Utilizarea gazului în industrie și economie. Informații generale despre gazele naturale

Măruntaiele pământului au creat nu numai rezervoare subterane uriașe de gaz natural - rezervele sale sunt, de asemenea, stocate într-o formă mai compactă. În regiunile reci și sub fundul oceanului, unde presiunea hidrostatică ajunge la 250 de atmosfere, gazul se combină cu apa de formare și se formează o substanță solidă - hidratul de gaz. În volume mici, există o cantitate uriașă de combustibil natural; în formă legată, gazul scade de până la 220 de ori.

Originea gazelor naturale

Cu sute de milioane de ani în urmă, un ocean s-a împroșcat pe locul continentelor de astăzi. Locuitorii morți ai elementului de apă au căzut la fund și s-au transformat în nămol. Nu s-au putut descompune deoarece nu exista aer care să se oxideze sau bacterii care să provoace descompunerea. Mișcarea scoarței terestre a contribuit la scufundarea acestor mase din ce în ce mai adânc. Presiunea și temperatura ridicate au provocat reacții chimice în care carbonul reziduurilor organice s-a combinat cu hidrogenul și s-au format noi substanțe - hidrocarburi.

Dacă presiunea și temperatura nu erau foarte mari, s-au obținut fluide cu greutate moleculară mare, care în cele din urmă s-au transformat în ulei. Când acești parametri au atins valori mari, s-au format gaze cu greutate moleculară mică.

Articulațiile au fost acoperite cu roci sedimentare și s-au găsit adânc sub suprafața pământului. Geologii găsesc aceste minerale la o adâncime de unu până la șase kilometri.

Există o altă teorie a formării gazelor naturale. Unii oameni de știință cred că, ca urmare a mișcărilor tectonice, hidrocarburile cresc treptat în sus, acolo unde presiunea nu este atât de mare, și formează acumulări mari de petrol și

Rocile terestre nu sunt monolitice - au mici crăpături și pori. Substanțele gazoase umplu aceste goluri, astfel încât gazul natural este prezent nu numai în, ci și în roci situate la adâncimi mari.

Proprietățile gazelor naturale

Gazul natural nu este o substanță separată - este un amestec de diferite componente, principalul dintre care este metanul.

Este imposibil să găsiți două mostre absolut identice din depozite diferite: în fiecare dintre ele compoziția este individuală.

Pentru formarea sa s-au folosit diverse reziduuri organice; condițiile de apariție a reacțiilor chimice nu au fost, de asemenea, aceleași.

Niciun om de știință nu vă poate oferi formula chimică a gazelor naturale - el vă poate spune doar procentul din substanțele sale constitutive. Pe lângă metan, componente suplimentare sunt hidrocarburile:

• etan;
• propan;
• butan;
• hidrogen;
• sulfat de hidrogen;
• dioxid de carbon;
• azot;
• heliu.

Proprietățile fizice ale combustibililor fosili rezultă și din compoziția chimică. Nu există nici parametri exacti, deoarece depind de procentul componentelor:

• densitate - 0,68–0,85 kg / m3 în formă gazoasă și 400 kg / m3 în formă lichidă;
• ardere spontană - la o temperatură de 650 ° C;
• căldură specifică de ardere - 28–46 MJ / m³.

Deoarece gazele naturale sunt de aproape două ori mai ușoare decât aerul, se ridică în sus. O persoană nu se poate sufoca când se găsește în fundul câmpiei. Dar există un alt pericol: dacă 5 până la 15% din volumul de gaz natural este prezent în aer, amestecul devine exploziv.

Pe baza acestuia, a fost dezvoltat un sistem gaz-combustibil utilizat în mașini. Cifra octanică a gazului natural utilizat în motoare variază de la 120 la 130.

Arderea gazelor naturale este un proces complex în care energia chimică este transformată în căldură. Arderea este completă și incompletă.

