Alles over aardgas: samenstelling en eigenschappen van aardgas, productie en toepassingsgebied

Dankzij de hoge energie-efficiëntie en milieuvriendelijkheid is aardgas, samen met olie, van het grootste belang. Het wordt veel gebruikt als brandstof en dient ook als waardevolle grondstof voor de chemische industrie.

En hoewel het gebruik van gas alledaags en gebruikelijk is geworden, blijft het nog steeds moeilijk qua samenstelling en een nogal gevaarlijke stof - om in de brander van een gasapparaat te komen, gaat het lang en moeilijk manier.

In dit artikel zullen we de belangrijkste problemen met betrekking tot natuurlijk brandbaar gas analyseren - we zullen het hebben over de samenstelling en eigenschappen ervan, we zullen de stadia van productie, transport en verwerking van gas beschrijven, de reikwijdte ervan. Laten we eens kijken naar moderne ideeën over de oorsprong van koolwaterstofreserves, interessante feiten en hypothesen.

Wat is natuurlijk brandbaar gas?

Er is een mening dat gas ondergronds in holtes ligt en daar gemakkelijk kan worden gewonnen, waarvoor het voldoende is om een ​​put te boren. Maar in werkelijkheid is alles veel gecompliceerder: gas kan zich in een poreus gesteente bevinden, het kan worden opgelost in water, vloeibare koolwaterstoffen, olie.

Om te begrijpen waarom dit gebeurt, volstaat het te onthouden dat het woord "gas" afkomstig is van het Griekse "chaos", Wat het principe van stofgedrag weerspiegelt. In de gasvormige toestand bewegen de moleculen chaotisch en proberen ze het volledige mogelijke volume uniform te vullen. Hierdoor kunnen ze doordringen in en oplossen in andere stoffen, waaronder dichtere vloeistoffen en mineralen. Hoge druk en temperatuur verbeteren het diffusieproces aanzienlijk. Het is vaak in de vorm van zo'n "cocktail" dat er aardgas in de darmen zit.

Maar laten we het eerst hebben over waar gas uit bestaat en wat het is - denk aan de chemische samenstelling en fysische eigenschappen van natuurlijk brandbaar gas.

Kenmerken van de chemische samenstelling

Gas gewonnen uit de ondergrond, dat "natuurlijk" wordt genoemd, is een mengsel van verschillende gassen.

Volgens de samenstelling is het verdeeld in drie groepen componenten:

• brandbaar - koolwaterstoffen;
• onbrandbaar (voorschakelapparaten) - stikstof, koolstofdioxide, zuurstof, helium, waterdamp;
• schadelijkonzuiverheden - waterstofsulfide en mercaptanen.

De eerste en belangrijkste groep is een reeks methaankoolwaterstoffen (homologen) met het aantal koolstofatomen van 1 tot 5. Het grootste percentage in het mengsel is methaan (70 tot 98%), dat één koolstofatoom heeft. Het gehalte aan andere gassen (ethaan, propaan, butaan, pentaan) varieert van eenheden tot tienden van procenten.

Naast koolwaterstoffen kunnen er kleine hoeveelheden onbrandbare stoffen in het mengsel aanwezig zijn: waterstofsulfide, stikstof, kooldioxide, koolmonoxide, waterstof en andere. Maar, afhankelijk van het veld, kunnen de verhoudingen van koolwaterstoffen, net als de samenstelling van andere gassen, aanzienlijk variëren.

Fysische eigenschappen van gas

Volgens de fysische eigenschappen, methaan СН₄kleurloos en geurloos, zeer licht ontvlambaar. Bij concentraties in lucht boven 4,5% - explosief. Deze eigenschap, in combinatie met het gebrek aan geur, vormt een grote bedreiging en probleem. Vooral in mijnen, omdat methaan wordt opgenomen door steenkool.

We schreven over de oorzaken van gasexplosies in huiselijke omstandigheden in dit materiaal.

Om het gas een geur te geven, om zijn lekken op te sporen, worden er vóór het transport speciale stoffen met een onaangename geur aan toegevoegd - geurstoffen. Meestal zijn dit zwavelhoudende verbindingen - ethaanthiol of ethylmercaptaan. Het aandeel van de onzuiverheid is zo gekozen dat bij een gasconcentratie van 1% een lek wordt gevoeld.

Waar komt gas vandaan in de ingewanden van de aarde?

