Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Что такое природный горючий газ?

Бытует мнение, что газ залегает под землей в пустотах и легко оттуда извлекается, для чего достаточно пробурить скважину. Но в реальности все намного сложнее: газ может находиться внутри пористой породы, может быть растворен в воде, жидких углеводородах, нефти.

Чтобы понять, почему это происходит, достаточно вспомнить, что слово «газ» происходит от греческого «хаос», которое отражает принцип поведения вещества. В газообразном состоянии молекулы движутся хаотически, стремясь равномерно заполнить весь возможный объем. За счет этого они способны проникать и растворяться в других веществах, в том числе и более плотных жидкостях и минералах. Высокое давление и температура значительно усиливают процесс диффузии. Часто именно в виде такого «коктейля» природный газ содержится в недрах.

Но для начала поговорим о том, из чего состоит газ и что он из себя представляет – рассмотрим химический состав и физические свойства природного горючего газа.

Особенности химического состава

Газ, добываемый из недр, который называют «природным», – это смесь различных газов.

По составу он делится на три группы компонентов:

  • горючие – углеводороды;
  • негорючие (балласты) – азот, углекислый газ, кислород, гелий, пары воды;
  • вредные примеси – сероводород и меркаптаны.

Первая и главная группа представляет собой набор углеводородов метанового ряда (гомологов) с количеством атомов углерода от 1 до 5. Наибольший процент в смеси составляет метан (от 70 до 98 %), имеющий один атом углерода. Содержание остальных газов (этана, пропана, бутана, пентана) колеблется от единиц до десятых долей процента.

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Кроме углеводородов в смеси могут присутствовать негорючие вещества в небольших количествах: сероводород, азот, углекислый газ, оксид углерода, водород и другие. Но, в зависимости от месторождения, пропорции углеводородов, как и состав других газов, могут значительно колебаться.

Физические свойства газа

По физическим свойствам метан СН4не имеет цвета и запаха, очень горюч. При концентрациях в воздухе более 4,5% – взрывоопасен. Это его свойство, в сочетании с отсутствием запаха, представляет большую угрозу и проблему. Особенно в шахтах, так как метан абсорбируется углем.

О причинах взрыва газа в бытовых условиях мы писали в этом материале.

Для придания газу запаха, с целью обнаружения его утечек, перед транспортировкой в него добавляют специальные вещества с неприятным запахом – одоранты. Чаще всего, это серосодержащие соединения – этантиол или этилмеркаптан. Долю примеси подбирают таким образом, чтобы была ощутима утечка при концентрации газа в 1%.

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Запах газа

Что интересно, ни один из названных газов не имеет ни цвета, ни запаха. Характерный неприятный запах, с которым в быту сталкивался практически каждый человек, придается газу искусственно и называется одорацией. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения. Человек может уловить запах одного из самых распространенных одорантов — этантиола — даже если одна часть этого вещества придется на 50 миллионов частей воздуха. Именно благодаря одорации можно легко устанавливать утечки газа.

Роль газа в современном мире

В современной экономике ведущую роль играют энергетические ресурсы. Показателем развития экономики каждого государства является уровень потребления им энергоресурсов

О их важности говорит то, что более 70 % добываемых полезных ископаемых относятся к категории энергоресурсов. Одним из важнейших видов энергоресурсов является природный газ. В настоящее время объем газа в энергетическом балансе планеты составляет около 25 %, а к 2050 году он увеличится до 30 %

В настоящее время объем газа в энергетическом балансе планеты составляет около 25 %, а к 2050 году он увеличится до 30 %.

Крупнейшими потребителями газа являются США (646 млрд м³, 2009 г.) и Россия (389,7 млрд м³). Их потребление газа составляет соответственно 22 % и 13,3 % от мирового потребления газа.

Поскольку роль такого энергоресурса, как газ, в мировой экономике очень велика, то большое значение имеют и страны – импортеры газа. Для оценок импорта газа можно воспользоваться последним статистическим сборником компании British Petroleum, выпущенным в середине прошлого года.

В соответствии с этим документом на первом месте по добыче природного газа находятся США, которые добывают 687,6 млрд м³, что составляет 20,5 % всего добытого в мире газа.

На втором месте – Россия с 604,8 млрд м³ (17,8 %).

Необходимо отметить, что выход США на первое место по производству газа связан с разработкой в этой стране технологии сланцевого газа. Эта технология включает закачивание в пробуренную на глубине от 500 до 3 000 м скважину, проходящую через слой сланца, водного раствора под большим давлением. В результате этого происходит гидравлический разрыв пласта и образуются трещины, по которым газ поступает в скважину. Себестоимость такого газа довольно высока, поэтому при низких ценах на газ они становятся нерентабельными.

Транспортировка

Подготовка газа к транспортировке

Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.

Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.

В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).

Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.

Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.

Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.

Газопровод

Основным видом транспортировки природного газа является его прокачка по трубопроводу.

Стандартный диаметр трубы магистрального газопровода составляет 1,42 м. Газ в трубопроводе прокачивается под давлением 75 атм. По мере продвижения по трубе, газ, за счет преодоления сил трения, постепенно теряет энергию, которая рассеивается в виде тепла. В связи с этим, через определенные промежутки на газопроводе сооружаются специальные компрессорные станции подкачки. На них газ дожимается до необходимого давления и охлаждается.

