Viss par dabasgāzi: dabasgāzes sastāvs un īpašības, ražošana un pielietojuma joma

Pateicoties augstajai energoefektivitātei un videi draudzīgumam, dabasgāzei kopā ar naftu ir ārkārtīgi liela nozīme. To plaši izmanto kā degvielu, kā arī kalpo kā vērtīga izejviela ķīmiskajai rūpniecībai.

Un, lai gan gāzes izmantošana ir kļuvusi ikdienišķa un ierasta, tā joprojām ir sarežģīta pēc sastāva un diezgan bīstama viela - lai nokļūtu gāzes iekārtas deglī, tā iet ilgi un grūti veidā.

Šajā rakstā mēs analizēsim galvenos jautājumus, kas saistīti ar dabisko degošo gāzi - mēs runāsim par tās sastāvu un īpašībām, aprakstīsim gāzes ražošanas, transportēšanas un pārstrādes posmus, tās darbības jomu. Apsvērsim mūsdienu idejas par ogļūdeņražu rezervju izcelsmi, interesantus faktus un hipotēzes.

Kas ir dabiski degoša gāze?

Pastāv uzskats, ka gāze atrodas pazemē dobumos un no tās ir viegli iegūstama, un tam pietiek ar urbumu. Bet patiesībā viss ir daudz sarežģītāk: gāze var būt porainā ieža iekšpusē, to var izšķīdināt ūdenī, šķidros ogļūdeņražos, eļļā.

Lai saprastu, kāpēc tas notiek, pietiek atcerēties, ka vārds “gāze” nāk no grieķu valodas “haoss", Kas atspoguļo vielas uzvedības principu. Gāzveida stāvoklī molekulas pārvietojas haotiski, cenšoties vienmērīgi aizpildīt visu iespējamo tilpumu. Sakarā ar to tie spēj iekļūt un izšķīst citās vielās, ieskaitot blīvākus šķidrumus un minerālvielas. Augsts spiediens un temperatūra ievērojami uzlabo difūzijas procesu. Bieži vien šāda "kokteiļa" veidā zarnās ir dabasgāze.

Bet vispirms parunāsim par to, no kā sastāv gāze un kas tā ir - apsveriet dabiskās degošās gāzes ķīmisko sastāvu un fizikālās īpašības.

Ķīmiskā sastāva iezīmes

Gāze, kas iegūta no zemes dzīlēm, ko sauc par "dabisko", ir dažādu gāzu maisījums.

Pēc sastāva tas ir sadalīts trīs sastāvdaļu grupās:

• degošs - ogļūdeņraži;
• nedegošs (balasti) - slāpeklis, oglekļa dioksīds, skābeklis, hēlijs, ūdens tvaiki;
• kaitīgspiemaisījumi - sērūdeņradis un merkaptāni.

Pirmā un galvenā grupa ir metāna ogļūdeņražu (homologu) kopums ar oglekļa atomu skaitu no 1 līdz 5. Lielākais procents maisījumā ir metāns (no 70 līdz 98%), kuram ir viens oglekļa atoms. Citu gāzu (etāns, propāns, butāns, pentāns) saturs svārstās no vienībām līdz desmitdaļām procenta.

Papildus ogļūdeņražiem maisījumā var būt neliels daudzums nedegošu vielu: sērūdeņradis, slāpeklis, oglekļa dioksīds, oglekļa monoksīds, ūdeņradis un citi. Bet, atkarībā no lauka, ogļūdeņražu proporcijas, tāpat kā citu gāzu sastāvs, var ievērojami atšķirties.

Gāzes fizikālās īpašības

Saskaņā ar fizikālajām īpašībām metāns СН₄bezkrāsains un bez smaržas, ļoti viegli uzliesmojošs. Ja koncentrācija gaisā pārsniedz 4,5%, sprādzienbīstams. Šis īpašums kopā ar smaržas trūkumu rada lielus draudus un problēmas. Īpaši raktuvēs, jo ogles absorbē metānu.

Gadā mēs rakstījām par gāzes eksplozijas cēloņiem sadzīves apstākļos šo materiālu.

Lai gāzei piešķirtu smaržu, lai noteiktu tās noplūdi, pirms transportēšanas tai pievieno īpašas vielas ar nepatīkamu smaku - smaržvielas. Visbiežāk tie ir sēru saturoši savienojumi - etanetiols vai etilmerkaptāns. Piemaisījumu īpatsvars tiek izvēlēts tā, lai noplūde būtu jūtama pie gāzes koncentrācijas 1%.

No kurienes rodas gāze zemes zarnās?

Lai gan cilvēki vairāk nekā pirms 200 gadiem iemācījās lietot gāzi, joprojām nav vienprātības par to, no kurienes gāze nāk no zemes zarnām.

