Природный газ – родственная душа нефти. История использования природного газа

Газовая промышленность Российской Федерации является одной из составных частей топливно-энергетического комплекса. В ее состав входят предприятия по производству электроэнергии и ее транспортировке (электроэнергетика), добыче и переработке всех видов топлива (это топливная промышленность).

Развитие топливной промышленности обусловлено в первую очередь имеющимися запасами различных видов топлива. Ведь если их нет, то не может быть их добычи. Однако в действительности сложнее.

Природный газ занимает одно из особых мест в топливно-энергетической и сырьевой базе благодаря высоким потребительским свойствам, низким издержкам добычи и транспортировки, широкой гамме применения во многих сферах человеческой деятельности. На сегодняшний день идет высокими темпами наращивание запасов природного газа и его потребления.

Природный газ является ценнейшим минеральным ресурсом, как самое дешевое экологичное топливо в период подготовки к переходу на более широкое использование альтернативных нетрадиционных видов электроэнергии (ветра, солнца, приливной, внутреннего тепла земли). Именно поэтому необходим тщательный анализ газовой промышленности, как одной из самых важных отраслей для экономики России. Его отличают:

Упрощенность добычи, не нуждается в искусственном откачивании;

Готов к использованию без промежуточных переработок;

Транспортировка как в газообразном, так и в жидком состоянии;

Минимальные выбросы вредных веществ при сгорании;

Удобство подачи топлива в уже газообразном состоянии при его сжатии (меньшая себестоимость оборудования, использующего данный вид топлива);

Запасы наиболее обширные, чем другие виды топлива (меньше рыночная стоимость);

Использование в больших отраслях народного хозяйства;

Достаточное количество в недрах России;

Выбросы самого топлива при авариях менее токсичны для окружающей среды;

Высокая температура горения для использования в технологических схемах народного хозяйства.

Использование природного газа приводит к повышению эффективности общественного производства. Потому что добыча природного газа обходится значительно дешевле добычи нефти и угля. Если рассмотреть стоимость угля (в пересчете на 1 тонн условного топлива) за 100%, то стоимость газа будет равна только 10%.

Также природный газ является одним из самых высокоэкономичных источников топливно-энергетических ресурсов. Природный газ обладает высокой естественной производительностью труда, что способствует широкому использованию его во многих отраслях народного хозяйства. Благоприятные естественные предпосылки природного газа и высокий уровень научно-технического прогресса в его транспортировке во многом обеспечивает ускоренное развитие газодобывающей промышленности.

Газовая промышленность РФ еще совсем молодая отрасль топливного комплекса. В ее состав входят следующие элементы:

Добыча природного газа;

Добыча попутного газа;

Производство горючего газа из угля и сланцев;

Хранение газа.

Основные доказанные источники сосредоточены в двух регионах - в странах СНГ и Ближнего Востока, несмотря на большое распространение разведанных запасов газа на земном шаре.

компримированный природный газ моторное топливо

Из общего объема разведанных запасов на Западную Сибирь приходится 36,2 трлн куб. м (77,7%), на шельф северных морей - 3,2 трлн куб. м (6,8%), на Восточную Сибирь и Дальний Восток - 2,8 трлн куб. м (6%) (см. рис. 1.1). В общем, разведанные запасы газа в России (свободный газ и газовые "шапки") составляют примерно 48 трлн куб. м.

Рис. 1.1

Как видно из рисунка 1.1 почти 73% запасов газа расположено в 22 уникальных (свыше 500 млрд куб. м газа) месторождениях, таких как Оренбургское, Уренгойское, Ямбургское, Заполярное и др. В 104 крупных месторождениях содержится около 24% запасов газа, и лишь 3% разведанных запасов приходится на многочисленные (663) мелкие и средние месторождения Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] - Режим доступа: http: //irkutskstat. gks.ru/ (дата обращения: 02. 05.2016). .

Следует отметить, что газовая промышленность является источником получения значительного дохода государства, поэтому на ее развитие уходит достаточно большое количество денежных средств и внимания со стороны правительства. Это ведет к тому, что отрасль постоянно развивается, усовершенствуется. Это объясняется тем, что внедряются новые трубопроводы, которые являются качественными и надежными. Используются уникальные технологии добычи газа, техника и современное оборудование. Это все приводит к тому, что газовая промышленность постоянно развивается и становится источником такого большого дохода, что за эти средства можно развить другую отрасль. Открываются новые месторождения газа, что увеличивает прибыль. С уверенностью можно сказать, что газовую промышленность ожидает эффективное и постоянное развитие, которое будет сказываться на экономике страны в целом. Также следует отметить, что в качестве монополиста выступает компания "Газпром", поэтому можно не волноваться о том, что газовый сектор будет неустойчивым, поскольку единая структура монополиста не даст произойти распаду хозяйственных связей, как это могло бы быть в конкурентной среде. При этом компания постоянно внедряет новые инновационные технологии, участвует в различных проектах, а так же вся ее деятельность направлена на то, чтобы увеличить эффективность газовой промышленности.

