Kaikki maakaasusta: maakaasun koostumus ja ominaisuudet, tuotanto ja sen soveltamisala

Korkean energiatehokkuutensa ja ympäristöystävällisyytensä ansiosta maakaasu yhdessä öljyn kanssa on ensiarvoisen tärkeää. Sitä käytetään laajalti polttoaineena ja se toimii myös arvokkaana raaka -aineena kemianteollisuudelle.

Ja vaikka kaasun käytöstä on tullut jokapäiväistä ja tavanomaista, se on edelleen vaikeaa koostumukseltaan ja melko vaarallinen aine - päästä kaasulaitteen polttimeen, se kulkee pitkään ja vaikeasti tapa.

Tässä artikkelissa analysoimme luonnon palavaan kaasuun liittyviä tärkeimpiä kysymyksiä - puhumme sen koostumuksesta ja ominaisuuksista, kuvaamme kaasun tuotanto-, kuljetus- ja käsittelyvaiheita, sen laajuutta. Tarkastellaan nykyaikaisia ​​ajatuksia hiilivetyvarantojen alkuperästä, mielenkiintoisia faktoja ja hypoteeseja.

Mikä on palava kaasu?

On olemassa mielipide, että kaasu on maan alla onteloissa ja se poistetaan helposti sieltä, jota varten riittää porata kaivo. Mutta todellisuudessa kaikki on paljon monimutkaisempaa: kaasu voi olla huokoisen kiven sisällä, se voidaan liuottaa veteen, nestemäisiin hiilivetyihin, öljyyn.

Ymmärtääksemme, miksi näin tapahtuu, riittää muistaa, että sana "kaasu" tulee kreikasta "kaaos", Joka kuvastaa aineen käyttäytymisen periaatetta. Kaasumaisessa tilassa molekyylit liikkuvat kaoottisesti yrittäen täyttää tasaisesti koko mahdollisen tilavuuden. Tämän vuoksi ne kykenevät tunkeutumaan muihin aineisiin ja liukenemaan niihin, mukaan lukien tiheämmät nesteet ja mineraalit. Korkea paine ja lämpötila parantavat suuresti diffuusioprosessia. Suolistossa on usein maakaasua tällaisen "cocktailin" muodossa.

Mutta ensin puhutaan siitä, mitä kaasu koostuu ja mitä se on - harkitse luonnollisen palavan kaasun kemiallista koostumusta ja fysikaalisia ominaisuuksia.

Kemiallisen koostumuksen ominaisuudet

Maaperästä uutettu kaasu, jota kutsutaan "luonnolliseksi", on eri kaasujen seos.

Koostumuksensa mukaan se on jaettu kolmeen komponenttiryhmään:

• palava - hiilivedyt;
• palamaton (liitäntälaitteet) - typpi, hiilidioksidi, happi, helium, vesihöyry;
• haitallisiaepäpuhtaudet - rikkivetyä ja merkaptaaneja.

Ensimmäinen ja pääryhmä ovat metaanihiilivetyjoukot (homologit), joiden hiiliatomien lukumäärä on 1-5. Suurin prosenttiosuus seoksessa on metaani (70–98%), jossa on yksi hiiliatomi. Muiden kaasujen (etaani, propaani, butaani, pentaani) pitoisuus vaihtelee yksiköistä kymmenesosaan.

Hiilivetyjen lisäksi seoksessa voi olla pieniä määriä palamattomia aineita: rikkivetyä, typpeä, hiilidioksidia, hiilimonoksidia, vetyä ja muita. Mutta kentästä riippuen hiilivetyjen osuudet, kuten muiden kaasujen koostumus, voivat vaihdella merkittävästi.

Kaasun fysikaaliset ominaisuudet

Fysikaalisten ominaisuuksien mukaan metaani СН₄väritön ja hajuton, erittäin helposti syttyvää. Yli 4,5% pitoisuuksissa ilmassa - räjähtävä. Tämä ominaisuus yhdistettynä hajun puuttumiseen muodostaa suuren uhan ja ongelman. Erityisesti kaivoksissa, koska hiili imee metaania.

Kirjoitimme kaasuräjähdyksen syistä kotitalousolosuhteissa vuonna tätä materiaalia.

Kaasun tuoksun saamiseksi vuotojen havaitsemiseksi siihen lisätään ennen kuljetusta erityisiä epämiellyttävän hajuisia aineita - hajusteita. Useimmiten nämä ovat rikkiä sisältäviä yhdisteitä - etaanitiolia tai etyylimerkaptaania. Epäpuhtauden osuus valitaan siten, että vuoto tuntuu kaasupitoisuudelta 1%.

Mistä kaasu maan suolistossa tulee?

Vaikka ihmiset oppivat käyttämään kaasua yli 200 vuotta sitten, ei vieläkään ole yksimielisyyttä siitä, mistä kaasu tulee maapallon suolistosta.

