thích được 10% trữ lượng hydrocarbon, 90% còn lại là không thể giải thích được;
• tàu thăm dò không gian Cassini được phát hiện vào năm 2000 trên vệ tinh của tài nguyên hydrocarbon khổng lồ Saturn Titan dưới dạng hồ, cao hơn nhiều lần so với trái đất.

Giả thuyết được đưa ra bởi Larin của Trái đất hydride ban đầu giải thích nguồn gốc của hydrocarbon bằng phản ứng của hydro với carbon ở độ sâu của trái đất và sự khử khí metan sau đó.

Theo cô, không có tiền gửi kỷ Jura cổ đại. Tất cả dầu khí có thể hình thành trong khoảng từ 1 đến 15 nghìn năm trước. Khi lựa chọn tiến hành, cổ phiếu có thể dần dần bổ sung, như đã thấy trong các mỏ dầu phát triển và bị bỏ hoang từ lâu.

Khai thác và vận chuyển như thế nào?

Quá trình khai thác khí đốt tự nhiên bắt đầu bằng việc xây dựng các giếng. Tùy thuộc vào sự xuất hiện của tầng chứa khí, độ sâu của chúng có thể đạt tới 7 km. Khi tiến trình khoan, một đường ống (vỏ) được hạ xuống giếng. Để ngăn chặn sự thoát khí qua không gian giữa đường ống và các bức tường của giếng, việc bơm vữa được thực hiện - lấp đầy khoảng trống bằng đất sét hoặc xi măng.

Khi kết thúc thi công, giàn khoan được gỡ bỏ và các phụ kiện đài phun nước được lắp đặt trên đầu vỏ. Nó là một thiết kế của van và van, phục vụ để chọn khí từ giếng.

Số lượng giếng có thể khá lớn.

Một số chức năng được gán cho các phụ kiện đài phun nước: nó giữ ống trong hệ thống treo trong giếng, điều khiển các chế độ vận hành, đo các tham số của các bộ phận bên ngoài và bên trong của giếng

Toàn bộ chu trình sản xuất khí đốt tự nhiên diễn ra theo ba giai đoạn:

1. Phát triển lĩnh vực khí đốt. Kết quả của việc khoan, một sự khác biệt áp suất được tạo ra. Do đó, khí di chuyển qua hồ chứa đến các giếng.
2. Vận hành giếng khí. Ở giai đoạn này, khí đi qua vỏ.
3. Thu thập và chuẩn bị vận chuyển. Khí từ tất cả các phụ kiện đài phun nước được cung cấp cho các tổ hợp công nghệ đặc biệt của các nhà máy xử lý khí. Chúng là khí khô làm sạch từ các tạp chất có hại.

Ngay cả nồng độ nhỏ của hydro sunfua, hơi nước hoặc vật chất hạt dẫn đến ăn mòn nhanh, hình thành hydrat và thiệt hại cơ học trên bề mặt bên trong của đường ống.

Chuẩn bị cuối cùng cho giao thông vận tải diễn ra tại trụ sở. Nó bao gồm xử lý sau và loại bỏ hydrocarbon ngưng tụ, làm mát khí để giảm thể tích của nó.

Loại vận chuyển khí chính trên một khoảng cách dài là khí chính. Nó là một hệ thống các cấu trúc kỹ thuật phức tạp từ chính các đường ống đến lưu trữ ngầm.

Tại điểm cuối cùng của đường cao tốc là các trạm phân phối khí (GDS). Ở đây, lần làm sạch cuối cùng từ tạp chất của bụi và chất lỏng diễn ra, áp suất giảm đến mức mà người tiêu dùng yêu cầu, nó được ổn định, tiêu thụ khí được tính đến và thêm chất tạo mùi.

Một loại vận chuyển khí mê-tan phổ biến khác là vận chuyển đường biển bằng tàu đặc biệt - tàu chở khí.

