Tudo sobre o gás natural: composição e propriedades do gás natural, produção e escopo de sua aplicação

Graças à sua alta eficiência energética e respeito ao meio ambiente, o gás natural, junto com o petróleo, é de extrema importância. É amplamente utilizado como combustível e também serve como uma valiosa matéria-prima para a indústria química.

E embora o uso de gás tenha se tornado cotidiano e habitual, ainda permanece difícil na composição e uma substância bastante perigosa - para entrar no queimador de um aparelho a gás, passa-se um longo e difícil caminho.

Neste artigo, analisaremos as principais questões relacionadas ao gás natural combustível - falaremos sobre sua composição e propriedades, descreveremos as etapas de produção, transporte e processamento do gás, seu escopo. Vamos considerar idéias modernas sobre a origem das reservas de hidrocarbonetos, fatos interessantes e hipóteses.

O que é Gás Natural Combustível?

Há a opinião de que o gás fica no subsolo em cavidades e é facilmente extraído delas, para o que basta perfurar um poço. Mas na realidade tudo é muito mais complicado: o gás pode estar dentro de uma rocha porosa, pode se dissolver em água, hidrocarbonetos líquidos, óleo.

Para entender por que isso acontece, basta lembrar que a palavra “gás” vem do grego “caos", Que reflete o princípio do comportamento da substância. No estado gasoso, as moléculas se movem de forma caótica, tentando preencher de maneira uniforme todo o volume possível. Devido a isso, eles são capazes de penetrar e se dissolver em outras substâncias, incluindo líquidos e minerais mais densos. A alta pressão e temperatura aumentam muito o processo de difusão. Freqüentemente, é na forma de um "coquetel" que o gás natural fica contido nos intestinos.

Mas primeiro, vamos falar sobre em que consiste o gás e o que ele é - considere a composição química e as propriedades físicas do gás combustível natural.

Características da composição química

O gás extraído do subsolo, denominado "natural", é uma mistura de diversos gases.

De acordo com sua composição, está dividido em três grupos de componentes:

• combustível - hidrocarbonetos;
• incombustível (balastros) - nitrogênio, dióxido de carbono, oxigênio, hélio, vapor de água;
• prejudicialimpurezas - sulfeto de hidrogênio e mercaptanos.

O primeiro e principal grupo é um conjunto de hidrocarbonetos de metano (homólogos) com o número de átomos de carbono de 1 a 5. A maior porcentagem na mistura é o metano (70 a 98%), que possui um átomo de carbono. O conteúdo de outros gases (etano, propano, butano, pentano) varia de unidades a décimos de um por cento.

Além dos hidrocarbonetos, pequenas quantidades de substâncias incombustíveis podem estar presentes na mistura: sulfeto de hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogênio e outros. Mas, dependendo do campo, as proporções dos hidrocarbonetos, assim como a composição de outros gases, podem variar significativamente.

Propriedades físicas do gás

De acordo com as propriedades físicas, o metano СН₄incolor e inodoro, muito inflamável. Em concentrações no ar acima de 4,5% - explosivo. Esta propriedade, combinada com sua falta de odor, representa uma grande ameaça e problema. Principalmente nas minas, pois o metano é absorvido pelo carvão.

Escrevemos sobre as causas da explosão de gás em condições domésticas em este material.

Para cheirar o gás, a fim de detectar suas fugas, antes do transporte são adicionadas substâncias especiais de odor desagradável - os odores. Na maioria das vezes, são compostos que contêm enxofre - etanotiol ou etil mercaptano. A proporção da impureza é selecionada de forma que um vazamento seja sentido a uma concentração de gás de 1%.

De onde vem o gás das entranhas da terra?

Embora as pessoas tenham aprendido a usar gás há mais de 200 anos, ainda não há consenso sobre a origem do gás nas entranhas da Terra.

Teorias básicas de origem

Existem duas teorias principais de sua origem:

• mineralexplicando a formação de gás pelos processos de desgaseificação de hidrocarbonetos de camadas mais profundas e densas da terra e elevando-os em zonas de menor pressão;
• orgânico (biogênico), segundo o qual o gás é um produto da decomposição de restos de organismos vivos em condições de aumento de pressão, temperatura e falta de ar.

Em um campo, o gás pode estar na forma de uma acumulação separada, uma tampa de gás, uma solução em óleo ou água ou hidratos de gás. Neste último caso, os depósitos estão localizados em rochas porosas entre camadas de argila herméticas. Na maioria das vezes, essas rochas são arenito compactado, carbonatos, calcários.

Como o gás é mais leve que o petróleo e a água é mais pesada, a posição dos fósseis no reservatório é sempre a mesma: o gás está no topo do petróleo e a água está sustentando todo o campo de petróleo e gás por baixo.

O gás no reservatório está sob pressão. Quanto mais profundo o depósito, mais alto ele é. Em média, a cada 10 metros, o aumento de pressão é de 0,1 MPa. Existem formações com pressão anormalmente alta. Por exemplo, nos depósitos de Achimov do campo Urengoyskoye, atinge 600 atmosferas ou mais a uma profundidade de 3800 a 4500 m.

Fatos e hipóteses interessantes

Não faz muito tempo, acreditava-se que as reservas mundiais de petróleo e gás deveriam estar esgotadas no início do século XXI. Por exemplo, o autoritário geofísico americano Hubbert escreveu sobre isso em 1965.

De acordo com o doutor em ciências geológicas e mineralógicas V.V. Polevanov, tais delírios são causados ​​pelo fato de a teoria da origem orgânica do petróleo e gás ainda é geralmente aceita e domina a mente da maioria cientistas. Embora D.I. Mendeleev fundamentou a teoria da origem inorgânica profunda do petróleo, e isso foi provado por Kudryavtsev e V.R. Larin.

