Takket være dens høje energieffektivitet og miljøvenlighed er naturgas sammen med olie af afgørende betydning. Det bruges meget som brændstof og fungerer også som et værdifuldt råmateriale til den kemiske industri.
Og selvom brugen af gas er blevet hverdag og sædvanlig, er det stadig svært i sammensætning og et temmelig farligt stof - for at komme ind i brænderen på et gasapparat går det langt og svært forbi vej.
I denne artikel vil vi analysere de vigtigste spørgsmål i forbindelse med naturlig brændbar gas - vi vil tale om dens sammensætning og egenskaber, vi vil beskrive faser af produktion, transport og behandling af gas, dens omfang. Lad os overveje moderne ideer om kulbrintreserveres oprindelse, interessante fakta og hypoteser.
Indholdet af artiklen:
-
Hvad er naturlig brændbar gas?
- Egenskaber ved den kemiske sammensætning
- Fysiske egenskaber ved gas
-
Hvor kommer gassen i jordens tarme fra?
- Grundlæggende teorier om oprindelse
- Interessante fakta og hypoteser
- Hvordan foregår minedrift og transport?
- Behandling og omfang
- Konklusioner og nyttig video om emnet
Hvad er naturlig brændbar gas?
Der er en opfattelse af, at gas ligger under jorden i hulrum og let udvindes derfra, for hvilket det er nok at bore en brønd. Men i virkeligheden er alt meget mere kompliceret: gas kan være inde i en porøs sten, den kan opløses i vand, flydende carbonhydrider, olie.
For at forstå, hvorfor dette sker, er det nok at huske, at ordet "gas" kommer fra græsk "kaos", Som afspejler princippet om stofadfærd. I gasform bevæger molekylerne sig kaotisk og forsøger ensartet at fylde hele det mulige volumen. På grund af dette er de i stand til at trænge ind og opløses i andre stoffer, herunder tættere væsker og mineraler. Højt tryk og temperatur forbedrer i høj grad diffusionsprocessen. Det er ofte i form af en sådan "cocktail", at naturgas er indeholdt i tarmen.
Men lad os først tale om, hvad gas består af, og hvad det er - overvej den kemiske sammensætning og fysiske egenskaber ved naturlig brændbar gas.
Egenskaber ved den kemiske sammensætning
Gas ekstraheret fra undergrunden, som kaldes "naturlig", er en blanding af forskellige gasser.
Ifølge dets sammensætning er den opdelt i tre grupper af komponenter:
- brændbart - kulbrinter;
- ikke brændbart (forkoblinger) - nitrogen, kuldioxid, ilt, helium, vanddamp;
- skadeligurenheder - hydrogensulfid og mercaptaner.
Den første og hovedgruppe er et sæt methan -carbonhydrider (homologer) med antallet af carbonatomer fra 1 til 5. Den største procentdel i blandingen er metan (70 til 98%), som har et carbonatom. Indholdet af andre gasser (ethan, propan, butan, pentan) spænder fra enheder til tiendedele af en procent.
Gas produceret fra markerne er kendetegnet ved en høj koncentration af metan. I den tilhørende, ekstraheret fra olie, er andelen af metan meget lavere: 30 - 60%, og homologerne er højere: 10 - 20%
Udover kulbrinter kan der forekomme små mængder ubrændbare stoffer i blandingen: hydrogensulfid, nitrogen, kuldioxid, kulilte, hydrogen og andre. Men afhængigt af feltet kan andelen af kulbrinter, ligesom sammensætningen af andre gasser, variere betydeligt.
Fysiske egenskaber ved gas
Ifølge de fysiske egenskaber er metan СН4farveløs og lugtfri, meget brandfarligt. Ved koncentrationer i luft over 4,5% - eksplosiv. Denne ejendom, kombineret med dens mangel på lugt, udgør en stor trussel og et problem. Især i miner, da metan absorberes af kul.
Vi skrev om årsagerne til gaseksplosion i hjemmet i dette materiale.
For at give gassen en lugt, for at opdage dens lækager, tilsættes særlige stoffer med en ubehagelig lugt til den før transport - lugtstoffer. Oftest er disse svovlholdige forbindelser - ethanethiol eller ethylmercaptan. Andelen af urenheden vælges på en sådan måde, at en lækage mærkes ved en gaskoncentration på 1%.
Den største fordel ved blåt brændstof er dets høje specifikke forbrændingsvarme - 39 MJ / kg. I dette tilfælde frigives ufarlige stoffer: vand og kuldioxid. Det er også en vigtig faktor, der gør det muligt at bruge metan i hverdagen.
