Nagyfokú energiahatékonysága és környezetbarát jellege miatt a földgáz az olajjal együtt kiemelkedően fontos. Széles körben használják üzemanyagként, és értékes alapanyagként szolgál a vegyipar számára is.
És bár a gáz használata mindennapi és szokásossá vált, az összetétele továbbra is nehéz és meglehetősen veszélyes anyag - a gázkészülék égőjébe való bejutás hosszú és nehéz utat jelent.
A cikkben elemezzük a természetes éghető gázokkal kapcsolatos fő kérdéseket - beszélünk annak összetételéről és tulajdonságairól, leírjuk a gáztermelés, -szállítás és -feldolgozás szakaszát, hatályát. Vegyük fontolóra a szénhidrogénkészletek származásáról szóló jelenlegi ötleteket, érdekes tényeket és hipotéziseket.
Mi a természetes éghető gáz?
Van egy vélemény, hogy a gáz a mélyedésben van az üregekben, és onnan könnyen kinyerhető, ehhez elegendő egy kút fúrása. De a valóságban minden sokkal bonyolultabb: a gáz egy porózus kőzetben helyezkedik el, oldható vízben, folyékony szénhidrogénekben és olajban.
Hogy megértsük, miért történik ez, ne feledje, hogy a "gas" szó a görög "káosz", Amely tükrözi az anyag viselkedésének elvét. Gáznemű állapotban a molekulák véletlenszerűen mozognak, és megpróbálják egyenletesen kitölteni a teljes lehetséges térfogatot. Emiatt képesek behatolni és oldódni más anyagokba, beleértve a sűrűbb folyadékokat és ásványi anyagokat. A magas nyomás és a hőmérséklet nagyban fokozza a diffúziós folyamatot. Gyakran egy ilyen “koktél” formájában található a földgáz a bélben.
De először beszéljünk arról, hogy a gáz áll és mi az - vegye figyelembe a természetes éghető gáz kémiai összetételét és fizikai tulajdonságait.
Kémiai tulajdonságok
A belekből kivont gáz, amelyet "természetesnek" nevezünk, különféle gázok keveréke.
Összetételében három alkotóelemcsoportra oszlik:
- éghető- szénhidrogének;
- éghetetlen (előtétek) - nitrogén, szén-dioxid, oxigén, hélium, vízgőz;
- káros szennyezések - hidrogén-szulfid és merkaptánok.
Az első és a fő csoport egy metán szénhidrogén (homológ) halmaza, amelynek szénatomja 1 és 5 között van. A keverék legnagyobb százaléka a metán (70-98%), amelynek egy szénatomja van. Más gázok (etán, propán, bután, pentán) mennyisége az egységektől a tized százalékig terjed.
A mezőkből előállított gázt magas metánkoncentráció jellemzi. A kapcsolódó, olajból kivont metán aránya sokkal alacsonyabb: 30–60%, és a homológok magasabb: 10–20%.
A szénhidrogének mellett kis mennyiségben nem éghető anyagok is jelen lehetnek a keverékben: hidrogén-szulfid, nitrogén, szén-dioxid, szén-monoxid, hidrogén és mások. A mezőtől függően azonban a szénhidrogének aránya, valamint az egyéb gázok összetétele jelentősen ingadozhat.
A gáz fizikai tulajdonságai
A metán fizikai tulajdonságai szerint a CH4 színtelen és szagtalannagyon éghető. Ha a levegő koncentrációja meghaladja a 4,5% -ot - robbanó. Ez a tulajdonság a szag hiányával együtt nagy veszélyt és problémát jelent. Különösen a bányákban, mivel a metánt a szén abszorbeálja.
Ebben az anyagban a háztartási feltételek melletti robbanás okairól írtunk.
Annak érdekében, hogy a gáz szaga legyen és szivárgása észlelhető, szállítás előtt különleges kellemetlen szagú anyagokat, illatosítókat adnak hozzá.Leggyakrabban ezek kéntartalmú vegyületek - etanetiol vagy etil-merkaptán. A szennyeződés frakcióját úgy választják meg, hogy 1% gázkoncentráció esetén észlelhető legyen a szivárgás.
A kék üzemanyag fő előnye a magas fajlagos égéshő - 39 MJ / kg. Ebben az esetben ártalmatlan anyagok szabadulnak fel: víz és szén-dioxid. Ez egy fontos tényező, amely lehetővé teszi a metán használatát a mindennapi életben.
Honnan származik a föld bélében a gáz?
Bár az emberek több mint 200 évvel ezelőtt megtanultak használni a gázt, eddig nincs egyetértés abban, hogy a föld béléből honnan származik a gáz.