На сегодня спрос на газ в России растет. Газ потребляют свыше 2 тыс. городов, 3,5 тыс. поселков городского типа, более 190 тыс. сельских населенных пунктов. Доля газа в топливном балансе России составляет 48,8%. За последнее десятилетие объемы поставок голубого топлива на внутреннем рынке существенно возросли. Можно с уверенностью утверждать о значительном потенциале роста, поскольку на текущий момент газификация в сельской местности достигает лишь 31%.

Газ используется в металлургической, цементной, легкой, пищевой отраслях народного хозяйств в качестве топлива. Газ также используется как сырье для химической промышленности. Часто газ заменяет обычные виды топлива, такие как уголь, мазут или торф. Благодаря высоким качествам газа при его применении увеличивается эффективность производства. Например, в металлургической промышленности использование газа позволяет сэкономить дорогостоящий кокс, увеличить производительность печей и улучшить качество производимого металла. Применение газа на тепловых электростанциях позволяет значительно сэкономить на транспортировке топлива, увеличении времени работы котлов, автоматизации управления электростанцией и сокращении численности необходимого персонала. В последнее время важным направлением применения газа является использование его в качестве топлива для автомобилей. Такой подход позволяет уменьшить выброс вредных веществ, образующихся при работе автомобильного двигателя на 40-60%.

В России с использованием природного газа производится 93% чугуна, 59% мартеновской стали, 49% проката черных металлов, 100% огнеупоров, 89% листового стекла и 45% сборного железобетона. Удельный вес природного газа в потреблении топливно-энергетических ресурсов электростанциями достигает 61% Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] - Режим доступа: http: //irkutskstat. gks.ru/ (дата обращения: 02. 05.2016). .

Машиностроительная промышленность является также одним из крупных потребителей природного газа. В топливном балансе машиностроительной промышленности на долю горючего газа приходится около 40%. Нагревательные и термические печи являются основными потребителями. Применение в этих печах природного газа вместо других видов топлива позволяет снизить стоимость нагрева, улучшить его качество, повысить кпд печей и создать более благоприятные санитарно-гигиенические условия в производственных помещениях. Предприятия этой отрасли имеют разнообразную структуру потребления энергии.

Наличие на предприятиях технологического оборудования с различным температурным режимом открывает возможность широкого применения метода комплексного использования природного газа. Большой интерес в промышленной энергетике представляют автономные комбинированные схемы использования природного газа для одновременной выработки тепловой и электрической энергии. В таких установках природный газ сжигается в газовой турбине или двигателе внутреннего сгорания, служащих для привода электрогенераторов.

Способ прямого восстановления железа из руд также основан на использовании газового топлива. В вагранках применение газа снижает расход кокса вдвое.

В пищевой промышленности газ используется для сушки овощей, фруктов, пищевых продуктов, выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий. В качестве теплоносителей широко распространены следующие газы: воздух и реже газообразные продукты экзотермических процессов (окисления аммиака, получения серного ангидрида и др.), продукты горения.

Использование природного газа открывает широкие возможности для создания простых, менее металлоемких и более экономичных котлов (паровых и водогрейных), работающих на природном газе. Коэффициент полезного действия котельных установок на электростанциях при переводе с твердого на газовое топливо увеличивается на 1-4%; уменьшается на 21-26% количество обслуживающего персонала. Суммарное снижение расхода топлива за счет повышения коэффициента полезного действия и снижения расхода электроэнергии на собственные нужды составляет 6-7%. Сжигание природного газа в топках котлов малой производительности увеличивает коэффициент полезного действия по сравнению с котлами, использующими твердое топливо, на 7-20% (в зависимости от сорта топлива) и позволяет повысить производительность на 30% и более.

Также широкое применение природный газ нашел в коммунально-бытовом хозяйстве. И невозможно представить существование нашего мира без этого полезного вещества. Жизнь просто остановилась бы. Использование природного газа в быту современного человека настолько привычно и обыденно, что казалось, так было всегда. Пользоваться газовым оборудованием очень удобно, и, главное, экономически выгодно. По сути, газовые плиты, газовые колонки, водонагреватели газовые выполняют ту же работу, что и их электрические аналоги, но просят за свой труд гораздо меньшую оплату. Особенно, если действовать грамотно, и кроме газового оборудования иметь дома счетчики газа.