Nevoia de curățare

La prima vedere, nu este nimic dificil în folosirea gazului. Așezați țevi, forați un puț - și combustibilul albastru, care se află în adâncime sub presiune ridicată, va curge singur către cazane și sobe. Dar nu totul este atât de simplu - gazul natural conține impurități care pot dăuna conductelor, aparatelor sau sănătății umane.

Există multă umiditate în adâncurile pământului, care poate intra în reacții chimice sau poate crea condens, iar o cantitate mare din aceasta interferează cu trecerea gazului. Hidrogenul sulfurat determină ruginarea metalului și echipamentul se deteriorează rapid. Pentru a îndepărta componentele dăunătoare din materii prime, pe câmp sunt instalate stații speciale de curățare.

Livrare

Conductele de gaz au multe mii de kilometri lungime; energia de curgere inițială nu este suficientă pentru a acoperi astfel de distanțe.

Indiferent cât de netede sunt suprafețele interioare, forța de frecare încă apare, gazul își pierde viteza și se încălzește.

Există și alte modalități de transport a gazului, dar până acum conductele sunt cele mai economice.

Miros de gaz

Gazul natural este inodor, așa că de ce simt imediat locuitorii apartamentelor dacă există o scurgere undeva? Pentru siguranța noastră, combustibilului albastru se adaugă odorante speciale, cea mai mică prezență a căruia este sensibilă la simțul mirosului unei persoane. De obicei, acest rol este jucat de mercaptani, care au un miros atât de neplăcut încât este imposibil să nu-l observi.

De-a lungul istoriei sale, omenirea a fost încălzită prin arderea diferitelor tipuri de combustibil.

Dacă crezi așa, atunci viața este în general periculoasă)
Sper că sursele alternative de energie vor deveni în curând populare.. Rezervele Pământului nu sunt eterne - ar trebui să ne amintim și acest lucru, totul are începutul și sfârșitul său.
Dar despre efectul de seră în general, lucrul este interesant - la urma urmei, unii neagă că aceasta este influența factorilor antropici, cum ar fi activitățile industriilor și stațiilor. Personal, nu sunt de acord cu ei, dar omenirea își aduce contribuția la distrugerea planetei în fiecare minut...

În mod natural, gazele naturale au un impact mai mic asupra planetei atunci când arde decât toate aceleași lemne de foc sau cărbune, dar nu ar trebui să negi nici răul și pericolul imediat. În primul rând, gazul este o substanță volatilă și depozitarea sau distribuția sa nereușită poate duce la consecințe teribile, dezastruoase atât pentru oameni, cât și pentru lumea înconjurătoare. Toată speranța este pentru oamenii de știință că vor găsi în curând o soluție pentru a proteja Pământul de moartea lentă, prevenind efectul de seră...

Gazul natural este un amestec de anumite tipuri de gaze care se formează adânc în pământ după descompunerea rocilor organice sedimentare. Este un mineral care trebuie extras împreună cu ulei sau ca substanță independentă.

Proprietățile gazelor naturale

În stare naturală, gazul se prezintă sub formă de clustere separate. Ele sunt de obicei numite zăcăminte de gaze, care se acumulează în interiorul pământului, precum capacele de gaze. În unele cazuri, gazele naturale se pot afla în straturile adânci ale pământului într-o stare de dizolvare completă - acesta este petrol sau apă. Condițiile standard pentru formarea gazului sunt prezența unui regim de temperatură de douăzeci de grade și o presiune de aproximativ 0,101325 Pascal. Este de remarcat faptul că mineralul prezentat este extras dintr-un zăcământ natural numai în stare gazoasă - hidrați de gaz.

Principalele proprietăți ale gazelor naturale sunt absența oricărui miros și culoare. Pentru detectarea scurgerilor se pot adăuga substanțe precum odorantele, care au un miros puternic și caracteristic neplăcut. În cele mai multe cazuri, odorantul este înlocuit cu etil mercaptan. Gazul natural este utilizat pe scară largă ca combustibil în centralele electrice, în metalurgia feroasă și neferoasă, în întreprinderile industriale de ciment și sticlă. Poate fi util în timpul producției de materiale de construcție, pentru nevoile municipale și casnice, precum și o materie primă unică pentru producerea de compuși organici în timpul sintezei.

