Minden, ami a földgázra vonatkozik: a földgáz összetétele és tulajdonságai, előállítása és felhasználása

Nagyfokú energiahatékonysága és környezetbarát jellege miatt a földgáz az olajjal együtt kiemelkedően fontos. Széles körben használják üzemanyagként, és értékes alapanyagként szolgál a vegyipar számára is.

És bár a gáz használata mindennapi és szokásossá vált, az összetétele továbbra is nehéz és meglehetősen veszélyes anyag - a gázkészülék égőjébe való bejutáshoz hosszú és nehéz út megy végbe.

A cikkben elemezzük a természetes éghető gázokkal kapcsolatos fő kérdéseket - beszélünk annak összetételéről és tulajdonságairól, leírjuk a gáz előállításának, szállításának és feldolgozásának fázisait, alkalmazási körét. Vegyük figyelembe a szénhidrogénkészletek eredetével kapcsolatos modern ötleteket, érdekes tényeket és hipotéziseket.

Mi a természetes éghető gáz?

Van egy vélemény, hogy a gáz a mélyedésben van az üregekben, és onnan könnyen kinyerhető, ehhez elegendő egy kút fúrása. De a valóságban minden sokkal bonyolultabb: a gáz egy porózus kőzetben helyezkedik el, oldható vízben, folyékony szénhidrogénekben és olajban.

Hogy megértsük, miért történik ez, ne feledje, hogy a "gas" szó a görög "káosz", Amely tükrözi az anyag viselkedésének elvét. Gáznemű állapotban a molekulák véletlenszerűen mozognak, és megpróbálják egyenletesen kitölteni a teljes lehetséges térfogatot. Emiatt képesek behatolni és oldódni más anyagokba, beleértve a sűrűbb folyadékokat és ásványi anyagokat. A magas nyomás és a hőmérséklet nagyban fokozza a diffúziós folyamatot. Gyakran egy ilyen “koktél” formájában található a földgáz a bélben.

De először beszéljünk arról, hogy a gáz áll és mi az - vegye figyelembe a természetes éghető gáz kémiai összetételét és fizikai tulajdonságait.

Kémiai tulajdonságok

A belekből kivont gáz, amelyet "természetesnek" nevezünk, különféle gázok keveréke.

Összetételében három alkotóelemcsoportra oszlik:

• gyúlékony- szénhidrogének;
• gyúlékony (előtétek) - nitrogén, szén-dioxid, oxigén, hélium, vízgőz;
• ártalmas szennyező - hidrogén-szulfid és merkaptánok.

Az első és a fő csoport egy metán szénhidrogén (homológ) halmaza, amelynek szénatomja 1 és 5 között van. A keverék legnagyobb százaléka a metán (70-98%), amelynek egy szénatomja van. Más gázok (etán, propán, bután, pentán) mennyisége az egységektől a tized százalékig terjed.

A mezőkből előállított gázt magas metánkoncentráció jellemzi. A kapcsolódó, olajból kivont metán aránya sokkal alacsonyabb: 30–60%, és a homológok magasabb: 10–20%.

A szénhidrogének mellett kis mennyiségben nem éghető anyagok is jelen lehetnek a keverékben: hidrogén-szulfid, nitrogén, szén-dioxid, szén-monoxid, hidrogén és mások. A mezőtől függően azonban a szénhidrogének aránya, valamint az egyéb gázok összetétele jelentősen változhat.

A gáz fizikai tulajdonságai

A metán fizikai tulajdonságai szerint a CH₄ színtelen és szagtalannagyon éghető. Ha a levegő koncentrációja meghaladja a 4,5% -ot - robbanóanyag. Ez a tulajdonság a szag hiányával együtt nagy veszélyt és problémát jelent. Különösen a bányákban, mivel a metánt a szén abszorbeálja.

Írtunk a belföldi gázrobbanás okairól ez a cucc.

Annak érdekében, hogy a gáz szaga legyen és szivárgása észlelhető, szállítás előtt különleges kellemetlen szagú anyagokat, illatosítókat adnak hozzá. Leggyakrabban ezek kéntartalmú vegyületek - etanetiol vagy etil-merkaptán. A szennyeződés frakcióját úgy választják meg, hogy 1% gázkoncentráció esetén észlelhető legyen a szivárgás.

A kék üzemanyag fő előnye a magas fajlagos égéshő - 39 MJ / kg. Ebben az esetben ártalmatlan anyagok szabadulnak fel: víz és szén-dioxid. Ez egy fontos tényező, amely lehetővé teszi a metán használatát a mindennapi életben.

Honnan származik a föld béléből gáz?

Bár az emberek több mint 200 évvel ezelőtt megtanultak használni a gázt, eddig nincs egyetértés abban, hogy a föld béléből honnan származik a gáz.