Применение сжиженного газа для отопления теплиц в холодное время года позволяет автоматизировать процесс обогрева, а также повысить уровень производства углекислого газа для успешного фотосинтеза тепличных растений. Дополнительное тепло требуется даже для небольших коровников или конюшен, также сжиженный газ эффективно используется для осуществления сушки перьев или их утилизации.

Сжиженный газ незаменим во многих областях фермерской деятельности и используется не только для отопления производственных и жилых помещений. Благодаря высокой теплотворной способности пропана можно выращивать, обрабатывать и сохранять урожай с максимальной эффективностью, соблюдая необходимый уровень экологической безопасности.

Применяя сжиженный газ в качестве энергии для зерносушилки, требуется установить систему автономного газоснабжения. В зависимости от мощности производства устанавливаются емкости различного объема. От газового хранилища проводится подземный газопровод к оборудованию, использующему газ. Количество газа в емкости можно контролировать с помощью аппаратов телеметрии, это позволит своевременно осуществлять поставки топлива.

В холодное время года для производства тепла в парниках и теплицах используют разнообразные системы обогрева, при этом основополагающим фактором экономической выгоды является источник энергии.

Использование энергосберегающего оборудования, такого как инфракрасные обогреватели позволит снизить затраты на сжиженный газ. Лучистое отопление характеризуется ограниченными теплопотерями, эффективным использованием ресурсов и минимальными выбросами в атмосферу. Для удаленных от магистралей объектов использование сжиженного газа - оптимальное решение.

Фермерские хозяйства обычно расположены на значительном удалении от основных энергетических магистралей. В то же время энергия является одним из важнейших факторов в деятельности фермы: энергоснабжение требуется для отопления помещений и подогрева воды, сжигания органических отходов, производства пара и других технологических процессов. Указанные задачи эффективно решаются установкой системы автономного газоснабжения. Сжиженный газ является оптимальным источником энергии, если фермерское хозяйство расположено вдали от сетей природного газа. Доставка сжиженного газа осуществляется по всей территории России, даже в самые удаленные районы. Превосходная теплотворная способность и эффективность пропана позволит сохранить ваш доход самой суровой зимой.

В медицинской практике распространено применение различных газов. Наиболее распространенными являются кислород и азот.

Широта применения медицинского кислорода достаточно велика - это и обогащение газовых смесей, используемых при нарушениях дыхания, при декомпрессионной болезни, для лечения астматической болезни различной этиологии, для профилактики гипоксии - при изготовлении кислородных коктейлей и наполнении кислородных подушек. Наиболее популярны сейчас кислородные концентраторы, в связи с их безопасностью, надежностью, мобильностью, экономической выгодностью и, конечно, высокой концентрацией "производимого" кислорода - до 95%. Основные источники кислорода - это в первую очередь кислородные концентраторы, специальные устройства для химического получения кислорода, а затем системы кислородообогащения и баллоны с жидким или газообразным кислородом. Медицинский кислород отличается от любого другого своей более высокой концентрацией и отсутствием различных примесей.

Необходимо применение медицинского кислорода в неотложных ситуациях, при проведении обширных хирургических операций, при наркозах, где требуется искусственная вентиляция легких, при проведении реанимационных мероприятий. Такие серьезные заболевания как инсульт, инфаркт, хроническая дыхательная недостаточность так же требуют лечения кислородом. Но в России медицинский кислород является одним из самых дорогих лекарственных средств - во многие больницы нашей страны кислород привозят из других городов.

Еще один используемый в медицине газ, но в более малых объемах - гелий. Газообразный чистый гелий используется для производства дыхательных смесей. Воздух, наполненный гелием, в несколько раз легче обычного воздуха и дышать им, соответственно, в несколько раз проще. Наиболее распространены в медицине смеси гелия и кислорода из-за их оптимальной вязкости. Применяется такой "гелиевый" воздух для лечения астмы, удушья и других заболеваний, связанных с трудностями в дыхании.

Так же как и кислород, азот находит свое применение в жидком и газообразном виде. В медицинской практике распространение его применения составляет около 90%. Используется он для сохранения крови, кровесодержащих препаратов, кровезаменителей, для сохранения в замороженном виде различных органов и тканей, а так же для приготовления некоторых порошковых лекарств. Не стоит забывать про еще одну область, где применяется медицинский азот - ингаляционный наркоз. Закись азота используют в оперативной гинекологии, болезненных родах, при хирургических операциях и иногда даже при инфаркте миокарда, так как его токсическое воздействие на дыхательную и сердечно - сосудистую системы крайне незначительно. Закись азота используют также при обезболивании приступов острого панкреатита, для купирования болевого синдрома при острой коронарной недостаточности. Поставка медицинского азота осуществляется в специальных стальных баллонах объемом 10л, заправленных на предприятиях.