Các bể hình cầu khổng lồ sẽ không cho phép chất mang khí bị nhầm lẫn với các loại tàu khác. Chúng là các loại nhiệt duy trì nhiệt độ yêu cầu không đổi đối với metan lỏng -163 ° С

Việc chuyển đổi khí thành trạng thái lỏng được thực hiện tại các nhà máy LNG đặc biệt. Quá trình diễn ra theo hai giai đoạn: đầu tiên, metan được làm lạnh đến -50 ° C, sau đó đến -163 ° C. Đồng thời, khối lượng của nó giảm 600 lần.

Xử lý và phạm vi

Khả năng cháy cao của khí tự nhiên quyết định ứng dụng chính của nó. Nó được sử dụng làm nhiên liệu trong các nhà máy, nhà máy, nhà máy nhiệt điện, nhà nồi hơi, tổ chức, trong các tòa nhà dân cư, cơ sở nông nghiệp và nhiều nơi khác. Chúng tôi khuyên bạn nên đọc các quy tắc sử dụng gas trong nước.

Sản xuất và lọc dầu luôn đi kèm với việc giải phóng khí liên quan. Trong một số trường hợp, khối lượng của nó có thể ấn tượng và lên tới 300 mét khối trên một mét khối dầu thô.

Nhưng có một số lượng lớn các lĩnh vực mà khí tự nhiên liên quan không được sử dụng, nhưng bùng lên. Ví dụ, trên khắp nước Nga, có tới 25% nguyên liệu thô hữu ích bị mất.

Một phần của khí liên quan được cung cấp cho các nhà máy xử lý khí. Từ đó, khí khô tinh khiết thu được, được sử dụng để sưởi ấm. Một thành phần có giá trị khác là hỗn hợp hydrocarbon nhẹ.

Sơ đồ cho thấy một bức tranh chung về quá trình xử lý khí sản xuất. Vai trò của sản phẩm cuối cùng đối với ngành hóa chất hiện đại rất khó để đánh giá quá cao

Sau đó, nó được chia thành các phân số trong cài đặt đặc biệt. Kết quả là các hydrocacbon như propan, butan, isobutane, pentane. Để giảm âm lượng, dễ vận chuyển và lưu trữ hóa lỏng.

Chuyển đổi xe hơi thành xăng nhanh chóng trả hết và tiết kiệm chi phí hữu hình. Việc mở rộng mạng lưới các trạm xăng góp phần làm tăng đội xe ô tô với HBO. Không chỉ các tài xế giành chiến thắng, mà cả những người đi bộ không phải hít thở kiệt sức

Propane và butane được sử dụng để sưởi ấm nhà. khí đóng chai hoặc cho xe ô tô. Nhưng hầu hết trong số đó được xử lý thêm tại các nhà máy hóa dầu.

Bằng cách đun nóng ở nhiệt độ cao (nhiệt phân), nguyên liệu chính cho tất cả các vật liệu tổng hợp được lấy từ chúng - các monome: ethylene, propylene, butadiene. Dưới tác dụng của các chất xúc tác, chúng được kết hợp thành các polyme. Đầu ra sản xuất các vật liệu có giá trị như cao su, PVC, polyethylen và nhiều loại khác.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Trong bộ phim tài liệu về khí có thể truy cập và rõ ràng:

Bộ phim đào tạo này là dành riêng cho vận chuyển thân cây khí:

Chúng ta vẫn chưa biết mọi thứ về khí đốt tự nhiên - nguồn gốc của nó vẫn còn nhiều điều bí ẩn. Hy vọng rằng nhiên liệu màu xanh thực sự là một món quà vô tận sẽ đủ cho chúng ta và con cháu của chúng ta.

Bạn có thắc mắc sau khi đọc tài liệu trên? Hay bạn muốn bổ sung bài viết bằng những bình luận hữu ích, những sự thật hay những bức ảnh thú vị? Viết ý kiến ​​của bạn, đặt câu hỏi, tham gia vào cuộc thảo luận - mẫu phản hồi được đặt bên dưới.