A származás alapvető elméletei

Két fő elmélete származik:

• ásványi, megmagyarázza a gázképződést a szénhidrogének gáztalanításával a föld mélyebb és sűrűbb rétegeiből, és azokat alacsonyabb nyomású területekre helyezi;
• szerves (biogén), amely szerint a gáz az élő szervezetek maradványainak magas nyomás, hőmérséklet és levegő hiánya során történő bomlásának terméke.

A mezőben a gáz különálló klaszter, gázkupak, olajban vagy vízben lévő oldat vagy gázhidrátok formájában lehet. Az utóbbi esetben a lerakódások porózus kőzetekben helyezkednek el a gáztömör agyagrétegek között. Az ilyen kőzetek leggyakrabban tömörített homokkő, karbonátok, mészkő.

A hagyományos gázmezők aránya mindössze 0,8%. Kissé nagyobb százalék esik a mély, szén- és palagázra - 1,4 és 1,9% között. A lerakódások leggyakoribb típusai a vízben oldott gázok és hidrátok - megközelítőleg azonos arányban (mindegyik 46,9%)

Mivel a gáz könnyebb, mint az olaj, és a víz nehezebb, a kövületek helyzete a tartályban mindig azonos: a gáz az olaj tetején van, és a víz az egész olaj- és gázmezőt alulról támasztja alá.

A tartályban lévő gáz nyomás alatt van. Minél mélyebb a betétek, annál nagyobb. Átlagosan minden 10 méteren a nyomásnövekedés 0,1 MPa. Szokatlanul magas nyomású képződmények léteznek. Például az Urengoy mező Achimov lerakódásain 600 légkört ér el és magasabb, 3800–4500 m mélységgel.

Érdekes tények és hipotézisek

Nemrégiben azt hitték, hogy a világ olaj- és gázkészleteinek már a XXI. Század elején kimerülniük kell. Például a tekintélyes amerikai geofizikus Hubbert erről írt 1965-ben.

A mai napig sok ország továbbra is növeli a gáztermelést. Nincs valódi jele annak, hogy a szénhidrogénkészletek kifogynak.

A geológiai és ásványtani tudományok doktorának V.V. Polevanova, az ilyen félreértéseket az okozza, hogy az olaj és a gáz szerves eredetének elmélete továbbra is általánosan elfogadott, és a legtöbb tudós birtokában van. Bár még mindig D.I. Mendelejev megalapozta az olaj szervetlen mély eredete elméletét, majd ezt Kudryavtsev és V.R. Larin.

De sok tény szól a szénhidrogének szerves eredetével szemben.

Itt van néhány ezek közül:

• a lerakódásokat legfeljebb 11 km mélységben fedezik fel kristályos alapokban, ahol a szerves anyag megléte még elméletileg sem lehet;
• szerves elmélet alkalmazásával csak a szénhidrogénkészletek 10% -a magyarázható, a fennmaradó 90% magyarázatlan;
• a Cassini űrszondát, amelyet 2000-ben fedeztek fel a Saturn Titan óriási szénhidrogén-forrásaiban, tavak formájában, több nagyságrenddel nagyobb, mint a földnél.

A Larin által az eredetileg hidridként felvetett hipotézis magyarázza a szénhidrogének eredetét a hidrogénnek a föld mélyén történő reakciójával és a metán gáztalanításával.

Elmondása szerint nincsenek ősi jura betétek. Az összes olaj és gáz 1-15 ezer évvel ezelőtt képződhet. A szelekció folytatódásakor a készletek fokozatosan feltöltődhetnek, amint azt a régóta fejlett és elhagyott olajmezőkben megfigyeltük.

Hogyan működik a bányászat és a szállítás?

A természetes éghető gáz kinyerésének folyamata kutak építésével kezdődik. A gázt hordozó réteg előfordulásától függően mélysége eléri a 7 km-t. A fúrás előrehaladtával egy csövet (burkolat) engedünk le a kútba. A gáz kiszivárgásának megakadályozása érdekében a cső és a kút falai közötti térben fugázásra kerül sor - kitöltse a rést agyaggal vagy cementtel.

Az építkezés végén a fúrótornyot eltávolítják, és a szökőkút szerelvényeket felszerelik a ház fejére. Szelepek és szelepek kialakítása, célja a gáz kiválasztása a kútból.

A kutak száma meglehetõsen nagy lehet.

A szökőkút szerelvényeihez számos funkció tartozik: tartja a kútban felfüggesztett csöveket, vezérli az üzemmódot, méri a kút külső és belső részeinek paramétereit

A teljes földgáztermelési ciklus három szakaszban zajlik:

1. Gázmező fejlesztése. A fúrás eredményeként nyomáskülönbség keletkezik. Ennek köszönhetően a gáz a tartályon keresztül mozog a kútba.
2. Gázkút üzemeltetése. Ebben a szakaszban a gáz áthalad a házon.
3. Gyűjtés és szállításra való felkészülés. Az összes szökőkút-szerelvényből származó gázt a gázkezelő üzemek speciális technológiai komplexumaiba szállítják. Ezek száraz gázok takarítás káros szennyeződésektől.