На сегодняшний день природный газ является наиболее экономичным, экологичным и безопасным топливом. Стоимость 1 куб. м газа по состоянию на 1 мая 2016 года для транспорта в среднем по России составляет 14 р. Природный газ относится к самому безопасному классу горючих веществ. При этом двигатель такого транспортного средства соответствует высочайшим стандартам - Евро-5 и Евро-6. В качестве моторного топлива используется природный газ двух видов: компримированный (КПГ) и сжиженный (СПГ).

Целевые сегменты рынка: компримированный природный газ - пассажирский, легкий грузовой, легковой транспорт и коммунальная техника; сжиженный природный газ - магистральный автомобильный, железнодорожный, водный транспорт, карьерная и сельскохозяйственная техника.

Итак, продукция рассматриваемой отрасли обеспечивает промышленность (около 45% общего народнохозяйственного потребления), тепловую электроэнергетику (35%), коммунальное бытовое хозяйства (более 10%). Газ - самое экологически чистое топливо и ценное сырье для производства химической продукции. В технике используется свыше 30 различных газов. Газы в технике применяются, главным образом, в качестве топлива; сырья для химической промышленности: химических агентов при сварке, газовой химико-термической обработке металлов, создании инертной или специальной атмосферы, в некоторых биохимических процессах и др.; теплоносителей; рабочего тела для выполнения механической работы (огнестрельное оружие, реактивные двигатели и снаряды, газовые турбины, парогазовые установки, пневмотранспорт и др.): физической среды для газового разряда (в газоразрядных трубках и др. приборах).

Природный газ, к которому мы все так привыкли у себя на кухне, является близким родственником нефти. Состоит он по большей части из метана с примесями более тяжелых углеводородов (этана, пропана, бутана). В естественных природных условиях он также часто содержит примеси других газов (гелия, азота, сероводорода, углекислого газа).

Типичный состав природного газа:

Углеводороды :

• Метан – 70-98%
• Этан – 1-10%
• Пропан – до 5%
• Бутан – до 2%
• Пентан – до 1%
• Гексан – до 0,5%

Примеси :

• Азот – до 15%
• Гелий – до 5%
• Углекислый газ – до 1%
• Сероводород – менее 0,1%

Природный газ исключительно широко распространен в недрах земли. Его можно встретить в толще земной коры на глубине от нескольких сантиметров до 8 километров. Также как и нефть, природный газ, в процессе миграции в земной коре, попадает в ловушки (проницаемые пласты ограниченные непроницаемой толщей пород), в результате чего формируются газовые месторождения.

Пять крупнейших газовых месторождений России:

• Уренгойское (газовое)
• Ямбургское (нефтегазоконденсатное)
• Бованенковское (нефтегазоконденсатное)
• Штокмановское (газоконденсатное)
• Ленинградское (газовое)

Природный (углеводородный) газ – частый спутник нефтяных месторождений. Обычно он содержится в нефти в растворенном виде, а в некоторых случаях скапливается в верхней части месторождений, образуя так называемую газовую шапку. В течение длительного времени газ, выделяющийся при добыче нефти, и называемый попутным газом, был нежелательной составляющей процесса добычи. Чаще всего его просто сжигали в факелах.

Только за последние несколько десятков лет человечество научилось достаточно полно использовать все преимущества природного газа. Такая задержка в освоении этого чрезвычайно ценного вида топлива во многом связана с тем, что транспортировка газа и его использование в промышленности и быту требуют достаточно высокого технического и технологического уровня развития. Кроме того, природный газ, смешиваясь с воздухом, образует взрывоопасную смесь, что требует повышенных мер безопасности при его использовании.

Применение газа

Некоторые попытки применения газа предпринимались еще в XIX веке. Светильный газ, как его тогда называли, служил в качестве источника освещения. Разработку газовых месторождений в то время еще не вели, а для освещения использовали газ, добываемый вместе с нефтью. Поэтому такой газ часто называли нефтяным. Таким нефтяным газом, например, долгое время освещалась Казань. Использовали его и для освещения Петербурга и Москвы.

В настоящее время газ играет все более значительную роль в энергетике мира. Спектр его применения очень широк. Он используется в промышленности, в быту, в котельных, ТЭЦ, в качестве моторного топлива для автомашин и как исходное сырье в химической промышленности.