A származás alapvető elméletei
Két fő elmélete származik:
- ásványi, amely megmagyarázza a gázképződést a szénhidrogének gáztalanításával a föld mélyebb és sűrűbb rétegeiből, és azokat kevesebb nyomással rendelkező területekre helyezi
- szerves (biogén), amely szerint a gáz az élő szervezetek maradványainak magas nyomás, hőmérséklet és levegő hiánya során történő bomlásának terméke.
A mezőben a gáz különálló klaszter, gázkupak, olajban vagy vízben lévő oldat vagy gázhidrátok formájában lehet. Az utóbbi esetben a lerakódások porózus kőzetekben helyezkednek el a gáztömör agyagrétegek között. Az ilyen kőzetek leggyakrabban tömörített homokkő, karbonátok, mészkő.
A hagyományos gázmezők aránya mindössze 0,8%. Kissé nagyobb százalék esik a mély, szén- és palagázra - 1,4 és 1,9% között. A lerakódások leggyakoribb típusai a vízben oldott gázok és hidrátok - megközelítőleg azonos arányban (mindegyik 46,9%)
Mivel a gáz könnyebb, mint az olaj, és a víz nehezebb, a kövületek helyzete a tartályban mindig azonos: a gáz olaj felett van, és a víz az egész olaj- és gázmezőt alulról támasztja alá.
A tartályban lévő gáz nyomás alatt van. Minél mélyebb a betétek, annál nagyobb. Átlagosan minden 10 méteren a nyomásnövekedés 0,1 MPa. Szokatlanul magas nyomású képződmények léteznek. Például az Urengoy mező Achimov lerakódásain 600 légkört ér el és magasabb, 3800–4500 m mélységgel.
Érdekes tények és hipotézisek
Nemrégiben azt hitték, hogy a világ olaj- és gázkészleteinek már a XXI. Század elején kimerülniük kell. Például a tekintélyes amerikai geofizikus Hubbert erről írt 1965-ben.
A mai napig sok ország továbbra is növeli a gáztermelést. Nincs valódi jele annak, hogy a szénhidrogénkészletek kifogynak.
A geológiai és ásványtani tudományok doktorának V.V. Polevanova, az ilyen félreértéseket az okozza, hogy az olaj és a gáz szerves eredetének elmélete továbbra is általánosan elfogadott, és a legtöbb tudós birtokában van. Bár még mindig D.I. Mendelejev megalapozta az olaj szervetlen mély eredete elméletét, majd ezt Kudryavtsev és V.R. Larin.
De sok tény szól a szénhidrogének szerves eredetével szemben.
Itt van néhány közülük:
- a lerakódásokat akár 11 km-es mélységben fedezhetik fel kristályos alapokban, ahol a szerves anyag megléte még elméletileg sem lehet;
- szerves elmélet alkalmazásával csak a szénhidrogénkészletek 10% -a magyarázható, a fennmaradó 90% magyarázatlan;
- a Cassini űrszondát, amelyet 2000-ben fedeztek fel a Saturn műholdas Titan óriási szénhidrogén-forrásokon tavak formájában, több nagyságrenddel nagyobb, mint a Földnél.
A Larin által az eredetileg hidridként felvetett hipotézis magyarázza a szénhidrogének eredetét a hidrogénnek a föld mélyén történő szénreakcióval történő reakciójával és a metán gáztalanításával.
Elmondása szerint nincsenek ősi lelőhelyek a jura időszakban. Az összes olaj és gáz 1-15 ezer évvel ezelőtt képződhet. A kiválasztás előrehaladtával a készletek fokozatosan feltöltődhetnek, amint azt a régóta fejlett és elhagyott olajmezőkben megfigyelték.
Hogyan működik a bányászat és a szállítás?
A természetes éghető gáz kinyerésének folyamata kutak építésével kezdődik. A gázt hordozó réteg előfordulásától függően mélysége eléri a 7 km-t. A fúrás előrehaladtával egy csövet (burkolat) engedünk le a kútba. A gáz kiszivárgásának megakadályozása érdekében a cső és a kút falai közötti térben fugázásra kerül sor - kitöltse a rést agyaggal vagy cementtel.
Az építkezés végén a fúrótornyot eltávolítják, és a szökőkút szerelvényeket felszerelik a ház fejére. Szelepek és szelepek kialakítása, célja a gáz kiválasztása a kútból.
A kutak száma meglehetõsen nagy lehet.
A szökőkút szerelvényeihez számos funkció tartozik: a csővezetékeket felfüggesztett állapotban tartja a kútban, ellenőrzi a működési feltételeket, méri a kút külső és belső részeinek paramétereit
A teljes földgáztermelési ciklus három szakaszban zajlik:
- Gázmező fejlesztése. A fúrás eredményeként nyomáskülönbség keletkezik. Ennek köszönhetően a gáz a tartályon keresztül mozog a kútba.
- Gázkút üzemeltetése. Ebben a szakaszban a gáz áthalad a házon.