Hvor kommer gassen i jordens tarme fra?
Selvom folk lærte at bruge gas for mere end 200 år siden, er der stadig ingen enighed om, hvor gassen kommer fra i jordens tarm.
Grundlæggende teorier om oprindelse
Der er to hovedteorier om dens oprindelse:
- mineralforklarer dannelsen af gas ved processerne til afgasning af kulbrinter fra dybere og tættere lag af jorden og hæver dem til zoner med lavere tryk;
- organisk (biogen), ifølge hvilken gas er et nedbrydningsprodukt af rester af levende organismer under betingelser med øget tryk, temperatur og mangel på luft.
I et felt kan gas være i form af en separat ophobning, en gasdæksel, en opløsning i olie eller vand eller gashydrater. I sidstnævnte tilfælde er aflejringerne placeret i porøse klipper mellem gastætte lerlag. Oftest er disse sten komprimeret sandsten, carbonater, kalksten.
Andelen af konventionelle gasfelter er kun 0,8%. En lidt større procentdel står for dyb-, kul- og skifergas - fra 1,4 til 1,9%. De mest almindelige former for aflejringer er vandopløste gasser og hydrater - i omtrent lige store mængder (46,9% hver)
Da gas er lettere end olie og vand er tungere, er fossilernes position i reservoiret altid den samme: gas er oven på olie, og vand understøtter hele olie- og gasfeltet nedenfra.
Gassen i reservoiret er under tryk. Jo dybere depositum, jo højere er det. Gennemsnitligt for hver 10 meter er trykstigningen 0,1 MPa. Der er formationer med unormalt højt tryk. For eksempel når det på Achimov -aflejringer i Urengoyskoye -feltet, når det 600 atmosfærer og højere i en dybde på 3800 til 4500 m.
Interessante fakta og hypoteser
For ikke så længe siden mente man, at verdens olie- og gasreserver skulle være opbrugt i begyndelsen af det 21. århundrede. For eksempel skrev den autoritative amerikanske geofysiker Hubbert om dette i 1965.
Indtil nu fortsætter mange lande med at øge gasproduktionstakten. Der er ingen reelle tegn på, at kulbrintereserver er ved at løbe tør.
Ifølge lægen i geologiske og mineralogiske videnskaber V.V. Polevanov, sådanne vrangforestillinger skyldes, at teorien om den organiske oprindelse af olie og gas er stadig generelt accepteret og dominerer hovedet hos flertallet forskere. Selvom D.I. Mendelejev underbyggede teorien om oliens uorganiske dybe oprindelse, og så blev dette bevist af Kudryavtsev og V.R. Larin.
Men mange fakta taler imod kulbrinternes organiske oprindelse.
Her er nogle af dem:
- aflejringer blev opdaget i dybder på op til 11 km i krystallinske kældre, hvor eksistensen af organisk stof ikke engang kan være teoretisk;
- ved hjælp af organisk teori kan kun 10% af kulbrintereserverne forklares, de resterende 90% er uforklarlige;
- Cassini -rumsonde opdaget i 2000 på Saturn, Titans satellit, gigantiske kulbrinteressourcer i form af søer, flere størrelsesordener større end dem på Jorden.
Hypotesen om en oprindeligt hydridjord fremsat af Larin forklarer kulbrintes oprindelse ved reaktion mellem brint og kulstof i jordens dybder og den efterfølgende afgasning af metan.
Ifølge hende er der ingen gamle jura -aflejringer. Al olie og gas kunne have dannet sig for mellem 1 og 15 tusinde år siden. Efterhånden som udvindingen skrider frem, kan reserverne gradvist genopfyldes, hvilket er blevet bemærket i længe udtømte og forladte oliefelter.
Hvordan foregår minedrift og transport?
Processen med at udvinde naturlig brændbar gas begynder med konstruktion af brønde. Afhængig af forekomsten af det gasbærende lag kan deres dybde nå 7 km. Efterhånden som boringen skrider frem, sænkes et rør (hus) ned i brønden. For at forhindre gas i at slippe ud gennem rummet mellem røret og borehulsvæggene udføres tilstopning - fyldning af hullet med ler eller cement.
Efter endt byggeri trækkes boreriggen tilbage, og juletræet installeres på foringshovedet. Det er et design af portventiler og ventiler, og bruges til at udtrække gas fra brønden.
Antallet af brønde kan være ret stort.
Juletræet har flere funktioner: det holder det hængende i brønden slange, styrer driftstilstande, måler parametrene for de eksterne og interne dele brønde
Hele produktionscyklussen for naturlig brændbar gas foregår i tre faser:
- Udvikling af gasfelt. Som et resultat af boringen skabes en trykforskel. På grund af dette bevæger gassen sig gennem formationen til brøndene.