Газ считается относительно чистым видом топлива. При сжигании газа образуется только углекислый газ и вода. При этом выбросы углекислого газа почти в два раза меньше, чем при сжигании угля и в 1,3 раза меньше, чем при сжигании нефти. Не говоря уже о том, что при сжигании нефти и угля остаются еще копоть и зола. Благодаря тому, что из всех ископаемых видов топлива газ является наиболее экологически чистым видом, в энергетике современных мегаполисов он занимает доминирующее положение.

Как добывают газ

Также как и нефть, природный газ добывают при помощи скважин, которые распределяют равномерно по всей площади газового месторождения. Добыча происходит за счет разницы давлений в газоносном пласте и на поверхности. Под действием пластового давления газ выталкивается через скважины на поверхность, где попадет в систему сбора. Далее газ подается на установку комплексной подготовки газа, где его очищают от примесей. Если примесей в добываемом газе незначительное количество, тогда его могут сразу направить на газоперерабатывающий завод, минуя установку комплексной подготовки.

Как транспортируют газ

Транспортировка газа осуществляется преимущественно по трубопроводам. Основные объемы газа транспортируют магистральными газопроводами, где давление газа может достигать 118 атм. Потребителям же газ попадает через распределительные и внутридомовые газопроводы. Сначала газ проходит через газораспределительную станцию, где его давление снижается до 12 атм. Затем по распределительным газопроводам он подается на газорегуляторные пункты, где его давление снова понижают, на этот раз уже до 0,3 атм. После чего по внутридомовым газопроводам газ попадает к нам на кухню.

Вся эта огромная газораспределительная инфраструктура представляет собой поистине масштабную картину. Сотни и сотни тысяч километров газопроводов, опутавших собой практически всю территорию России. Если всю эту паутину газопроводов вытянуть в одну линию, то ее длины хватит, чтобы достать от Земли до Луны и обратно. И это только газотранспортная система России. Если же говорить о всей мировой газотранспортной инфраструктуре, то речь будет идти уже о миллионах километров трубопроводов.

Поскольку природный газ не обладает ни запахом, ни цветом, то для того, чтобы можно было оперативно обнаружить утечки газа, ему искусственно придается неприятный запах. Этот процесс называется одоризацией и происходит на газораспределительных станциях. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения, например этантиол (EtSH).

Потребление газа носит сезонный характер. Зимой его потребление увеличивается, а летом снижается. Чтобы сгладить сезонные колебания в потреблении газа, вблизи крупных промышленных центров создают подземные хранилища газа (ПХГ). Это могут быть истощившиеся газовые месторождения, приспособленные под хранение газа или искусственно созданные подземные соляные пещеры. Летом излишки транспортируемого газа направляют в ПХГ, а зимой наоборот, возможный недостаток мощностей трубопроводной системы компенсируют отбором газа из хранилищ.

В мировой практике помимо газопроводов природный газ часто транспортируют в сжиженном виде посредством специальных судов – газовозов (метановозов). В сжиженном виде объем природного газа уменьшается в 600 раз, что удобно не только для транспортировки, но и для хранения. Для сжижения газ охлаждают до температуры конденсации (-161,5 °С) в результате чего он превращается в жидкость. В таком охлажденном виде он и транспортируется. Основными производителями сжиженного природного газа являются Катар, Индонезия, Малайзия, Австралия и Нигерия.

Перспективы и тенденции

Благодаря своей экологической чистоте и постоянному совершенствованию техники и технологий, как в добыче, так и в использовании газа, этот вид топлива приобретает все большую популярность. Компания BP, например, прогнозирует опережающий рост спроса на газ по сравнению с другими видами ископаемого топлива.

Рост потребности в газе приводит к поиску новых, часто нетрадиционных, источников газа. Такими источниками могут быть:

• Газ из угольных пластов
• Сланцевый газ
• Газогидраты

♦ Газ из угольных пластов начали добывать только в конце 1980-х годов. Впервые это было сделано в США, где была доказана коммерческая целесообразность такого вида добычи. В России Газпром начал испытывать этот метод с 2003 года, начав пробную добычу метана из угольных пластов в Кузбассе. Добычу газа из угольных пластов осуществляют и в других странах - Австралии, Канаде и Китае.

♦ Сланцевый газ . Сланцевая революция в добыче газа, случившаяся в США в последнее десятилетие, не сходит с первых полос периодической печати. Развитие технологии горизонтального бурения и позволило добывать газ из низкопроницаемых сланцев в объемах окупающих затраты на его извлечение. Феномен бурного развития добычи сланцевого газа в США подстегивает и другие страны к развитию данного направления. Помимо США активные работы по добыче сланцевого газа ведутся в Канаде. Также значительным потенциалом по развитию масштабной добычи сланцевого газа обладает Китай.