- Gyűjtés és szállításra való felkészülés. Az összes szökőkút-szerelvényből gázt szállítanak a gázkezelő üzem speciális technológiai komplexumaiba. Dehidratált gázok, amelyek tisztítják a káros szennyeződésektől.
A hidrogén-szulfid, a vízgőz vagy a részecskék kis koncentrációi is gyors korrózióhoz, hidrátképződéshez és a csővezeték belső mechanikai károsodásához vezetnek.
A szállítás végső felkészülésére a központban kerül sor. Ez magában foglalja az utókezelést és a szénhidrogén kondenzátum eltávolítását, a gáz hűtését annak térfogatának csökkentése érdekében.
A hosszú távú gázszállítás fő típusa a fő gázvezeték. Ez egy komplex műszaki szerkezet rendszere, a maguktól a csővezetékektől a föld alatti tárolóig.
Az autópálya végső pontján benzinkutalók (GDS) találhatók. Itt történik az utolsó tisztítás a portól és a folyékony szennyeződésektől, a nyomást a fogyasztók által megkövetelt szintre csökkentik, stabilizálódnak, a gázfogyasztást figyelembe veszik, és szagot adnak hozzá.
A metánszállítás egy másik általános típusa a tengeri szállítás speciális hajókkal - gázszállítókkal.
A hatalmas gömbös tartályok nem engedik a gázhordozó összetévesztését más típusú edényekkel. Ezek olyan termoszok, amelyek állandó folyadék-metán -163 ° C hőmérsékletet tartanak fenn
A gáz folyékony állapotúvá történő átalakítását speciális LNG-üzemekben végzik. A folyamat két szakaszban zajlik: először a metánt -50 ° C-ra, majd -163 ° C-ra hűtik. Ugyanakkor térfogata 600-szor csökken.
Feldolgozás és hatály
A földgáz magas éghetősége határozza meg annak fő alkalmazását. Üzemanyagként használják gyárakban, gyárakban, hőerőművekben, kazánházakban, intézményekben, lakóépületekben, mezőgazdasági létesítményekben és még sokan másokban. Javasoljuk, hogy ismerkedjen meg a földgáz használatának szabályaival
Az olajtermelést és a finomítást mindig a kapcsolódó gáz kibocsátása kíséri. Bizonyos esetekben annak mennyisége lenyűgöző lehet és 300 köbméter / köbméter nyersolajig terjedhet.
Nagyon sok olyan mező van, ahol a természetes társult gázt nem használják, hanem felgyújtják. Így például Oroszország egész területén a hasznos nyersanyagok akár 25% -át veszítik el.
A kapcsolódó gáz egy részét gázfeldolgozó üzemekbe szállítják. Ebből tisztított, száraz gázt nyernek, amelyet fűtésre használnak. Egy másik értékes alkotóelem a könnyű szénhidrogének keveréke.
Az ábra az előállított gáz feldolgozási folyamatának általános képét mutatja. A végtermékeknek a modern vegyiparban betöltött szerepét nehéz túlbecsülni
Ezután speciális létesítményekben frakciókra osztják.Az eredmény szénhidrogének, például propán, bután, izobután, pentán. A mennyiség csökkentése, a szállítás és a tárolás megkönnyítése érdekében ezeket cseppfolyósítják.
Az autók gázzá történő átalakítása gyorsan megtérül, és kézzelfogható költségmegtakarítást eredményez. A benzinkutak hálózatának bővítése hozzájárul a HBO-val rendelkező autók flottájának növekedéséhez. Nem csak a járművezetők nyernek, hanem a gyalogosok is, akiknek nem kell lélegezniük a káros kipufogógázokat
Propánt és butánt használnak palackozott gázokkal lakott házak fűtésére vagy autókra. De a legtöbbet petrolkémiai üzemekben történő további feldolgozásra fordítják.
Magas hőmérsékleten történő melegítés (pirolízis) révén az összes szintetikus anyag fő nyersanyaga - monomerek: etilén, propilén, butadién - nyerhető belőlük. A katalizátorok hatására polimerekké alakulnak. A kimenet olyan értékes anyagokat termel, mint a gumi, PVC, polietilén és még sok más.
A gázról szóló dokumentumfilmben elérhető és világos:
Ez az oktatófilm a fő gázszállításról szól:
Még mindig nem tudunk mindent a földgázról - annak eredete még mindig rejtélyes. Remélhetőleg a kék üzemanyag valóban kimeríthetetlen ajándék, amely elegendő mind nekünk, mind leszármazottainknak.
Van kérdése a fenti anyag elolvasása után? Vagy hasznos megjegyzésekkel, érdekes tényekkel vagy fényképekkel szeretné kiegészíteni a cikket? Írja meg észrevételeit, tegyen fel kérdéseket, vegyen részt a beszélgetésben - a visszajelzési űrlap az alábbiakban található.