Izcelsmes pamatteorijas

Ir divas galvenās tās izcelsmes teorijas:

• minerālsizskaidrojot gāzes veidošanos, veicot ogļūdeņražu degazēšanu no dziļākiem un blīvākiem zemes slāņiem un pārvēršot tos zonās ar zemāku spiedienu;
• organisks (biogēns), saskaņā ar kuru gāze ir dzīvo organismu atlieku sadalīšanās produkts paaugstināta spiediena, temperatūras un gaisa trūkuma apstākļos.

Laukā gāze var būt atsevišķa uzkrāšanās, gāzes vāciņa, šķīduma eļļā vai ūdenī vai gāzes hidrātu veidā. Pēdējā gadījumā noguldījumi atrodas porainos iežos starp gāzi necaurlaidīgiem māla slāņiem. Visbiežāk šie ieži ir sablīvēts smilšakmens, karbonāti, kaļķakmeņi.

Tā kā gāze ir vieglāka par eļļu un ūdens ir smagāks, fosiliju stāvoklis rezervuārā vienmēr ir vienāds: gāze atrodas virs eļļas, un ūdens no apakšas atbalsta visu naftas un gāzes lauku.

Gāze rezervuārā ir zem spiediena. Jo dziļāks depozīts, jo lielāks tas ir. Vidēji uz katriem 10 metriem spiediena pieaugums ir 0,1 MPa. Ir veidojumi ar neparasti augstu spiedienu. Piemēram, Urengojskas lauka Ahimova atradnēs tas sasniedz 600 atmosfēras un augstāku 3800 līdz 4500 m dziļumā.

Interesanti fakti un hipotēzes

Ne tik sen tika uzskatīts, ka pasaules naftas un gāzes rezerves ir jāiztukšo 21. gadsimta sākumā. Piemēram, par to 1965. gadā rakstīja autoritatīvais amerikāņu ģeofiziķis Hubberts.

Saskaņā ar ģeoloģijas un mineraloģijas zinātņu doktora V.V. Polevanov, šādus maldus rada tas, ka naftas un gāzes organiskās izcelsmes teorija joprojām ir vispārpieņemta un dominē vairākuma prātos zinātnieki. Lai gan D.I. Mendeļejevs pamatoja teoriju par naftas neorganisko dziļo izcelsmi, un tad to pierādīja Kudrjavcevs un V. R. Larins.

Bet daudzi fakti runā pret ogļūdeņražu organisko izcelsmi.

Šeit ir daži no tiem:

• nogulsnes tika atklātas līdz 11 km dziļumā, kristāliskajos pagrabos, kur organisko vielu esamība nevar būt pat teorētiski;
• ar organiskās teorijas palīdzību var izskaidrot tikai 10% ogļūdeņražu rezervju, atlikušie 90% ir neizskaidrojami;
• Kosmisko zondi Cassini 2000. gadā atklāja Saturna satelīts, Titāns, gigantiski ogļūdeņražu resursi ezeru veidā, kas ir vairākas kārtas lielāki nekā uz Zemes.

Larina izvirzītā hipotēze par sākotnēji hidrīda Zemi izskaidro ogļūdeņražu izcelsmi ar ūdeņraža reakciju ar oglekli zemes dzīlēs un sekojošo metāna degazēšanu.

Pēc viņas teiktā, nav senu juras laikmeta atradņu. Visa nafta un gāze varēja veidoties pirms 1 līdz 15 tūkstošiem gadu. Turpinot ieguvi, rezerves var pakāpeniski papildināt, kas ir pamanīts sen noplicinātos un pamestos naftas laukos.

Kā notiek kalnrūpniecība un transportēšana?

Dabiskās degošās gāzes ieguves process sākas ar aku ierīkošanu. Atkarībā no gāzu nesošā slāņa rašanās to dziļums var sasniegt 7 km. Urbšanas gaitā urbumā tiek nolaista caurule (korpuss). Lai gāze neizplūst caur atstarpi starp cauruli un urbuma sienām, tiek veikta aizbāzšana - spraugas aizpildīšana ar mālu vai cementu.

Pabeidzot būvniecību, urbšanas iekārta tiek ievilkta un Ziemassvētku eglīte ir uzstādīta uz korpusa galvas. Tas ir vārtu vārstu un vārstu dizains, un to izmanto, lai iegūtu gāzi no akas.

Aku skaits var būt diezgan liels.

Viss dabiskās degošās gāzes ražošanas cikls notiek trīs posmos:

1. Gāzes lauka attīstība. Urbšanas rezultātā tiek izveidota spiediena starpība. Sakarā ar to gāze caur veidojumu pārvietojas uz akām.
2. Gāzes urbumu ekspluatācija. Šajā brīdī gāze pārvietojas gar korpusu.
3. Savākšana un sagatavošana transportēšanai. Gāze no visa X-mas koka tiek piegādāta īpašiem UKPG tehnoloģiskajiem kompleksiem. Uz tiem notiek gāzes dehidratācija, tīrīšana no kaitīgiem piemaisījumiem.

