Vse o zemeljskem plinu: sestava in lastnosti zemeljskega plina, proizvodnja in obseg njegove uporabe

Zaradi visoke energetske učinkovitosti in prijaznosti do okolja je zemeljski plin skupaj z nafto izjemnega pomena. Široko se uporablja kot gorivo in služi tudi kot dragocena surovina za kemično industrijo.

In čeprav je uporaba plina postala vsakdanja in običajna, še vedno ostaja težka po sestavi in precej nevarna snov - da pride v gorilnik plinske naprave, prehaja dolgo in težko način.

V tem članku bomo analizirali glavna vprašanja v zvezi z naravnim gorljivim plinom - govorili bomo o njegovi sestavi in ​​lastnostih, opisali bomo faze proizvodnje, transporta in predelave plina, njegov obseg. Razmislimo o sodobnih idejah o izvoru zalog ogljikovodikov, zanimivostih in hipotezah.

Kaj je naravni gorljivi plin?

Obstaja mnenje, da plin leži pod zemljo v votlinah in se od tam zlahka črpa, za kar je dovolj, da izvrtamo vrtino. Toda v resnici je vse veliko bolj zapleteno: plin je lahko znotraj porozne kamnine, lahko se raztopi v vodi, tekočih ogljikovodikih, nafti.

Če želite razumeti, zakaj se to zgodi, se morate spomniti, da beseda "plin" prihaja iz grščine "kaos", Ki odraža načelo obnašanja snovi. V plinastem stanju se molekule gibljejo kaotično in poskušajo enakomerno zapolniti celotno možno prostornino. Zaradi tega lahko prodrejo in se raztopijo v drugih snoveh, vključno z gostejšimi tekočinami in minerali. Visok tlak in temperatura močno pospešita proces difuzije. Pogosto je v obliki takega "koktajla" zemeljski plin v črevesju.

Najprej pa se pogovorimo o tem, iz česa je sestavljen plin in kaj je - razmislimo o kemijski sestavi in ​​fizikalnih lastnostih naravnega gorljivega plina.

Značilnosti kemične sestave

Plin, pridobljen iz podzemlja, ki se imenuje "naravni", je mešanica različnih plinov.

Po svoji sestavi je razdeljen v tri skupine sestavin:

• vnetljivo - ogljikovodiki;
• negorljivo (predstikalne naprave) - dušik, ogljikov dioksid, kisik, helij, vodna para;
• škodljivonečistoč - vodikov sulfid in merkaptani.

Prva in glavna skupina je niz ogljikovodikov metana (homologi) s številom ogljikovih atomov od 1 do 5. Največji odstotek v mešanici je metan (70 do 98%), ki ima en atom ogljika. Vsebnost drugih plinov (etan, propan, butan, pentan) se giblje od enot do desetin odstotka.

Poleg ogljikovodikov so lahko v mešanici prisotne tudi majhne količine negorljivih snovi: vodikov sulfid, dušik, ogljikov dioksid, ogljikov monoksid, vodik in drugi. Odvisno od polja se lahko deleži ogljikovodikov, tako kot sestava drugih plinov, močno razlikujejo.

Fizikalne lastnosti plina

Po fizikalnih lastnostih metan SN₄brez barve in vonja, zelo vnetljivo. Pri koncentracijah v zraku nad 4,5% - eksplozivno. Ta lastnost skupaj s pomanjkanjem vonja predstavlja veliko grožnjo in problem. Predvsem v rudnikih, saj metan absorbira premog.

O vzrokih eksplozije plina v domačih razmerah smo pisali leta ta material.

Da bi plinu dali vonj, da bi zaznali njegovo puščanje, mu pred transportom dodajo posebne snovi z neprijetnim vonjem - vonjave. Najpogosteje so to spojine, ki vsebujejo žveplo - etanetiol ali etil merkaptan. Delež nečistoče je izbran tako, da se pri 1%koncentraciji plina čuti puščanje.

Od kod prihaja plin v črevesju zemlje?

Čeprav so se ljudje naučili uporabljati plin pred več kot 200 leti, še vedno ni soglasja o tem, od kod plin prihaja v črevesju zemlje.