Hoewel mensen meer dan 200 jaar geleden gas hebben leren gebruiken, is er nog steeds geen consensus over waar het gas in de ingewanden van de aarde vandaan komt.

Basistheorieën van oorsprong

Er zijn twee hoofdtheorieën over de oorsprong ervan:

• mineraalhet verklaren van de vorming van gas door de processen van het ontgassen van koolwaterstoffen uit diepere en dichtere lagen van de aarde en het ophogen ervan in zones met lagere druk;
• biologisch (biogeen), volgens welke gas een ontbindingsproduct is van de overblijfselen van levende organismen onder omstandigheden van verhoogde druk, temperatuur en gebrek aan lucht.

In een veld kan gas de vorm hebben van een afzonderlijke accumulatie, een gaskap, een oplossing in olie of water, of gashydraten. In het laatste geval bevinden de afzettingen zich in poreuze gesteenten tussen gasdichte kleilagen. Meestal zijn deze rotsen verdichte zandsteen, carbonaten, kalksteen.

Omdat gas lichter is dan olie en water zwaarder is, is de positie van de fossielen in het reservoir altijd hetzelfde: gas bevindt zich bovenop olie en water ondersteunt het hele olie- en gasveld van onderaf.

Het gas in het reservoir staat onder druk. Hoe dieper de afzetting, hoe hoger deze is. Gemiddeld is voor elke 10 meter de drukverhoging 0,1 MPa. Er zijn formaties met een abnormaal hoge druk. Op de Achimov-afzettingen van het Urengoyskoye-veld bereikt het bijvoorbeeld 600 atmosfeer en hoger op een diepte van 3800 tot 4500 m.

Interessante feiten en hypothesen

Nog niet zo lang geleden geloofde men dat de olie- en gasreserves van de wereld aan het begin van de 21e eeuw zouden zijn uitgeput. Zo schreef de gezaghebbende Amerikaanse geofysicus Hubbert hierover in 1965.

Volgens de doctor in de geologische en mineralogische wetenschappen V.V. Polevanov, dergelijke waanideeën worden veroorzaakt door het feit dat: de theorie van de organische oorsprong van olie en gas is nog steeds algemeen aanvaard en domineert de hoofden van de meerderheid wetenschappers. Hoewel D. I. Mendelejev onderbouwde de theorie van de anorganische diepe oorsprong van olie, en dit werd vervolgens bewezen door Kudryavtsev en V.R. Larin.

Maar veel feiten spreken de organische oorsprong van koolwaterstoffen tegen.

Hier zijn er een paar:

• afzettingen werden ontdekt op diepten tot 11 km, in kristallijne kelders, waar het bestaan ​​van organisch materiaal zelfs theoretisch niet mogelijk is;
• met behulp van de organische theorie kan slechts 10% van de koolwaterstofreserves worden verklaard, de overige 90% is onverklaarbaar;
• De Cassini-ruimtesonde ontdekte in 2000 op de satelliet van Saturnus, Titan, gigantische koolwaterstofbronnen in de vorm van meren, enkele orden van grootte groter dan die op aarde.

De hypothese van een aanvankelijk hydride-aarde van Larin verklaart de oorsprong van koolwaterstoffen door de reactie van waterstof met koolstof in de diepten van de aarde en de daaropvolgende ontgassing van methaan.

Volgens haar zijn er geen oude Jura-afzettingen. Alle olie en gas zou tussen 1 en 15 duizend jaar geleden gevormd kunnen zijn. Naarmate de winning vordert, kunnen de reserves geleidelijk worden aangevuld, wat is opgemerkt in lang uitgeputte en verlaten olievelden.

Hoe gaat het met mijnbouw en transport?

Het proces van het winnen van natuurlijk brandbaar gas begint met de aanleg van putten. Afhankelijk van het voorkomen van de gashoudende laag kan hun diepte 7 km bedragen. Naarmate het boren vordert, wordt een pijp (mantel) in de put neergelaten. Om te voorkomen dat er gas ontsnapt door de ruimte tussen de buis en de boorgatwanden, wordt er een plug gemaakt - de opening wordt opgevuld met klei of cement.

Na voltooiing van de constructie wordt de boorinstallatie ingetrokken en wordt de kerstboom op de behuizingskop geïnstalleerd. Het is een ontwerp van schuifafsluiters en kleppen en wordt gebruikt om gas uit de put te halen.

Het aantal putten kan behoorlijk groot zijn.