Pat neliela sērūdeņraža, ūdens tvaiku vai cieto daļiņu koncentrācija izraisa strauju koroziju, hidrātu veidošanos un cauruļvada iekšējās virsmas mehāniskus bojājumus.

Galīgā sagatavošanās transportēšanai notiek galvas telpās. Tas ietver ogļūdeņraža kondensāta pēcapstrādi un noņemšanu, gāzes dzesēšanu, lai samazinātu tā tilpumu.

Galvenais gāzes transportēšanas veids lielos attālumos ir galvenais gāzes vads. Tā ir sarežģītu inženierbūvju sistēma no pašiem cauruļvadiem līdz pazemes krātuve.

Galvenās līnijas gala punktā ir gāzes sadales stacijas (GDS). Šeit notiek pēdējā putekļu un šķidro piemaisījumu tīrīšana, spiediens tiek samazināts līdz patērētājiem nepieciešamajam līmenim, tā stabilizācija, gāzes patēriņa mērīšana un smakas pievienošana.

Vēl viens izplatīts metāna transportēšanas veids ir jūras pārvadājumi ar īpašiem kuģiem - gāzes pārvadātājiem.

Gāzes pārveidošana šķidrā stāvoklī tiek veikta īpašās SDG rūpnīcās. Process notiek divos posmos: vispirms metānu atdzesē līdz -50 ° C un pēc tam līdz -163 ° C. Tajā pašā laikā tā apjoms samazinās 600 reizes.

Apstrāde un apjoms

Dabasgāzes lielā uzliesmojamība nosaka tās galveno pielietojumu. To izmanto kā degvielu rūpnīcās, rūpnīcās, termoelektrostacijās, katlu mājās, birojos, dzīvojamās ēkās, lauksaimniecības objektos un daudzās citās. Mēs iesakām izlasīt noteikumus gāzes izmantošana ikdienas dzīvē.

Naftas ražošanu un pārstrādi vienmēr pavada saistītās gāzes izdalīšanās. Dažos gadījumos tā apjoms var būt iespaidīgs un sasniedz 300 kubikmetrus uz vienu kubikmetru jēlnaftas.

Bet ir liels skaits lauku, kur ar dabasgāzi saistītā gāze netiek izmantota, bet tiek sadedzināta uzliesmojumos. Piemēram, visā Krievijā šādi tiek zaudēti līdz 25% derīgo izejvielu.

Daļa saistītās gāzes tiek piegādāta gāzes pārstrādes rūpnīcām. No tā iegūst attīrītu sausu gāzi, ko izmanto apkurei. Vēl viena vērtīga sastāvdaļa ir vieglo ogļūdeņražu maisījums.

Turklāt īpašās instalācijās tas ir sadalīts daļās. Rezultāts ir ogļūdeņraži, piemēram, propāns, butāns, izobutāns, pentāns. Lai samazinātu to apjomu, ērtu transportēšanu un uzglabāšanu sašķidrināt.

Māju apkurei izmanto propānu un butānu gāze pudelēs vai nu automašīnām. Bet lielākā daļa no tā tiek izmantota turpmākai pārstrādei naftas ķīmijas rūpnīcās.

Ar karsēšanu augstā temperatūrā (pirolīzi) no tiem iegūst visu sintētisko materiālu galveno izejvielu - monomērus: etilēnu, propilēnu, butadiēnu. Katalizatoru ietekmē tie apvienojas, veidojot polimērus. Produkcija ir tādi vērtīgi materiāli kā gumija, PVC, polietilēns un daudzi citi.

Secinājumi un noderīgs video par šo tēmu

Dokumentālā filma pieejamā un vizuālā veidā stāsta par gāzi:

Šī izglītojošā filma ir veltīta galvenajam gāzes transportam:

Mēs joprojām nezinām visu par dabasgāzi - tās izcelsme joprojām ir saistīta ar daudziem noslēpumiem. Mēs varam tikai cerēt, ka zilā degviela ir patiesi neizsmeļama dāvana, ar kuru pietiks gan mums, gan mūsu pēcnācējiem.

Vai jums ir kādi jautājumi pēc iepriekšminētā materiāla izlasīšanas? Vai arī vēlaties papildināt rakstu ar noderīgiem komentāriem, interesantiem faktiem vai fotogrāfijām? Rakstiet savus komentārus, uzdodiet jautājumus, piedalieties diskusijā - atsauksmju veidlapa atrodas zemāk.