Osnovne teorije izvora

Obstajata dve glavni teoriji o njegovem izvoru:

• mineralnarazlaga nastajanja plina s postopki razplinjevanja ogljikovodikov iz globljih in gostejših plasti zemlje ter njihovo dvigovanje v cone z nižjim tlakom;
• organski (biogeni), po katerem je plin produkt razgradnje ostankov živih organizmov v pogojih povečanega tlaka, temperature in pomanjkanja zraka.

Na polju je lahko plin v obliki ločene akumulacije, plinskega pokrova, raztopine v olju ali vodi ali plinskih hidratov. V slednjem primeru se nahajališča nahajajo v poroznih kamninah med plinotesnimi glinenimi plastmi. Najpogosteje so te kamnine stisnjeni peščenjak, karbonati, apnenci.

Ker je plin lažji od olja in je voda težja, je položaj fosilov v rezervoarju vedno enak: plin je na vrhu olja, voda pa podpira celotno olje in plinsko polje od spodaj.

Plin v rezervoarju je pod pritiskom. Globlje kot je depozit, višji je. V povprečju je na vsakih 10 metrov zvišanje tlaka 0,1 MPa. Obstajajo formacije z nenormalno visokim pritiskom. Na primer, na nahajališčih Achimov polja Urengoyskoye doseže 600 atmosfer in več na globini od 3800 do 4500 m.

Zanimiva dejstva in hipoteze

Ne tako dolgo nazaj je veljalo, da bi morali svetovne zaloge nafte in plina izčrpati na začetku 21. stoletja. Na primer, avtoritativni ameriški geofizik Hubbert je o tem pisal leta 1965.

Po mnenju doktorja geoloških in mineraloških znanosti V.V. Polevanov, takšne blodnje povzroča dejstvo, da teorija organskega izvora nafte in plina je še vedno splošno sprejeta in prevladuje v glavah večine znanstveniki. Čeprav je D.I. Mendeleev je utemeljil teorijo o anorganskem globokem izvoru nafte, nato pa sta to dokazala Kudryavtsev in V.R. Larin.

Toda številna dejstva govorijo proti organskemu izvoru ogljikovodikov.

Tukaj je nekaj izmed njih:

• nahajališča so odkrili na globinah do 11 km, v kristalnih kleteh, kjer obstoja organskih snovi ni mogoče niti teoretično;
• s pomočjo organske teorije je mogoče razložiti le 10% zalog ogljikovodikov, preostalih 90% je nerazložljivo;
• Vesoljska sonda Cassini je leta 2000 na satelitu Saturn, Titan odkrila ogromne vire ogljikovodikov v obliki jezer, za nekaj velikosti večjih od tistih na Zemlji.

Hipoteza o prvotno hidridni Zemlji, ki jo je predstavil Larin, pojasnjuje izvor ogljikovodikov z reakcijo vodika z ogljikom v globinah zemlje in kasnejšo razplinjevanjem metana.

Po njenem mnenju ni starodavnih jurskih nahajališč. Vsa nafta in plin bi lahko nastala med 1 in 15 tisoč leti. Med pridobivanjem se lahko zaloge postopoma dopolnjujejo, kar je bilo opaziti na dolgo izčrpanih in opuščenih naftnih poljih.

Kako poteka rudarstvo in transport?

Postopek pridobivanja naravnega gorljivega plina se začne z izgradnjo vrtin. Odvisno od pojava plinskonosne plasti lahko njihova globina doseže 7 km. Med napredovanjem vrtanja se v vrtino spusti cev (ohišje). Da bi preprečili uhajanje plina skozi prostor med cevjo in stenami vrtine, se zamaši - zapolni vrzel z glino ali cementom.

Po končani gradnji se vrtalna naprava umakne in božično drevo namesti na glavo ohišja. To je zasnova zapornih ventilov in ventilov in se uporablja za pridobivanje plina iz vrtine.

Število vrtin je lahko precej veliko.