În ce stare se transportă gazul?

Pentru a simplifica semnificativ sarcina de transport și stocare în continuare a gazului, acesta trebuie lichefiat. O condiție suplimentară este răcirea gazelor naturale dacă există o suprapresiune constantă. Proprietățile gazelor naturale fac posibilă transportul în butelii convenționale.

Pentru a transporta gazul într-o butelie, acesta trebuie separat, după care va consta în principal din propan și va include și hidrocarburi mai grele. Acest lucru se datorează faptului că metanul și etanul nu pot fi lichide, mai ales dacă aerul este suficient de cald (18-20 de grade). Atunci când transportați gaze naturale, este necesar să respectați toate cerințele și standardele stabilite. În caz contrar, puteți întâlni situații explozive.

Ce este gazul natural lichefiat?

Gazul lichefiat este o stare specifică a gazelor naturale care a fost răcită prin presiune. Gazele naturale lichefiate sunt conditionate pentru a facilita depozitarea si sa nu ocupe mult spatiu in timpul transportului. Astfel, poate fi livrat consumatorului final. Densitatea gazului este jumătate din densitatea benzinei. În funcție de compoziția sa, punctul său de fierbere poate ajunge până la 160 de grade. Rata de lichefiere sau regimul economic este de până la 95 la sută.

Gazul care se află în puțuri trebuie pregătit cu grijă pentru transportul ulterioar pentru a-l aduce în întreprinderi. Acestea pot fi fabrici chimice, case de cazane, precum și rețele de gaze urbane. Importanța unei pregătiri adecvate constă în faptul că gazul natural conține o varietate de impurități care provoacă anumite dificultăți în timpul transportului și utilizării sale.

Cum se produce gazul în Rusia

Gazele naturale se formează prin amestecarea diferitelor tipuri de gaze care se găsesc în scoarța terestră. Adâncimea poate ajunge la aproape 2-3 kilometri. Gazul poate apărea ca urmare a condițiilor de temperatură ridicată, precum și a presiunii. Dar accesul cu oxigen la situl minier ar trebui să fie complet absent.

Producția de gaze naturale pe teritoriul Federației Ruse se realizează astăzi în cea mai adâncă fântână. Este situat în apropierea orașului Novy Urengoy, unde fântâna se adâncește pe aproape șase kilometri. Gazul din aceste intestine este sub presiune puternică și înaltă. Extracția corectă a materiei naturale este forarea puțurilor. În locurile unde există gaze sunt instalate mai multe puțuri. Experții încearcă să foreze uniform, astfel încât presiunile din rezervor să aibă aceeași distribuție.

Compoziția chimică a gazelor naturale

Gazul, care este extras din zăcămintele naturale, este format din componente hidrocarburi și non-hidrocarburi. Gazul natural este metanul, care include omologii mai grei etan, propan și butan. În unele cazuri, puteți găsi o substanță naturală în care există vapori de pentan și hexan. Hidrocarbura conținută în zăcăminte este considerată grea. Se poate forma exclusiv în timpul formării uleiului, precum și în timpul transformării materiei organice dispersate.

Pe lângă componentele de hidrocarburi, gazul natural conține impurități de dioxid de carbon, azot, hidrogen sulfurat, heliu și argon. În câmpurile de petrol și gaze, în unele cazuri, sunt prezenți vapori de lichid.

Ce știm despre hidrocarburi? Ei bine, poate ceva din programa școlară de chimie, dar cuvântul „metan” clipește periodic în mass-media... Ce știm despre gazul natural, în afară de proprietățile sale explozive? Ce alte utilizări sunt pentru gazul natural în afară de gătitul și încălzirea clădirilor rezidențiale despre care știm cu toții? Ce este nou în lumea consumului de energie și a securității energetice?