♦ Газогидраты . Значительная часть природного газа находится в кристаллическом состоянии в виде так называемых газогидратов (гидратов метана). Крупные запасы газогидратов существуют в океанах и в зонах вечной мерзлоты материков. В настоящее время оцениваемые запасы газа в виде газогидратов превосходят вместе взятые запасы нефти, угля и обычного газа. Разработкой экономически целесообразных технологий по добыче газогидратов усиленно занимаются в Японии, США и некоторых других странах. Особенно этой теме уделяет внимание Япония, лишенная традиционных запасов газа и вынужденная закупать этот вид ресурса по чрезвычайно высоким ценам.

Природный газ в качестве топлива и источника химических элементов имеет большое будущее. В отдаленной перспективе именно его рассматривают в качестве основного вида топлива, который будет использоваться в период перехода мировой энергетики на более чистые возобновляемые ресурсы.

Что мы знаем об углеводородах? Ну разве что что-то из школьной программы по химии, да периодически мелькающее в СМИ слово "метан"… Что мы знаем о природном газе, кроме его взрывоопасных свойств? Каково еще применение природного газа, кроме общеизвестных нам приготовления пищи и отопления жилых построек? Что нового происходит в мире энергопотребления и энергетической безопасности?

Основные свойства

Начнем с того, что известная фраза по поводу запаха газа в квартире или на улице не совсем правильна. У который подается нам в квартиры для приготовления пищи или для подогрева воды, нет ни вкуса, ни запаха. То, что мы ощущаем, есть не что иное, как специальная добавка, необходимая для определения утечек газа. Это так называемый одорант, добавляют его на специально оборудованных станциях в следующих пропорциях: 16 мг на одну тысячу кубометров газа.

Основным компонентом природного газа, безусловно, является метан. Его содержание в газовой смеси составляет порядка 89-95%, остальные компоненты - это бутан, пропан, сероводород и так называемые примеси - пыль и негорючие компоненты, кислород и азот. Процент содержания метана зависит от типа месторождения.

Энергия природного газа, выделяемая при сгорании одного кубометра топлива, называется теплотой сгорания. Данная величина является одной из начальных во всех вопросах проектирования газовых объектов, и в разных странах за основу берутся различные значения. В России расчет ведется по низшей теплоте сгорания, в странах Запада, таких как Франция и Великобритания, - по высшей.

Говоря о взрывоопасности природного газа, стоит упомянуть о таких понятиях, как пределы взрываемости и опасная концентрация. Газ взрывается при концентрации его в помещении от 5 до 15 % от объема. Если концентрация ниже, газ не горит, если концентрация более 15%, то газовоздушная смесь горит при дополнительной подаче воздуха. Опасной концентрацией принято называть 1/5 от нижнего предела взрываемости, то есть 1%.

Основы виды и применение природного газа

Бутан и пропан нашли свое применение как топливо для автомобилей (сжиженный газ). Также пропан используется для заправки зажигалок. Этан в качестве топлива применяется крайне редко, поскольку является сырьем для производства полиэтилена. Ацетилен крайне горюч и используется при сварке и резке металлов. Применение природного газа, а если быть точнее - метана, нами уже обговаривалось, он используется как горючее топливо в плитах, колонках и котлах.

Разновидности добываемого природного газа

По типам добываемого газа месторождения делятся на газовые или попутные. Основное различие между ними заключается в проценте содержания углеводородов. В газовых месторождениях содержание метана составляет около 80-90%, в попутных, или, как их принято еще называть, «нефтяных», содержание его не более 50%. Остальные 50% - и отделившаяся от газа нефть. Одним из самых больших минусов газа из попутного месторождения является обязательная его очистка от различных примесей. Получение природного газа бывает также связано с добычей гелия. Подобные месторождения встречаются достаточно редко, гелий считается оптимальным газом для охлаждения ядерных реакторов. Сера, выделяемая из сероводородов, добытых как примесь природного газа, также используется в промышленных целях.

Основным инструментом при добыче природного газа является буровая установка. Это четырехногая вышка высотой около 20-30 метров. К ней подвешивается труба с буром на конце. Труба эта увеличивается по мере увеличения глубины скважины, в процессе бурения в скважину добавляется специальная жидкость, чтобы разрушаемые породы ее не забили.

