Magas energiahatékonyságának és környezetbarát jellegének köszönhetően a földgáz az olajjal együtt kiemelt fontosságú. Széles körben használják üzemanyagként, és a vegyipar értékes alapanyagaként is szolgál.
És bár a gáz használata mindennapos és megszokottá vált, még mindig nehéz összetételben és meglehetősen veszélyes anyag - egy gázkészülék égőjébe kerülni hosszú és nehéz út.
Ebben a cikkben elemezzük a természetes éghető gázokkal kapcsolatos fő kérdéseket - beszélünk összetételéről és tulajdonságairól, leírjuk a gáz előállításának, szállításának és feldolgozásának szakaszait, hatókörét. Tekintsük a modern elképzeléseket a szénhidrogén -tartalékok eredetéről, érdekes tényeket és hipotéziseket.
A cikk tartalma:
-
Mi a természetes éghető gáz?
- A kémiai összetétel jellemzői
- A gáz fizikai tulajdonságai
-
Honnan származik gáz a föld belsejében?
- Alapvető eredetelméletek
- Érdekes tények és hipotézisek
- Hogyan zajlik a bányászat és a szállítás?
- Feldolgozás és hatókör
- Következtetések és hasznos videó a témában
Mi a természetes éghető gáz?
Van egy vélemény, hogy a gáz a föld alatt fekszik az üregekben, és könnyen kitermelhető onnan, ehhez elegendő egy kút fúrása. De a valóságban minden sokkal bonyolultabb: gáz lehet egy porózus kőzet belsejében, feloldható vízben, folyékony szénhidrogénekben, olajban.
Ahhoz, hogy megértsük, miért történik ez, elég emlékezni arra, hogy a „gáz” szó a görög „káosz", Amely tükrözi az anyag viselkedésének elvét. Gáz halmazállapotban a molekulák kaotikusan mozognak, és megpróbálják egyenletesen kitölteni a teljes lehetséges térfogatot. Ennek köszönhetően képesek behatolni és feloldódni más anyagokban, beleértve a sűrűbb folyadékokat és ásványi anyagokat. A magas nyomás és hőmérséklet nagymértékben fokozza a diffúziós folyamatot. Gyakran ilyen "koktél" formájában van földgáz a bélben.
De először beszéljünk arról, hogy miből áll a gáz és mi ez - vegye figyelembe a természetes éghető gáz kémiai összetételét és fizikai tulajdonságait.
A kémiai összetétel jellemzői
Az altalajból kivont gáz, amelyet "természetesnek" neveznek, különféle gázok keveréke.
Összetétele alapján három komponenscsoportra oszlik:
- éghető - szénhidrogének;
- nem éghető (előtétek) - nitrogén, szén -dioxid, oxigén, hélium, vízgőz;
- károsszennyeződések - hidrogén -szulfid és merkaptánok.
Az első és fő csoport a metán szénhidrogének (homológok) halmaza, amelyek szénatomszáma 1-5. A keverék legnagyobb százaléka a metán (70–98%), amely egy szénatomot tartalmaz. Az egyéb gázok (etán, propán, bután, pentán) tartalma az egységektől a tized százalékig terjed.
A mezőkből előállított gázt magas metánkoncentráció jellemzi. Az asszociált olajból kivont metán aránya sokkal alacsonyabb: 30-60%, a homológok pedig magasabbak: 10-20%
A szénhidrogéneken kívül kis mennyiségű éghetetlen anyag is jelen lehet a keverékben: hidrogén -szulfid, nitrogén, szén -dioxid, szén -monoxid, hidrogén és mások. De a tereptől függően a szénhidrogének aránya, akárcsak a többi gáz összetétele, jelentősen változhat.
A gáz fizikai tulajdonságai
A fizikai tulajdonságok szerint a metán СН4színtelen és szagtalan, nagyon gyúlékony. 4,5% feletti koncentrációban a levegőben - robbanó. Ez a tulajdonság a szag hiányával együtt nagy veszélyt és problémát jelent. Különösen a bányákban, mivel a metánt a szén elnyeli.
Ben írtunk a gázrobbanás okairól a hazai körülmények között ezt az anyagot.
Annak érdekében, hogy a gáznak szaga legyen, szivárgásának észlelése érdekében a szállítás előtt speciális, kellemetlen szagú anyagokat - illatanyagokat - adnak hozzá. Leggyakrabban ezek kéntartalmú vegyületek - etántiol vagy etil -merkaptán. A szennyeződés arányát úgy választjuk meg, hogy 1%-os gázkoncentrációnál szivárgás érezhető legyen.
A kék üzemanyag fő előnye a magas fajlagos égési hő - 39 MJ / kg. Ebben az esetben ártalmatlan anyagok szabadulnak fel: víz és szén -dioxid. Ez is fontos tényező, amely lehetővé teszi a metán használatát a mindennapi életben.
Honnan származik gáz a föld belsejében?