A hidrogén-szulfid, a vízgőz vagy a részecskék kis koncentrációi is gyors korrózióhoz, hidrátképződéshez és a csővezeték belső felületének mechanikai károsodásához vezetnek.

A szállítás végső felkészülésére a központban kerül sor. Ez magában foglalja az utókezelést és a szénhidrogén kondenzátum eltávolítását, a gáz hűtését annak térfogatának csökkentése érdekében.

A hosszú távú gázszállítás fő típusa gázvezeték. Ez egy komplex műszaki szerkezet rendszere, a maguktól a csővezetéktől aig föld alatti tároló.

Az autópálya végső pontján benzinkutalók (GDS) találhatók. Itt történik az utolsó tisztítás a por- és folyadékszennyeződésektől, a nyomást a fogyasztók által megkövetelt szintre csökkentik, stabilizálódnak, figyelembe veszik a gázfogyasztást és hozzáadják a szagot.

A metánszállítás egy másik általános típusa a tengeri szállítás speciális hajókkal - gázszállítókkal.

A hatalmas gömbös tartályok nem engedik a gázhordozó összetévesztését más típusú edényekkel. Ezek olyan termoszok, amelyek állandó folyadék-metán -163 ° C hőmérsékletet tartanak fenn

A gáz folyékony állapotúvá történő átalakítását speciális LNG-üzemekben végzik. A folyamat két szakaszban zajlik: először a metánt -50 ° C-ra, majd -163 ° C-ra hűtik. Ugyanakkor térfogata 600-szor csökken.

Feldolgozás és hatály

A földgáz magas éghetősége határozza meg annak fő alkalmazását. Üzemanyagként használják gyárakban, gyárakban, hőerőművekben, kazánházakban, intézményekben, lakóépületekben, mezőgazdasági létesítményekben és még sokan másokban. Javasoljuk, hogy olvassa el a szabályokat háztartási gázfelhasználás.

Az olajtermelést és a finomítást mindig a kapcsolódó gáz kibocsátása kíséri. Bizonyos esetekben mennyisége lenyűgöző lehet és 300 köbméter / köbméter nyersolajig terjedhet.

Nagyon sok olyan mező van, ahol a természetes társult gázt nem használják, hanem felgyújtják. Így például Oroszország egész területén a hasznos nyersanyagok akár 25% -át veszítik el.

A kapcsolódó gáz egy részét gázfeldolgozó üzemekbe szállítják. Ebből tisztított, száraz gázt nyernek, amelyet fűtésre használnak. Egy másik értékes alkotóelem a könnyű szénhidrogének keveréke.

Az ábra az előállított gáz feldolgozási folyamatának általános képét mutatja. A végtermékeknek a modern vegyiparban betöltött szerepét nehéz túlbecsülni

Ezután speciális létesítményekben frakciókra osztják. Az eredmény szénhidrogének, például propán, bután, izobután, pentán. A mennyiség csökkentése, a szállítás és a tárolás egyszerűsége cseppfolyósított.

Az autók gázzá történő átalakítása gyorsan megtérül, és kézzelfogható költségmegtakarítást eredményez. A benzinkutak hálózatának bővítése hozzájárul a HBO-val rendelkező autók flottájának növekedéséhez. Nem csak a járművezetők nyernek, hanem a gyalogosok is, akiknek nem kell lélegezniük a káros kipufogógázokat

Propánt és butánt használnak házak fűtésére. palackozott gáz akár autókra is. De a legtöbbet petrolkémiai üzemekben történő további feldolgozásra fordítják.

Magas hőmérsékleten történő melegítés (pirolízis) révén az összes szintetikus anyag fő nyersanyaga - monomerek: etilén, propilén, butadién - nyerhető belőlük. A katalizátorok hatására polimerekké alakulnak. A kimenet olyan értékes anyagokat termel, mint a gumi, PVC, polietilén és még sok más.

Következtetések és hasznos videó a témáról

A gázról szóló dokumentumfilmben elérhető és világos:

Ez az oktatófilm a gázszállító járművek szállítására szolgál:

Még mindig nem tudunk mindent a földgázról - annak eredete még mindig rejtélyes. Remélhetőleg a kék tüzelőanyag valóban kimeríthetetlen ajándék, amely elegendő nekünk és leszármazottainknak.

Van kérdése a fenti anyag elolvasása után? Vagy hasznos megjegyzésekkel, érdekes tényekkel vagy fényképekkel szeretné kiegészíteni a cikket? Írja meg észrevételeit, tegyen fel kérdéseket, vegyen részt a beszélgetésben - a visszajelzési űrlap az alábbiakban található.