Alkuperäiset teoriat

Sen alkuperästä on kaksi pääteoriaa:

• mineraaliselitetään kaasun muodostuminen hiilivetyjen kaasunpoistoprosesseilla maan syvemmistä ja tiheämmistä kerroksista ja nostetaan ne alemman paineen vyöhykkeille;
• orgaaninen (biogeeninen), jonka mukaan kaasu on elävien organismien jäännösten hajoamistuotetta paineen, lämpötilan ja ilmanpuutteen olosuhteissa.

Kentällä kaasu voi olla erillisen kertymän, kaasukannen, öljy- tai vesiliuoksen tai kaasun hydraattien muodossa. Jälkimmäisessä tapauksessa kerrostumat sijaitsevat huokoisissa kivissä kaasutiiviiden savikerrosten välissä. Useimmiten nämä kivet ovat tiivistettyä hiekkakiveä, karbonaatteja, kalkkikiviä.

Koska kaasu on kevyempää kuin öljy ja vesi on raskaampaa, fossiilien sijainti säiliössä on aina sama: kaasu on öljyn päällä ja vesi tukee koko öljy- ja kaasukenttää alhaalta.

Säiliön kaasu on paineen alla. Mitä syvempi talletus, sitä suurempi se on. Keskimäärin jokaista 10 metriä kohden paineen nousu on 0,1 MPa. On muodostelmia, joissa on epätavallisen korkea paine. Esimerkiksi Urengoyskoje -kentän Achimov -kerrostumilla se saavuttaa 600 ilmakehän ja korkeamman 3800-4500 metrin syvyydessä.

Mielenkiintoisia faktoja ja hypoteeseja

Ei niin kauan sitten uskottiin, että maailman öljy- ja kaasuvarastot pitäisi käyttää loppuun 21. vuosisadan alussa. Esimerkiksi arvovaltainen amerikkalainen geofyysikko Hubbert kirjoitti tästä vuonna 1965.

Geologisten ja mineralogisten tieteiden tohtorin V.V. Polevanov, tällaiset harhaluulot johtuvat siitä, että öljyn ja kaasun orgaanisen alkuperän teoria on edelleen yleisesti hyväksytty ja hallitsee enemmistön mieltä tiedemiehet. Vaikka D.I. Mendelejev perusti teorian öljyn epäorgaanisesta syvästä alkuperästä, ja sitten tämän todistivat Kudryavtsev ja V.R. Larin.

Mutta monet tosiasiat puhuvat hiilivetyjen orgaanista alkuperää vastaan.

Tässä muutamia niistä:

• kerrostumia löydettiin jopa 11 km: n syvyyksistä, kiteisistä kellareista, joissa orgaanisen aineksen olemassaoloa ei voida edes teoreettisesti todeta;
• orgaanisen teorian avulla vain 10% hiilivetyvarannoista voidaan selittää, loput 90% ovat selittämättömiä;
• Cassini -avaruusluotain löydettiin vuonna 2000 Saturnuksen satelliitista, Titanista, jättimäisistä hiilivetyvaroista järvinä, jotka ovat useita suuruusluokkia suurempia kuin maapallolla.

Larinin esittämä hypoteesi alun perin hydridimaasta selittää hiilivetyjen alkuperän vedyn ja hiilen reaktiolla maan syvyyksissä ja sitä seuranneesta metaanin kaasunpoistosta.

Hänen mukaansa ei ole muinaisia ​​jurassic -talletuksia. Kaikki öljy ja kaasu ovat syntyneet 1–15 tuhatta vuotta sitten. Kaivoksen edetessä varantoja voidaan vähitellen täydentää, mikä on havaittu pitkään tyhjentyneillä ja hylätyillä öljykentillä.

Miten kaivostoiminta ja kuljetukset sujuvat?

Luonnollisesti palavien kaasujen talteenotto alkaa kaivojen rakentamisesta. Kaasua sisältävän kerroksen esiintymisestä riippuen niiden syvyys voi olla 7 km. Porauksen edetessä putki (kotelo) lasketaan kaivoon. Kaasun poistumisen estämiseksi putken ja porareiän seinämien välisen tilan läpi tulppa tehdään - rako täytetään savella tai sementillä.

Rakentamisen päätyttyä porauslaite vedetään sisään ja joulukuusi asennetaan kotelon päähän. Se on sulkuventtiilien ja venttiilien rakenne, ja sitä käytetään kaasun poistamiseen kaivosta.

Kaivojen määrä voi olla melko suuri.