Bár az emberek több mint 200 évvel ezelőtt megtanultak gázt használni, még mindig nincs egyetértés abban, hogy a föld bélében honnan származik a gáz.
Alapvető eredetelméletek
Eredetének két fő elmélete van:
- ásványia gázképződés magyarázata a föld mélyebb és sűrűbb rétegeiből származó szénhidrogének gáztalanításával, valamint alacsonyabb nyomású zónákba történő emelésével;
- szerves (biogén), amely szerint a gáz az élőlények maradványainak bomlásterméke, fokozott nyomás, hőmérséklet és levegőhiány esetén.
Egy mezőben a gáz lehet külön felhalmozódás, gázsapka, olaj- vagy vízoldat vagy gázhidrátok formájában. Ez utóbbi esetben a lerakódások porózus kőzetekben helyezkednek el a gáztömör agyagrétegek között. Leggyakrabban ezek a kőzetek tömörített homokkő, karbonátok, mészkövek.
A hagyományos gázmezők aránya mindössze 0,8%. Valamivel nagyobb százalékot képvisel a mély-, szén- és palagáz - 1,4 -ről 1,9%-ra. A lerakódások leggyakoribb típusai a vízben oldott gázok és hidrátok - körülbelül azonos arányban (egyenként 46,9%)
Mivel a gáz könnyebb, mint az olaj, és a víz nehezebb, a fosszíliák helyzete a tartályban mindig ugyanaz: a gáz az olaj tetején van, és a víz alulról támogatja az egész olaj- és gázmezőt.
A tartályban lévő gáz nyomás alatt van. Minél mélyebb a betét, annál magasabb. Átlagosan 10 méterenként a nyomásnövekedés 0,1 MPa. Vannak rendellenesen magas nyomású képződmények. Például az Urengoyskoye mező Achimov -lelőhelyein eléri a 600 atmoszférát és magasabb, 3800-4500 m mélységben.
Érdekes tények és hipotézisek
Nem is olyan régen azt hitték, hogy a világ olaj- és gázkészleteit a 21. század elején kimeríteni kell. Erről például a mérvadó amerikai geofizikus, Hubbert írt 1965 -ben.
Eddig sok ország tovább növelte a gáztermelés mértékét. Nincsenek arra utaló jelek, hogy a szénhidrogénkészletek fogynának.
A geológiai és ásványtani tudományok doktora, V.V. Polevanov, ilyen téveszméket az okoz, hogy az olaj és a gáz szerves eredetének elmélete még mindig általánosan elfogadott és uralja a többség elméjét tudósok. Bár D.I. Mendelejev alátámasztotta az olaj szervetlen mély eredetének elméletét, majd ezt Kudryavtsev és V.R. Larin.
De sok tény a szénhidrogének szerves származása ellen szól.
Íme néhány közülük:
- lerakódásokat fedeztek fel akár 11 km mélységben, kristályos pincékben, ahol a szerves anyagok létezése még elméletileg sem lehet;
- a szerves elmélet segítségével a szénhidrogén tartalékok mindössze 10% -a magyarázható, a fennmaradó 90% megmagyarázhatatlan;
- A Cassini űrszonda 2000 -ben fedezte fel a Szaturnusz műholdján, a Titánon óriási szénhidrogén -erőforrásokat tavak formájában, amelyek nagyságrendekkel nagyobbak, mint a Földön.
Az eredetileg hidrid Föld hipotézise, amelyet Larin vetett fel, a szénhidrogének eredetét a hidrogén szénnel való reakciójával magyarázza a föld mélyén, majd a metán gáztalanítása.
Szerinte nincsenek ősi jura lerakódások. Minden olaj és gáz 1 és 15 ezer évvel ezelőtt keletkezhetett. A kitermelés előrehaladtával a tartalékok fokozatosan feltölthetők, ami a rég kimerült és elhagyott olajmezőkön is megfigyelhető volt.
Hogyan zajlik a bányászat és a szállítás?
A természetes éghető gáz kitermelésének folyamata kutak építésével kezdődik. A gáztartó réteg előfordulásától függően mélységük elérheti a 7 km-t. A fúrás előrehaladtával a cső (burkolat) leereszkedik a kútba. Annak megakadályozása érdekében, hogy a gáz a cső és a fúrólyuk falai közötti térben átmenjen, dugulás történik - a rést agyaggal vagy cementtel kell kitölteni.
Az építkezés befejezése után a fúrótornyot visszahúzzák, és a karácsonyfát a burkolat fejére szerelik fel. Ez egy elzáró szelep és szelep szerkezete, és a kútból való gáz kivonására szolgál.
A kutak száma meglehetősen nagy lehet.
A karácsonyfának több funkciója van: felfüggesztve tartja a kútban csövek, szabályozza az üzemmódokat, méri a külső és a belső rész paramétereit kutak
A természetes éghető gáz teljes termelési ciklusa három szakaszban zajlik:
- Gázmező fejlesztése. A fúrás eredményeként nyomáskülönbség jön létre. Ennek köszönhetően a gáz a képződményen keresztül a kutakba mozog.