Proprietăți de bază

Pentru început, binecunoscuta frază despre mirosul de gaz într-un apartament sau pe stradă nu este în întregime corectă. Cel care ne este servit în apartamentele noastre pentru gătit sau pentru încălzirea apei nu are nici gust, nici miros. Ceea ce simțim nu este altceva decât un aditiv special necesar pentru a detecta scurgerile de gaz. Acesta este așa-numitul odorant, se adaugă la stațiile special echipate în următoarele proporții: 16 mg la mia de metri cubi de gaz.

Componenta principală a gazelor naturale este, desigur, metanul. Conținutul său în amestecul de gaze este de aproximativ 89-95%, componentele rămase sunt butan, propan, hidrogen sulfurat și așa-numitele impurități - praf și componente incombustibile, oxigen și azot. Procentul de conținut de metan depinde de tipul câmpului.

Energia gazelor naturale eliberată în timpul arderii unui metru cub de combustibil se numește căldură de ardere. Această valoare este una dintre cele inițiale în toate problemele de proiectare a instalațiilor de gaze, iar valori diferite sunt luate ca bază în diferite țări. În Rusia, calculul se bazează pe cea mai scăzută căldură de ardere, în țările occidentale, precum Franța și Marea Britanie, pe cea mai mare.

Când vine vorba de explozivitatea gazelor naturale, merită menționat concepte precum limitele de explozie și concentrațiile periculoase. Gazul explodează atunci când concentrația sa în cameră este de la 5 la 15% din volum. Dacă concentrația este mai mică, gazul nu arde, dacă concentrația este mai mare de 15%, atunci amestecul gaz-aer arde cu alimentare suplimentară cu aer. Concentrația periculoasă este de obicei numită 1/5 din limita inferioară de explozie, adică 1%.

Bazele tipurilor și aplicațiilor gazelor naturale

Butanul și propanul sunt folosiți ca combustibili pentru vehicule (gaz lichefiat). Propanul este, de asemenea, folosit pentru a alimenta brichete. Etanul este rar folosit ca combustibil, deoarece este o materie primă pentru producția de polietilenă. Acetilena este extrem de inflamabilă și este folosită la sudarea și tăierea metalelor. Am discutat deja despre folosirea gazului natural, sau mai precis, a metanului, acesta este folosit ca combustibil combustibil în sobe, coloane și cazane.

Tipuri de gaze naturale produse

După tipurile de gaze produse, câmpurile sunt împărțite în gaze sau asociate. Principala diferență dintre cele două este procentul de hidrocarburi. În zăcămintele de gaze, conținutul de metan este de aproximativ 80-90%, în asociat, sau, așa cum sunt denumite și „petrol”, conținutul acestuia nu este mai mare de 50%. Restul de 50% este ulei separat de gaz. Unul dintre cele mai mari dezavantaje ale gazului din domeniul asociat este curățarea obligatorie a acestuia de diverse impurități. Producția de gaze naturale este asociată și cu extracția heliului. Astfel de depozite sunt destul de rare; heliul este considerat gazul optim pentru răcirea reactoarelor nucleare. Sulful eliberat din hidrogenul sulfurat extras ca amestec de gaze naturale este, de asemenea, utilizat în scopuri industriale.

Instrumentul principal în producția de gaze naturale este o instalație de foraj. Acesta este un turn cu patru picioare cu o înălțime de aproximativ 20-30 de metri. O țeavă cu un burghiu la capăt este suspendată de ea. Această țeavă crește pe măsură ce adâncimea puțului crește; în timpul forajului, se adaugă în puț un fluid special pentru ca rocile care urmează să fie distruse să nu o înfunde.