Mas muitos fatos falam contra a origem orgânica dos hidrocarbonetos.

Aqui estão alguns deles:

• depósitos foram descobertos em profundidades de até 11 km, em porões cristalinos, onde a existência de matéria orgânica nem mesmo pode ser teoricamente;
• com a ajuda da teoria orgânica, apenas 10% das reservas de hidrocarbonetos podem ser explicadas, os 90% restantes são inexplicáveis;
• A sonda espacial Cassini descobriu em 2000 no satélite de Saturno, Titã, gigantescos recursos de hidrocarbonetos na forma de lagos, várias ordens de magnitude maiores do que os da Terra.

A hipótese de um hidreto inicial da Terra proposta por Larin explica a origem dos hidrocarbonetos pela reação do hidrogênio com o carbono nas profundezas da terra e a posterior desgaseificação do metano.

Segundo ela, não existem depósitos antigos do Jurássico. Todo o petróleo e gás poderiam ter se formado entre 1 e 15 mil anos atrás. À medida que a extração prossegue, as reservas podem ser gradualmente repostas, o que tem sido observado em campos de petróleo abandonados e há muito esgotados.

Como estão indo a mineração e o transporte?

O processo de extração do gás combustível natural começa com a construção dos poços. Dependendo da ocorrência da camada portadora de gás, sua profundidade pode chegar a 7 km. Conforme a perfuração avança, um tubo (revestimento) é baixado para o poço. Para evitar que o gás escape pelo espaço entre o tubo e as paredes do poço, o tamponamento é feito - preenchendo a lacuna com argila ou cimento.

Após a conclusão da construção, a plataforma de perfuração é retraída e a árvore de Natal é instalada na cabeça do revestimento. É uma estrutura de válvulas gaveta e válvulas, e é utilizada para extrair o gás do poço.

O número de poços pode ser bastante grande.

Todo o ciclo de produção de gás natural ocorre em três etapas:

1. Desenvolvimento de campo de gás. Como resultado da perfuração, é criada uma diferença de pressão. Por conta disso, o gás se desloca da formação até os poços.
2. Operação de poços de gás. Nesse ponto, o gás viaja ao longo do revestimento.
3. Coleta e preparação para transporte. O gás de todas as árvores de Natal é fornecido a complexos tecnológicos especiais do UKPG. A desidratação de gás ocorre neles, limpeza de impurezas prejudiciais.

Mesmo pequenas concentrações de sulfeto de hidrogênio, vapor de água ou partículas sólidas levam à rápida corrosão, formação de hidratos e danos mecânicos à superfície interna da tubulação.

A preparação final para o transporte ocorre nas instalações principais. Inclui pós-tratamento e remoção de condensado de hidrocarbonetos, resfriamento de gás para reduzir seu volume.

O principal tipo de transporte de gás em longas distâncias é gasoduto principal. É um sistema de estruturas de engenharia complexas, desde os próprios dutos até armazenamento subterrâneo.

Existem estações de distribuição de gás (GDS) no ponto final da linha principal. Aqui ocorre a última limpeza de poeira e impurezas líquidas, a pressão é reduzida ao nível exigido pelo consumidor, sua estabilização, medição do consumo de gás e adição de um odorante.

Outro tipo comum de transporte de metano é o transporte marítimo por navios especiais - transportadores de gás.

A transformação do gás em estado líquido é realizada em instalações especiais de GNL. O processo ocorre em duas etapas: primeiro, o metano é resfriado a -50 ° C e depois a -163 ° C. Ao mesmo tempo, seu volume diminui 600 vezes.

Processamento e escopo

A alta inflamabilidade do gás natural determina sua principal aplicação. É utilizado como combustível em fábricas, fábricas, centrais térmicas, caldeiras, escritórios, edifícios residenciais, instalações agrícolas e muitos outros. Recomendamos que você leia as regras uso de gás na vida cotidiana.

A produção e o refino de petróleo são sempre acompanhados pela liberação do gás associado. Em alguns casos, seus volumes podem ser impressionantes e chegar a 300 metros cúbicos por um metro cúbico de petróleo bruto.

Mas há um grande número de campos onde o gás natural associado não é usado, mas é queimado em flares. Por exemplo, até 25% das matérias-primas úteis são perdidas dessa forma em toda a Rússia.

Parte do gás associado é fornecido para plantas de processamento de gás. Dele é obtido gás seco purificado, que é usado para aquecimento. Outro ingrediente valioso é uma mistura de hidrocarbonetos leves.

Além disso, é dividido em frações em instalações especiais. O resultado são hidrocarbonetos como propano, butano, isobutano, pentano. Para reduzir o volume, facilidade de transporte e armazenamento deles liquefazer.

Propano e butano são usados ​​para aquecimento de casas gás engarrafado quer para carros. Mas a maior parte vai para processamento adicional em plantas petroquímicas.

Por meio de aquecimento de alta temperatura (pirólise), a principal matéria-prima para todos os materiais sintéticos é obtida a partir deles - monômeros: etileno, propileno, butadieno. Sob a ação de catalisadores, eles se combinam para formar polímeros. O resultado são materiais valiosos como borracha, PVC, polietileno e muitos outros.

Conclusões e vídeo útil sobre o assunto

O documentário fala sobre o gás de forma acessível e visual:

Este filme educativo é dedicado ao principal transporte de gás:

Ainda não sabemos tudo sobre o gás natural - sua origem ainda é repleta de muitos mistérios. Só podemos esperar que o combustível azul seja um presente verdadeiramente inesgotável que seja suficiente para nós e nossos descendentes.

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