De gehele productiecyclus van natuurlijk brandbaar gas verloopt in drie fasen:

1. Ontwikkeling van gasvelden. Door het boren ontstaat er een drukverschil. Hierdoor beweegt het gas door de formatie naar de putten.
2. Exploitatie van gasbronnen. Op dit punt reist het gas langs de behuizing.
3. Ophalen en klaarmaken voor transport. Gas uit alle X-mas tree wordt geleverd aan speciale technologische complexen van de UKPG. Op hen vindt gasuitdroging plaats, schoonmaak van schadelijke onzuiverheden.

Zelfs kleine concentraties waterstofsulfide, waterdamp of vaste deeltjes leiden tot snelle corrosie, hydraatvorming en mechanische schade aan het binnenoppervlak van de pijpleiding.

De laatste transportvoorbereiding vindt plaats op de hoofdfaciliteiten. Het omvat nabehandeling en verwijdering van koolwaterstofcondensaat, gaskoeling om het volume te verminderen.

Het belangrijkste type gastransport over lange afstanden is: hoofdgasleiding:. Het is een systeem van complexe kunstwerken van de pijpleidingen zelf tot aan ondergrondse opslag.

Aan het eindpunt van de hoofdleiding bevinden zich gasverdeelstations (GDS). Hier vindt de laatste reiniging van stof en vloeibare onzuiverheden plaats, wordt de druk verlaagd tot het door de consument gewenste niveau, stabilisatie, gasverbruikmeting en toevoeging van een geurstof.

Een ander veelvoorkomend type methaantransport is zeetransport door speciale schepen - gastankers.

De omzetting van gas in vloeibare toestand wordt uitgevoerd in speciale LNG-installaties. Het proces vindt plaats in twee fasen: eerst wordt het methaan afgekoeld tot -50 ° C en vervolgens tot -163 ° C. Tegelijkertijd neemt het volume 600 keer af.

Verwerking en reikwijdte

De hoge ontvlambaarheid van aardgas bepaalt de belangrijkste toepassing ervan. Het wordt gebruikt als brandstof in fabrieken, fabrieken, thermische centrales, ketelhuizen, kantoren, woongebouwen, landbouwfaciliteiten en vele andere. We raden u aan de regels te lezen gebruik van gas in het dagelijks leven.

Olieproductie en -verwerking gaat altijd gepaard met het vrijkomen van bijbehorend gas. In sommige gevallen kunnen de volumes indrukwekkend zijn en oplopen tot 300 kubieke meter per kubieke meter ruwe olie.

Maar er zijn een groot aantal velden waar aardgas niet wordt gebruikt, maar in fakkels wordt verbrand. In heel Rusland gaat op deze manier bijvoorbeeld tot 25% van de bruikbare grondstoffen verloren.

Een deel van het bijbehorende gas wordt geleverd aan gasverwerkingsinstallaties. Hieruit wordt gezuiverd droog gas verkregen, dat wordt gebruikt voor verwarming. Een ander waardevol ingrediënt is een mengsel van lichte koolwaterstoffen.

Verder wordt het in speciale installaties in fracties verdeeld. Het resultaat zijn koolwaterstoffen zoals propaan, butaan, isobutaan, pentaan. Om het volume, het gemak van transport en opslag ervan te verminderen vloeibaar maken.

Propaan en butaan worden gebruikt voor het verwarmen van huizen flessengas ofwel voor auto's. Maar het meeste gaat voor verdere verwerking in petrochemische fabrieken.

Door middel van verhitting op hoge temperatuur (pyrolyse) wordt daaruit de belangrijkste grondstof voor alle synthetische materialen gewonnen - monomeren: ethyleen, propyleen, butadieen. Onder invloed van katalysatoren combineren ze om polymeren te vormen. De output is zulke waardevolle materialen als rubber, PVC, polyethyleen en vele andere.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De documentaire vertelt op een toegankelijke en visuele manier over gas:

Deze educatieve film is gewijd aan het belangrijkste gastransport:

We weten nog steeds niet alles over aardgas - de oorsprong ervan is nog steeds vol mysteries. We kunnen alleen maar hopen dat blauwe brandstof een werkelijk onuitputtelijk geschenk is dat genoeg zal zijn voor zowel ons als onze nakomelingen.

Heeft u na het lezen van bovenstaand materiaal nog vragen? Of wil je het artikel aanvullen met nuttige commentaren, interessante weetjes of foto's? Schrijf uw opmerkingen, stel vragen, neem deel aan de discussie - het feedbackformulier vindt u hieronder.