Acest fluid este furnizat folosind pompe speciale. Desigur, costul gazelor naturale include costurile de exploatare și construcție a puțurilor de producere a gazelor. De la 40 la 60% din costul principal sunt costurile pentru acest lucru.

Cum ajunge gazul la noi?

Așadar, după părăsirea locului de producție, gazul natural purificat intră în prima stație de compresoare, sau, cum se mai spune, în cea de cap. Este situat cel mai adesea în imediata apropiere a câmpului. Acolo, prin intermediul unor instalații, gazul de înaltă presiune intră în conductele principale de gaz. Pentru a menține o anumită presiune, pe conductele principale de gaze sunt instalate stații. Întrucât este interzisă așezarea conductelor cu această categorie de presiune în interiorul orașelor, în fața fiecărui oraș important este instalată o sucursală. Deja, la rândul său, nu crește, ci scade presiunea. O parte din ea este consumată de marii consumatori de gaz - întreprinderi industriale, fabrici, cazane. Și cealaltă parte merge la așa-numita fracturare hidraulică - unde presiunea scade din nou. Unde ne este cel mai familiar și mai ușor de înțeles utilizarea gazelor naturale? Acestea sunt arzătoare de plită.

De cât timp e cu noi?

Utilizarea activă a gazelor naturale datează de la mijlocul secolului al XIX-lea, după inventarea arzătorului pe gaz. Mai mult decât atât, utilizarea inițială a acestuia acum nu ne este pe deplin familiară. La început a fost folosit pentru iluminatul stradal.

În Uniunea Sovietică, până la sfârșitul anilor 30 ai secolului trecut, nu a existat o industrie independentă a gazelor. Câmpurile de gaze au fost descoperite întâmplător, doar în timpul explorării puțurilor de petrol. Utilizarea activă a gazelor naturale a început în timpul Marelui Război Patriotic. Lipsa combustibilului, din cauza pierderii unei părți din câmpurile de cărbune și petrol, a dat un impuls puternic dezvoltării industriei gazelor. După sfârșitul războiului, industria gazelor s-a dezvoltat activ și a devenit treptat una dintre cele mai eficiente energetic.

Nu există alternativă

Poate cea mai bună dovadă a avantajului gazelor naturale ca cea mai convenabilă sursă de energie este performanța Moscovei. Conexiunea la gaz a făcut posibilă economisirea unui milion de metri cubi de lemn de foc, 0,65 milioane de tone de cărbune, 150 de mii de tone de kerosen și aproape la fel zilnic, iar toate acestea au fost înlocuite cu 1 milion de metri cubi. m de gaz. A urmat gazeificarea treptată a întregii țări și căutarea de noi câmpuri. Ulterior, în Siberia au fost găsite rezerve uriașe de gaze, care sunt încă exploatate până în prezent.

Utilizare industrială

Utilizarea gazelor naturale nu se limitează la gătit - deși indirect, este folosită pentru a furniza căldură clădirilor rezidențiale. Majoritatea cazanelor urbane mari din partea europeană a Rusiei folosesc gazul natural ca principal combustibil.

De asemenea, din ce în ce mai des, gazele naturale sunt folosite în industria chimică ca materie primă pentru producerea diverselor substanțe organice. Un număr tot mai mare de giganți ai automobilelor dezvoltă vehicule care utilizează combustibili alternativi, inclusiv hidrogen și gaz natural.

Doar gazul este de vină

Din punct de vedere al mediului, gazele naturale pot fi numite unul dintre cele mai sigure tipuri de combustibili fosili. Cu toate acestea, conectarea gazului la multe sfere ale vieții umane și arderea ulterioară a condus la o creștere a conținutului în atmosferă. În caz contrar, acest proces se numește „efect de seră”. Și acest lucru are un efect extrem de negativ asupra climei planetei noastre. Cu toate acestea, noile tehnologii și niveluri de producție au minimizat recent nivelul emisiilor în atmosferă. Să vă reamintim că gazul este unul dintre cele mai sigure tipuri de combustibil.