- Gázkutak üzemeltetése. Ekkor a gáz a burkolat mentén halad.
- Gyűjtés és előkészítés a szállításhoz. Az összes X-mas fából származó gázt az UKPG speciális technológiai komplexumaihoz szállítják. Gáz kiszáradás megy végbe rajtuk, tisztítás a káros szennyeződésektől.
Még kis koncentrációjú hidrogén -szulfid, vízgőz vagy szilárd részecskék is gyors korrózióhoz, hidrátképződéshez és a csővezeték belső felületének mechanikai károsodásához vezetnek.
A szállítás végső előkészítése a főépületben történik. Ez magában foglalja az utókezelést és a szénhidrogén-kondenzátum eltávolítását, a gázhűtést annak térfogatának csökkentése érdekében.
A hosszú távú gázszállítás fő típusa fő gázvezeték. Ez egy összetett mérnöki szerkezetek rendszere, a csővezetékektől a végéig föld alatti tároló.
Gázelosztó állomások (GDS) vannak a fővonal végpontján. Itt történik a por és a folyékony szennyeződések utolsó tisztítása, a nyomás a fogyasztók által előírt szintre csökken, stabilizálása, gázfogyasztás mérése és illatanyag hozzáadása.
A metánszállítás másik gyakori típusa a tengeri szállítás speciális hajókkal - gázszállítókkal.
A hatalmas gömb alakú tartályok nem teszik lehetővé az LNG -hordozó összetévesztését más típusú hajókkal. Ezek olyan termoszok, amelyek állandó hőmérsékletet tartanak fenn folyékony metán -163 ° C -on
A gáz folyékony állapotba való átalakítását speciális LNG -üzemekben végzik. A folyamat két lépcsőben zajlik: először a metánt -50 ° C -ra, majd -163 ° C -ra hűtjük. Ugyanakkor hangereje 600 -szor csökken.
Feldolgozás és hatókör
A földgáz nagy gyúlékonysága határozza meg fő alkalmazási területét. Üzemanyagként használják gyárakban, gyárakban, hőerőművekben, kazánházakban, irodákban, lakóépületekben, mezőgazdasági létesítményekben és még sok másban. Javasoljuk, hogy olvassa el a szabályokat gáz használata a mindennapi életben.
Az olajtermelés és -feldolgozás mindig együtt jár a kapcsolódó gázok kibocsátásával. Bizonyos esetekben mennyisége lenyűgöző lehet, és 300 köbméter lehet egy köbméter nyersolaj után.
De sok olyan mező van, ahol a földgázt nem használják fel, hanem a fáklyákban égetik el. Például a hasznos nyersanyagok akár 25% -a is elveszik ilyen módon Oroszország egész területén.
A kapcsolódó gáz egy részét gázfeldolgozó üzemekhez szállítják. Ebből tisztított száraz gázt kapunk, amelyet fűtésre használunk. Egy másik értékes összetevő a könnyű szénhidrogének keveréke.
Az ábra a gázfeldolgozási folyamat általános képét mutatja. A végtermékek szerepét a modern vegyipar számára nem lehet eléggé hangsúlyozni
Ezenkívül speciális telepítéseknél frakciókra van osztva. Az eredmény olyan szénhidrogének, mint a propán, bután, izobután, pentán. A hangerő csökkentése, a szállítás és a tárolás megkönnyítése érdekében felenged.
A járművek gázra történő gyors átalakítása megtérül, és kézzelfogható költségmegtakarítást eredményez. A benzinkutak hálózatának bővítése hozzájárul az LPG -vel ellátott járműpark növekedéséhez. Nem csak a sofőrök nyernek, hanem a gyalogosok is, akiknek nem kell belélegezniük a káros füstöket
A propánt és a butánt házak fűtésére használják palackos gáz akár autókra. De ennek nagy része a petrolkémiai üzemekben történő további feldolgozásra megy.
Magas hőmérsékletű hevítéssel (pirolízissel) minden szintetikus anyag fő nyersanyagát ezekből nyerik - monomerek: etilén, propilén, butadién. A katalizátorok hatására polimereket képeznek. A termék olyan értékes anyagok, mint a gumi, PVC, polietilén és még sok más.
Következtetések és hasznos videó a témában
A dokumentumfilm hozzáférhető és vizuális módon mesél a gázról:
Ez az oktatófilm a fő gázszállításról szól:
Még mindig nem tudunk mindent a földgázról - eredete még mindig rejtélyes. Csak remélni tudjuk, hogy a kék üzemanyag valóban kimeríthetetlen ajándék, amely elég lesz mind nekünk, mind utódainknak.
Van kérdése a fenti anyag elolvasása után? Vagy szeretné kiegészíteni a cikket hasznos megjegyzésekkel, érdekes tényekkel vagy fényképekkel? Írja meg észrevételeit, tegyen fel kérdéseket, vegyen részt a vitában - a visszajelzési űrlap alább található.
