Allt om naturgas: naturgas sammansättning och egenskaper, produktion och tillämpningsområde

Tack vare sin höga energieffektivitet och miljövänlighet är naturgas tillsammans med olja av yttersta vikt. Det används ofta som bränsle och fungerar också som ett värdefullt råmaterial för den kemiska industrin.

Och även om användningen av gas har blivit vardaglig och vanlig, är den fortfarande svår i sammansättning och ett ganska farligt ämne - för att komma in i brännaren på en gasapparat går det långt och svårt sätt.

I den här artikeln kommer vi att analysera de viktigaste frågorna relaterade till naturlig brännbar gas - vi kommer att prata om dess sammansättning och egenskaper, vi kommer att beskriva stadierna för produktion, transport och bearbetning av gas, dess omfattning. Låt oss överväga moderna idéer om ursprunget till kolvätereserver, intressanta fakta och hypoteser.

Vad är naturlig brännbar gas?

Det finns en uppfattning om att gas ligger under jorden i hålrum och lätt extraheras därifrån, för vilket det räcker att borra en brunn. Men i verkligheten är allt mycket mer komplicerat: gas kan vara inne i en porös sten, den kan lösas upp i vatten, flytande kolväten, olja.

För att förstå varför detta händer är det tillräckligt att komma ihåg att ordet "gas" kommer från grekiska "kaos", Som återspeglar principen om substansbeteende. I gasformiga tillstånd rör sig molekylerna kaotiskt och försöker enhetligt fylla hela den möjliga volymen. På grund av detta kan de tränga in och lösa sig i andra ämnen, inklusive tätare vätskor och mineraler. Högt tryck och temperatur förbättrar diffusionsprocessen avsevärt. Det är ofta i form av en sådan "cocktail" som naturgas finns i tarmarna.

Men låt oss först tala om vad gasen består av och vad den är - överväga den kemiska sammansättningen och fysiska egenskaperna hos naturlig brännbar gas.

Egenskaper hos den kemiska sammansättningen

Gas som utvinns ur underlaget, som kallas "naturlig", är en blandning av olika gaser.

Enligt dess sammansättning är den indelad i tre grupper av komponenter:

• brännbar - kolväten;
• icke brännbart (förkopplingsdon) - kväve, koldioxid, syre, helium, vattenånga;
• skadligföroreningar - vätesulfid och merkaptaner.

Den första och huvudgruppen är en uppsättning metankolväten (homologer) med antalet kolatomer från 1 till 5. Den största andelen i blandningen är metan (70 till 98%), som har en kolatom. Innehållet i andra gaser (etan, propan, butan, pentan) sträcker sig från enheter till tiondelar av en procent.

Förutom kolväten kan små mängder brännbara ämnen finnas i blandningen: vätesulfid, kväve, koldioxid, kolmonoxid, väte och andra. Men beroende på fält kan andelarna av kolväten, liksom sammansättningen av andra gaser, variera avsevärt.

Fysiska egenskaper hos gas

Enligt de fysiska egenskaperna, metan СН₄färglös och luktfri, mycket brandfarligt. Vid koncentrationer i luft över 4,5% - explosiv. Den här egenskapen, i kombination med dess brist på lukt, utgör ett stort hot och problem. Särskilt i gruvor, eftersom metan absorberas av kol.

Vi skrev om orsakerna till gasexplosion i hushållsförhållanden i detta material.

För att ge gasen en lukt, för att upptäcka dess läckage, tillsätts speciella ämnen med en obehaglig lukt före transporten - luktämnen. Oftast är det svavelinnehållande föreningar - etantiol eller etylmerkaptan. Andelen föroreningar väljs på ett sådant sätt att en läcka känns vid en gaskoncentration på 1%.

Var kommer gasen i jordens tarmar ifrån?

Även om människor lärde sig använda gas för mer än 200 år sedan, finns det fortfarande ingen konsensus om var gasen kommer ifrån i jordens tarmar.

Grundläggande ursprungsteorier

Det finns två huvudteorier om dess ursprung:

• mineral-förklara bildandet av gas genom processerna för avgasning av kolväten från djupare och tätare lager av jorden och höja dem till zoner med lägre tryck;
• organisk (biogen), enligt vilken gas är en sönderdelningsprodukt av rester av levande organismer under förhållanden med ökat tryck, temperatur och brist på luft.

I ett fält kan gas vara i form av en separat ackumulering, ett gaslock, en lösning i olja eller vatten eller gashydrater. I det senare fallet är avlagringarna belägna i porösa bergarter mellan gastäta lerlager. Oftast är dessa stenar komprimerade sandsten, karbonater, kalkstenar.

Eftersom gas är lättare än olja och vatten är tyngre, är fossilens position i reservoaren alltid densamma: gas är ovanpå olja och vatten stöder hela olje- och gasfältet underifrån.

Gasen i behållaren är under tryck. Ju djupare insättning, desto högre är den. I genomsnitt för varje 10 meter är tryckökningen 0,1 MPa. Det finns formationer med onormalt högt tryck. Till exempel, på Achimov -fyndigheterna i Urengoyskoye -fältet når den 600 atmosfärer och högre på ett djup av 3800 till 4500 m.

Intressanta fakta och hypoteser

För inte så länge sedan trodde man att världens olje- och gasreserver borde vara uttömda i början av 2000 -talet. Till exempel skrev den auktoritativa amerikanska geofysikern Hubbert om detta 1965.

Enligt doktor i geologiska och mineralogiska vetenskaper V.V. Polevanov, sådana vanföreställningar orsakas av det faktum att teorin om det organiska ursprunget för olja och gas är fortfarande allmänt accepterat och dominerar majoriteten forskare. Även om D.I. Mendelejev underbyggde teorin om oljans oorganiska djupa ursprung, och sedan bevisades detta av Kudryavtsev och V.R. Larin.