Koko palavan kaasun tuotantosykli tapahtuu kolmessa vaiheessa:

1. Kaasukentän kehittäminen. Porauksen seurauksena syntyy paine -ero. Tästä johtuen kaasu siirtyy muodostelman läpi kaivoihin.
2. Kaasukaivojen toiminta. Tässä vaiheessa kaasu kulkee koteloa pitkin.
3. Keräys ja valmistelu kuljetusta varten. Kaasu kaikesta X-mas-puusta toimitetaan UKPG: n erityisiin teknologisiin komplekseihin. Niissä tapahtuu kaasun kuivumista, puhdistus haitallisilta epäpuhtauksilta.

Pienetkin rikkivetypitoisuudet, vesihöyry tai kiinteät hiukkaset johtavat nopeaan korroosioon, hydraatin muodostumiseen ja mekaanisiin vaurioihin putkilinjan sisäpinnalla.

Kuljetuksen viimeinen valmistelu tapahtuu päälaitoksessa. Se sisältää jälkikäsittelyn ja hiilivetykondensaatin poiston, kaasujäähdytyksen sen tilavuuden pienentämiseksi.

Tärkein kaasun kuljetusmuoto pitkillä matkoilla on pääkaasuputki. Se on monimutkaisten teknisten rakenteiden järjestelmä putkilinjoista itse maanalainen varasto.

Päälinjan päätepisteessä on kaasunjakeluasemia (GDS). Täällä suoritetaan pölyn ja nestemäisten epäpuhtauksien viimeinen puhdistus, paine lasketaan kuluttajien vaatimalle tasolle, sen stabilointi, kaasun kulutuksen laskenta ja hajun lisääminen.

Toinen yleinen metaanikuljetusmuoto on merikuljetus erityisaluksilla - kaasukuljetusalusilla.

Kaasun muuttaminen nestemäiseen tilaan suoritetaan erityisissä LNG -laitoksissa. Prosessi tapahtuu kahdessa vaiheessa: ensin metaani jäähdytetään -50 ° C: seen ja sitten -163 ° C: seen. Samaan aikaan sen tilavuus pienenee 600 kertaa.

Käsittely ja laajuus

Maakaasun korkea syttyvyys määrittää sen pääasiallisen sovelluksen. Sitä käytetään polttoaineena tehtaissa, tehtaissa, lämpövoimalaitoksissa, kattilahuoneissa, toimistoissa, asuinrakennuksissa, maatalouslaitoksissa ja monissa muissa. Suosittelemme lukemaan säännöt kaasun käyttö jokapäiväisessä elämässä.

Öljyn tuotantoon ja jalostukseen liittyy aina kaasua. Joissakin tapauksissa sen tilavuus voi olla vaikuttava ja olla 300 kuutiometriä raakaöljyn kuutiometriä kohti.

Mutta on olemassa monia kenttiä, joilla maakaasua ei käytetä, vaan se poltetaan soihduissa. Esimerkiksi jopa 25% hyödyllisistä raaka -aineista menetetään tällä tavalla kaikkialla Venäjällä.

Osa kaasusta toimitetaan kaasunjalostuslaitoksille. Siitä saadaan puhdistettua kuivaa kaasua, jota käytetään lämmitykseen. Toinen arvokas ainesosa on kevyiden hiilivetyjen seos.

Lisäksi se on jaettu murto -osiin erikoisasennuksissa. Tuloksena ovat hiilivedyt, kuten propaani, butaani, isobutaani, pentaani. Vähentää äänenvoimakkuutta, helpottaa kuljetusta ja varastointia nesteyttää.

Propaania ja butaania käytetään talojen lämmitykseen pullotettua kaasua joko autoihin. Mutta suurin osa siitä menee jatkokäsittelyyn petrokemian tehtailla.

Korkean lämpötilan lämmityksen (pyrolyysin) avulla niistä saadaan kaikkien synteettisten materiaalien pääraaka -aine - monomeerit: etyleeni, propeeni, butadieeni. Katalyyttien vaikutuksesta ne yhdistyvät polymeerien muodostamiseksi. Tuotoksena on arvokkaita materiaaleja, kuten kumi, PVC, polyeteeni ja monet muut.

Johtopäätökset ja hyödyllinen video aiheesta

Dokumentti kertoo kaasusta helposti ja visuaalisesti:

Tämä koulutuselokuva on omistettu tärkeimmälle kaasun kuljetukselle:

Emme vieläkään tiedä kaikkea maakaasusta - sen alkuperä on edelleen täynnä monia mysteerejä. Voimme vain toivoa, että sininen polttoaine on todella ehtymätön lahja, joka riittää sekä meille että jälkeläisillemme.

Onko sinulla kysyttävää yllä olevan materiaalin lukemisen jälkeen? Tai haluatko täydentää artikkelia hyödyllisillä kommenteilla, mielenkiintoisilla faktoilla tai valokuvilla? Kirjoita kommenttisi, kysy kysymyksiä, osallistu keskusteluun - palautelomake on alla.