Осуществляется подача данной жидкости с помощью специальных насосов. Разумеется, стоимость природного газа включает в себя затраты на эксплуатацию и сооружение газодобывающих скважин. От 40 до 60% себестоимости составляют затраты именно на это.

Как к нам приходит газ?

Итак, покинув место добычи, очищенный природный газ поступает на первую компрессорную станцию, или, как ее еще называют, головную. Расположена она чаще всего в непосредственной близости от месторождения. Там с помощью установок газ с высоким давлением поступает в магистральные газопроводы. Для поддержания заданного давления на магистральных газопроводах устанавливаются станции. Поскольку прокладка труб с данной категорией давления внутри городов запрещена, перед каждым крупным городом устанавливается ответвление. Оно уже, в свою очередь, не повышает, а понижает давление. Часть его расходуется крупными потребителями газа - промышленными предприятиями, заводами, котельными. А другая часть поступает в так называемые ГРП - Там давление еще раз понижается. Где применение природного газа нам с вами наиболее знакомо и понятно? Это конфорки плит.

Как давно он с нами?

Активное применение природного газа берет свое начало в середине 19 века, после изобретения газовой горелки. Причем изначальное использование его сейчас для нас не совсем привычно. Сначала применялся он для освещения улиц.

В Советском Союзе до конца 30-х годов прошлого века самостоятельной газовой отрасли не существовало. Месторождения газа открывались случайно, лишь при разведке нефтяных скважин. Активное использование природного газа началось с времен Великой Отечественной войны. Нехватка топлива, в связи с потерей части угольных и нефтяных месторождений, дала мощный толчок развитию газовой отрасли. Уже после окончания войны газовая отрасль активно развивалась и постепенно стала одной из самых энергоэффективных.

Альтернативы нет

Пожалуй, лучшим доказательством преимущества природного газа как наиболее удобного источника энергии являются показатели Москвы. Подключение газа позволило ежедневно экономить один миллион кубов дров, 0,65 миллионов тонн угля, 150 тысяч тонн керосина и почти столько же И все это было заменено 1 млн. куб. м газа. Далее последовала постепенная газификация всей страны и поиск новых месторождений. Позже были найдены огромные запаса газа в Сибири, которые и эксплуатируются по сей день.

Промышленное использование

Использование природного газа не ограничивается только приготовлением пищи - хоть и опосредовано, он применяется для подачи тепла в жилые дома. Большинство крупных городских котельных в Европейской части России используют в качестве основного топлива именно природный газ.

Также все чаще природный газ используют в химической промышленности как сырье для получения различных органических веществ. Все большее количество автомобильных гигантов разрабатывают автомобили на альтернативных видах топлива, в том числе водороде и природном газе.

Только газ тому виной

С точки зрения экологии природный газ можно назвать одним из самых безопасных видов органического топлива. Однако подключение газа во многие сферы жизни человека и последующее сжигание привело к многократному увеличению содержания в атмосфере. Иначе этот процесс носит название "парниковый эффект". И это крайне негативно сказывается на климате нашей планеты. Однако новые технологии и уровень производства в последнее время максимально снижают уровень выбросов в атмосферу. Напомним, газ - один из наиболее безопасных видов топлива.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Природный газ – это смесь газов (органической и неорганической природы), образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ. Полезное ископаемое.

Значительная составляющая природного газа – метан (70 — 98%), затем идут этан, пропан и бутан; среди газов неорганической природы в состав природного газа могут входить моно- и диоксид углерода, азот, инертные газы, водород, сероводород. Химический состав природного газа (объемное содержание каждого из газов) может меняться в зависимости от месторождения.

Химические свойства природного газа

Поскольку природный газ представляет собой смесь газов, то невозможно указать, какие химические свойства для него характерны, т.к. для каждого вещества, входящего в его состав характерны свои, особые химические свойства. Однако, можно сказать, что для природного газа характерно горение, причем из всех веществ, входящих в состав природного газа на воздухе сгорают только углеводороды (метан, этан и т.д.) и монооксид углерода. Продукты реакции горения природного газа:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 +2H 2 O;

2C 2 H 6 + 7O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O;

2C 3 Н 8 + 10O 2 = 6CO 2 + 8H 2 O;

2CO + O 2 = 2CO 2 .

Физические свойства природного газа

Природный газ при нахождении в недра Земли может находится в газообразном состоянии (газовые залежи), в виде газовой «шапки» нефтегазовых месторождений, в растворенном виде в нефти или в воде. Чистый природный газ не обладает запахом и цветом. Температура возгорания природного газа 650С. Природный газ в 1,8 газ легче воздуха.