Celoten proizvodni cikel naravnega gorljivega plina poteka v treh fazah:

1. Razvoj plinskega polja. Zaradi vrtanja se ustvari razlika v tlaku. Zaradi tega se plin premika skozi formacijo v vrtine.
2. Delovanje plinskih vrtin. Na tej točki plin potuje po ohišju.
3. Zbiranje in priprava na prevoz. Plin iz vseh božičnih dreves se dovaja v posebne tehnološke komplekse UKPG. Na njih poteka dehidracija plina, čiščenje iz škodljivih nečistoč.

Tudi majhne koncentracije vodikovega sulfida, vodne pare ali trdnih delcev vodijo do hitre korozije, tvorbe hidratov in mehanskih poškodb na notranji površini cevovoda.

Končne priprave na prevoz potekajo na sedežu. Vključuje naknadno obdelavo in odstranjevanje ogljikovodikovega kondenzata ter hlajenje plina za zmanjšanje njegove prostornine.

Glavna vrsta transporta plina na dolge razdalje je glavni plinovod. Gre za sistem kompleksnih inženirskih struktur od samih cevovodov do podzemno skladišče.

Na končni točki daljnovoda so razdelilne postaje za distribucijo plina (GDS). Tu poteka zadnje čiščenje prahu in tekočih nečistoč, tlak se zmanjša na raven, ki jo zahtevajo potrošniki, njegova stabilizacija, obračun porabe plina in dodajanje vonja.

Druga pogosta vrsta transporta metana je pomorski prevoz s posebnimi plovili - prevozniki plina.

Pretvorba plina v tekoče stanje se izvaja v posebnih obratih za utekočinjen zemeljski plin. Postopek poteka v dveh stopnjah: najprej se metan ohladi na -50 ° C, nato pa na -163 ° C. Hkrati se njegova prostornina zmanjša 600 -krat.

Obdelava in obseg

Visoka vnetljivost zemeljskega plina določa njegovo glavno uporabo. Uporablja se kot gorivo v tovarnah, tovarnah, termoelektrarnah, kotlovnicah, pisarnah, stanovanjskih zgradbah, kmetijskih objektih in mnogih drugih. Priporočamo, da preberete pravila uporaba plina v vsakdanjem življenju.

Proizvodnjo in predelavo nafte vedno spremlja sproščanje pridruženega plina. V nekaterih primerih je lahko njegova količina impresivna in znaša 300 kubičnih metrov na kubični meter surove nafte.

Obstaja pa veliko polj, kjer se zemeljski plin ne uporablja, ampak sežge v sežgih. Tako se na primer po vsej Rusiji izgubi do 25% uporabnih surovin.

Del pridruženega plina se dovaja v obrate za predelavo plina. Iz njega dobimo prečiščen suh plin, ki se uporablja za ogrevanje. Druga dragocena sestavina je mešanica lahkih ogljikovodikov.

Nadalje je v posebnih instalacijah razdeljen na frakcije. Rezultat so ogljikovodiki, kot so propan, butan, izobutan, pentan. Za zmanjšanje prostornine, enostavnost prevoza in shranjevanja utekočiniti.

Za ogrevanje hiš se uporabljajo propan in butan ustekleničeni plin bodisi za avtomobile. Večina pa gre za nadaljnjo predelavo v petrokemičnih obratih.

Z visokotemperaturnim segrevanjem (piroliza) se iz njih pridobijo glavne surovine za vse sintetične materiale - monomeri: etilen, propilen, butadien. Pod delovanjem katalizatorjev se združijo in tvorijo polimere. Izhod so tako dragoceni materiali, kot so guma, PVC, polietilen in mnogi drugi.

Zaključki in uporaben video na to temo

Dokumentarec na dostopen in vizualen način pripoveduje o plinu:

Ta izobraževalni film je namenjen glavnemu transportu plina:

Še vedno ne vemo vse o zemeljskem plinu - njegov izvor je še vedno poln številnih skrivnosti. Upamo lahko le, da je modro gorivo resnično neizčrpno darilo, ki bo dovolj tako za nas kot za naše potomce.

Imate po branju zgornjega gradiva kakšna vprašanja? Ali pa želite članek dopolniti z uporabnimi komentarji, zanimivostmi ali fotografijami? Napišite svoje komentarje, postavljajte vprašanja, sodelujte v razpravi - obrazec za povratne informacije se nahaja spodaj.