Men många fakta talar mot kolvätenas organiska ursprung.

Här är några av dem:

• avlagringar upptäcktes på upp till 11 km djup, i kristallina källare, där förekomsten av organiskt material inte ens kan vara teoretiskt;
• med hjälp av organisk teori kan endast 10% av kolvätereserverna förklaras, de återstående 90% är oförklarliga;
• Cassini rymdproben upptäcktes år 2000 på Saturnus, Titans satellit, gigantiska kolväteresurser i form av sjöar, flera storleksordningar större än de på jorden.

Hypotesen om en ursprungligen hydridjord som Larin lade fram förklarar kolvätenas ursprung genom reaktion av väte med kol i jordens djup och den efterföljande avgasningen av metan.

Enligt henne finns det inga uråldriga juraavlagringar. All olja och gas kunde ha bildats för mellan 1 och 15 tusen år sedan. Allteftersom utvinningen fortskrider kan reserverna successivt fyllas på, vilket har märkts i sedan länge uttömda och övergivna oljefält.

Hur går gruvdrift och transport?

Processen att utvinna naturlig brännbar gas börjar med byggandet av brunnar. Beroende på förekomsten av det gasbärande skiktet kan deras djup nå 7 km. När borrningen fortskrider sänks ett rör (hölje) in i brunnen. För att förhindra att gas kommer ut genom utrymmet mellan röret och borrhålets väggar görs pluggning - fyllning av luckan med lera eller cement.

När bygget är klart dras borrriggen tillbaka och julgranen installeras på höljet. Det är en struktur av grindventiler och ventiler och används för att utvinna gas från brunnen.

Antalet brunnar kan vara ganska stort.

Hela produktionscykeln för naturlig brännbar gas sker i tre steg:

1. Gasfältutveckling. Som ett resultat av borrning skapas en tryckskillnad. På grund av detta rör sig gasen genom formationen till brunnarna.
2. Drift av gasbrunnar. Vid denna tidpunkt rör sig gasen längs höljet.
3. Insamling och förberedelse för transport. Gas från alla julgranar levereras till speciella tekniska komplex i UKPG. Gasuttorkning sker på dem, rengöring från skadliga föroreningar.

Även små koncentrationer av vätesulfid, vattenånga eller fasta partiklar leder till snabb korrosion, hydratbildning och mekanisk skada på rörets inre yta.

Slutförberedelse för transport sker vid huvudanläggningarna. Det inkluderar efterbehandling och avlägsnande av kolvätekondensat, gaskylning för att minska dess volym.

Den huvudsakliga typen av gastransport över långa avstånd är huvudgasledning. Det är ett system av komplexa konstruktionsstrukturer från själva rörledningarna till underjordisk lagring.

Det finns gasdistributionsstationer (GDS) vid huvudpunktens slutpunkt. Här sker den sista rengöringen av damm och flytande föroreningar, trycket reduceras till den nivå som krävs av konsumenterna, dess stabilisering, mätning av gasförbrukning och tillsats av ett luktämne.

En annan vanlig typ av metantransport är sjötransport med speciella fartyg - gasbärare.

Omvandlingen av gas till flytande tillstånd utförs i speciella LNG -anläggningar. Processen sker i två steg: först kyls metanen till -50 ° C och sedan till -163 ° C. Samtidigt minskar dess volym 600 gånger.

Bearbetning och omfattning

Naturgas höga brandfarlighet avgör dess huvudsakliga tillämpning. Det används som bränsle i fabriker, fabriker, värmekraftverk, pannhus, kontor, bostadshus, jordbruksanläggningar och många andra. Vi rekommenderar att du läser reglerna användning av gas i vardagen.

Oljeproduktion och bearbetning åtföljs alltid av utsläpp av tillhörande gas. I vissa fall kan dess volymer vara imponerande och uppgå till 300 kubikmeter per kubikmeter råolja.

Men det finns ett stort antal fält där naturlig associerad gas inte används, utan bränns i bloss. Till exempel går upp till 25% av användbara råvaror förlorade på detta sätt i hela Ryssland.

En del av den tillhörande gasen levereras till gasbehandlingsanläggningar. Från det erhålls renad torr gas, som används för uppvärmning. En annan värdefull ingrediens är en blandning av lätta kolväten.

Vidare är den uppdelad i fraktioner i speciella installationer. Resultatet är kolväten såsom propan, butan, isobutan, pentan. För att minska volymen, enkel transport och lagring av dem smälta.

Propan och butan används för uppvärmning av hus gas på flaska antingen för bilar. Men det mesta går till vidare bearbetning vid petrokemiska anläggningar.

Med hjälp av högtemperaturuppvärmning (pyrolys) erhålls den huvudsakliga råvaran för alla syntetiska material från dem - monomerer: eten, propen, butadien. Under verkan av katalysatorer kombineras de för att bilda polymerer. Utgången är sådana värdefulla material som gummi, PVC, polyeten och många andra.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Dokumentären berättar om gas på ett tillgängligt och visuellt sätt:

Denna utbildningsfilm är tillägnad de viktigaste gastransporterna:

Vi vet fortfarande inte allt om naturgas - dess ursprung är fortfarande fullt av många mysterier. Vi kan bara hoppas att blått bränsle är en verkligt outtömlig gåva som kommer att räcka för både oss och våra ättlingar.

Har du några frågor efter att ha läst ovanstående material? Eller vill du komplettera artikeln med användbara kommentarer, intressanta fakta eller fotografier? Skriv dina kommentarer, ställ frågor, delta i diskussionen - feedbackformuläret finns nedan.