Получение природного газа

Природный газ добывают из недр Земли с помощью скважин. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

Применение природного газа

Основное направление использования природного газа — в качестве горючего для отопления жилых домов, подогрева воды и приготовления пищи; в качестве топливо для машин, котельных, ТЭЦ и др. Также, природный газ используют в химической промышленности (сырьё для получения различных органических веществ).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Природный газ является смесью из определенных разновидностей газа, которые образуются глубоко в земле после разложения осадочных органических пород. Это полезное ископаемое, которое должно добываться вместе с нефтью или в качестве самостоятельного вещества.

Свойства природного газа

В естественном состоянии газ представлен в виде отдельных скоплений. Их принято называть газовыми залежами, которые скапливаются в земных недрах, как газовые шапки. Природный газ в некоторых случаях может находиться в глубоких слоях земли в состоянии полного растворения - это нефть или вода. Стандартные условия для образования газа - это наличие температурного режима в двадцать градусов и давление около 0,101325 Паскаля. Стоит отметить, что представленное полезное ископаемое из природного месторождения добывается только в газообразном состоянии - газогидраты.

Главные свойства природного газа - это отсутствие всякого запаха и цвета. Чтобы определить утечку, можно добавить такие вещества, как одоранты, которые имеют сильно выраженный и характерно неприятный запах. В большинстве случаев одорант заменяют на этил-меркаптан. Природный газ достаточно широко используют в качестве топлива на электрических станциях, в черной и цветной металлургии, цементных и стекольных промышленных предприятиях. Он может пригодиться во время производства строительных материалов, для коммунальных и бытовых нужд, а также в качестве уникального сырья для получения органических соединений при синтезе.

В каком состоянии транспортируется газ?

Чтобы значительно упростить задачу транспортировки и дальнейшего хранения газа, его необходимо сжижать. Дополнительное условие - это охлаждение природного газа, если есть постоянное повышенное давление. Свойства природного газа предоставляют возможности для перевозки его в обычных баллонах.

Для транспортировки газа в баллоне его необходимо разделить, после чего он будет состоять в большей части из пропана, а также включать в себя более тяжелые углеводороды. Это происходит потому, что метан и этан не могут находиться в жидких состояниях, особенно если воздух достаточно теплый (18-20 градусов). При транспортировке природного газа необходимо соблюдать все требования и установленные нормы. В противном случае можно столкнуться с взрывоопасными ситуациями.

Что собой представляет сжиженный природный газ?

Сжиженный газ является определенным состоянием природного газа, который охладили при помощи давления. Сжиженный природный газ приводится в такое состояние для того, чтобы его было легче хранить, и он не занимал много места при транспортировке. Таким образом, его можно доставить до конечного потребителя. Плотность газа в два раза меньше плотности бензина. В зависимости от состава его температура кипения может достигать до 160 градусов. Коэффициент сжижения или экономический режим составляет до 95 процентов.

Газ, который находится в скважинах, необходимо тщательным образом подготовить для дальнейшей транспортировки, чтобы привезти его на предприятия. Это могут быть химические заводы, котельные, а также городские газовые сети. Важность правильной подготовки заключается в том, что в природном газе находятся разнообразные примеси, которые вызывают определенные затруднения во время его транспортировки и применения.

Как добывается газ на территории России

Природный газ образуется в процессе смешивания разнообразных видов газа, которые находятся в земной коре. Глубина может достигать почти 2-3 километра. Газ может появиться в результате высокого температурного режима, а также давления. Но доступ кислорода к месту добычи должен полностью отсутствовать.

Добыча природного газа на территории Российской Федерации осуществляется сегодня в самой глубокой скважине. Она располагается возле города Новый Уренгой, где скважина уходит вглубь почти на шесть километров. Газ в этих недрах находится под сильным и высоким давлением. Правильная добыча природного вещества - это бурение скважин. В местах, где есть газ, ставят несколько скважин. Специалисты стараются выполнить бурение равномерно, чтобы пластовые давления имели одинаковое распределение.

Химический состав природного газа

Газ, который добывают из природных месторождений, состоит из углеводородных и не углеводородных компонентов. Природный газ - это метан, который включает в себя более тяжелые гомологи - этан, пропан и бутан. В некоторых случаях можно встретить природное вещество, в котором есть пары пентана и гексана. Углеводород, который содержится в залежах, принято считать тяжелым. Он может образовываться исключительно в процессе образования нефти, а также при преобразовании рассеянных органических веществ.

Помимо углеводородных компонентов, в природном газе имеются примеси диоксида углерода, азота, сероводорода, гелия и аргона. В газонефтяных месторождениях в некоторых случаях присутствуют жидкие пары.