- Drift af gasboringer. På dette tidspunkt bevæger gassen sig langs foringsrøret.
- Indsamling og klargøring til transport. Gas fra alle juletræer leveres til særlige teknologiske komplekser i UKPG. Gas dehydrering finder sted på dem, rengøring fra skadelige urenheder.
Selv små koncentrationer af hydrogensulfid, vanddamp eller faste partikler fører til hurtig korrosion, hydratdannelse og mekanisk skade på rørledningens indre overflade.
Den sidste forberedelse til transport finder sted på hovedfaciliteterne. Det omfatter efterbehandling og fjernelse af carbonhydridkondensat, gaskøling for at reducere dets volumen.
Den vigtigste type gastransport over lange afstande er hovedgasledning. Det er et system af komplekse ingeniørstrukturer fra selve rørledningerne til underjordisk opbevaring.
Der er gasdistributionsstationer (GDS) ved hovedpunktets slutpunkt. Her finder den sidste rengøring af støv og flydende urenheder sted, trykket reduceres til det niveau, der kræves af forbrugerne, dets stabilisering, måling af gasforbrug og tilsætning af et lugtstof.
En anden almindelig type metantransport er søtransport med særlige skibe - gasbærere.
Store sfæriske tanke tillader ikke, at LNG -transportøren forveksles med andre fartøjstyper. De er termokander, der opretholder en konstant påkrævet temperatur for flydende metan -163 ° С
Omdannelsen af gas til en flydende tilstand udføres i særlige LNG -anlæg. Processen foregår i to trin: først afkøles metanen til -50 ° C og derefter til -163 ° C. På samme tid falder dens volumen 600 gange.
Behandling og omfang
Naturgas høje brandfarlighed bestemmer dens vigtigste anvendelse. Det bruges som brændstof på fabrikker, fabrikker, termiske kraftværker, kedelhuse, kontorer, beboelsesbygninger, landbrugsfaciliteter og mange andre. Vi anbefaler, at du læser reglerne brug af gas i hverdagen.
Olieproduktion og -forarbejdning ledsages altid af frigivelse af tilhørende gas. I nogle tilfælde kan dens volumener være imponerende og udgøre 300 kubikmeter pr. Kubikmeter råolie.
Men der er et stort antal felter, hvor der ikke bruges naturlig tilhørende gas, men brændes i flammer. For eksempel går op til 25% af nyttige råvarer tabt på denne måde i hele Rusland.
En del af den tilhørende gas leveres til gasbehandlingsanlæg. Fra den opnås renset tør gas, som bruges til opvarmning. En anden værdifuld ingrediens er en blanding af lette kulbrinter.
Diagrammet viser et generelt billede af gasbehandlingsprocessen. Slutprodukternes rolle for den moderne kemiske industri kan ikke understreges for meget
Endvidere er det opdelt i fraktioner i specielle installationer. Resultatet er carbonhydrider, såsom propan, butan, isobutan, pentan. For at reducere volumen, let transport og opbevaring af dem flydende.
Konvertering af køretøjer til gas betaler sig hurtigt og giver håndgribelige omkostningsbesparelser. Udvidelse af netværket af tankstationer bidrager til en stigning i flåden af køretøjer med LPG. Ikke kun chauffører vinder, men også fodgængere, der ikke skal ånde skadelige dampe
Propan og butan bruges til opvarmning af huse gas på flaske enten til biler. Men det meste går til videre forarbejdning på petrokemiske anlæg.
Ved hjælp af høj temperatur opvarmning (pyrolyse) fås det vigtigste råmateriale til alle syntetiske materialer fra dem - monomerer: ethylen, propylen, butadien. Under virkningen af katalysatorer kombineres de til dannelse af polymerer. Output er så værdifulde materialer som gummi, PVC, polyethylen og mange andre.
Konklusioner og nyttig video om emnet
Dokumentaren fortæller om gas på en tilgængelig og visuel måde:
Denne uddannelsesfilm er dedikeret til de vigtigste gastransport:
Vi ved stadig ikke alt om naturgas - dens oprindelse er stadig fyldt med mange mysterier. Vi kan kun håbe, at blåt brændstof er en virkelig uudtømmelig gave, der vil være nok for både os og vores efterkommere.
Har du spørgsmål efter at have læst ovenstående materiale? Eller vil du gerne supplere artiklen med nyttige kommentarer, interessante fakta eller fotografier? Skriv dine kommentarer, stil spørgsmål, deltag i diskussionen - feedbackformularen findes herunder.