Для доставки непосредственно до потребителя от магистрального газопровода отводят трубы меньшего диаметра — газораспределительные сети.

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Газопровод

Транспортировка СПГ

Что делать с труднодоступными районами, находящимися вдали от основных магистральных газопроводов? В такие районы газ транспортируется в сжиженном состоянии (сжиженный природный газ, СПГ) в специальных криогенных емкостях по морю, и по суше.

По морю сжиженный газ перевозится на газовозах (СПГ-танкерах), судах оборудованных изотермическими емкостями.

СПГ перевозят также и сухопутным транспортом, как железнодорожным, так и автомобильными. Для этого используются специальных цистерны с двойными стенками, способными поддерживать необходимую температуру определенное время.

Общие сведения о природном газе. Обзор природного газа.

Природный газ – общая информация

Природный газ, он же газ натуральный  – это наиболее экологически чистый и экономически эффективный энергоноситель современности, не имеющей ни цвета, ни запаха. Характерный аромат бытового газа придается ему искусственно с целью возможности предотвращения его утечки и дальнейших неприятных последствий, связанных с взрывоопасностью данного вещества. Операция по введению в газ пахучих веществ называется одоризацией, а вводимое вещество – одорантом — В РФ это тиолы, в частности, этантиол = этилмеркаптан, часто просто «меркаптан».

Две основные концепции происхождения – биогенная и минеральная – утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли:

  • Минеральная теория. Образование полезных ископаемых в пластах горных пород – часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые залежи.
  • Биогенная теория. Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе – в природный газ.
Популярные статьи  Замена газового шланга своими руками: правила проведения монтажных работ

Природный газ может существовать:

  • в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород,
  • в виде газовых шапок (над нефтью),
  • в растворенном или кристаллическом виде,
  • а также природный газ может находиться в виде газогидратов (гидраты природных газов – это газовые гидраты или клатраты – кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа).

Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива и сырья:

  • стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива; производительность труда при его добыче выше, чем при добыче нефти и угля;
  • при газовом отоплении городов и населенных пунктов гораздо меньше загрязняется воздушный бассейн;
  • при работе на природном газе обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, достигаются высокие КПД;
  • высокие температуры в процессе горения (более 2000°С) и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива.

Химический состав (подробнее про природный газ — тут)

Химический состав природного газа достаточно прост. Основную часть этого вида газа составляет метан (CH4) – простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода), его доля в среднем 92%.

В зависимости от содержания метана выделяются две основные группы природного газа:

  • Природный газ группы H (Н–газ, т.е. высококалорийный газ) в связи с высоким содержанием метана (от 87% до 99%) является самым высококачественным. Российский природный газ относится к группе Н и отличается высокой теплотворной способностью. Ввиду высокого содержания метана (~ 98%) он является самым высококачественным природным газом мира.
  • Природный газ группы L (L–газ, т.е. низкокалорийный газ) – это природный газ с менее высоким содержанием метана – от 80% до 87%. Если требования по качеству не выполняются (11,1 кВт-ч/куб.м), то часто газ нельзя поставлять непосредственно конечному потребителю без дополнительной переработки.

Помимо метана в состав природного газа могут входить более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси

В то же время важно, что состав природного газа не постоянен и меняется от месторождения к месторождению

Физические свойства (подробнее про природный газ — тут)

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):

  • Плотность: от 0,7 до 1,0 кг/м3 (сухой газообразный, при нормальных условиях) либо 400 кг/м3 (жидкий).
  • Температура возгорания: t = 650°C.
  • Теплота сгорания одного м3 природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28-46 МДж, или 6,7-11,0 Мкал.
  • Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
  • Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Газодобывающая промышленность Российской Федерации: истоки и развитие

Начало промышленной добыче газа в России было положено в 1906 году. Именно тогда были открыты первые скважины, располагавшиеся неподалёку от Дербента

Вплоть до середины ХХ века газодобывающая сфера значительно уступала нефтедобывающей в плане важности для отечественной экономики. Впрочем, активно развивающаяся промышленность и увеличение объёмов экспорта топлива вынудили специалистов найти новые газоносные районы, которые в итоге были обнаружены в Западной Сибири

Огромным прорывом для развития отечественного газового сектора стали заключённые в 1970-х годах договорённости СССР с ФРГ, благодаря которым удалось в кратчайшие сроки модернизировать и усилить советскую газодобычу. В 1980-х годах добычу газа в стране преследовали кризисные явления, преодолеть которые получилось лишь десятилетие спустя. Именно тогда на арену вышло акционерное общество «Газпром» – крупнейший игрок на российском и мировом рынках газодобычи. Именно с ним и связан современный период в отечественной газовой сфере.

Физико-химические свойства природного газа

Чтобы указать подобные параметры в точности, следует знать, каков именно состав газовой смеси. Ведь если в ней преобладает в основном метан (до 97%), то характеристики можно приводить, ориентируясь именно на него.

Если же неорганических компонентов или тяжелых углеводородов в избытке (до нескольких процентов), тогда физико-химические свойства природного газа резко меняются.

Поэтому можно указать лишь приблизительные граничные показатели по физическим характеристикам.

  1. Температура самовозгорания — 650-700С.
  2. Октановое число — 120-130.
  3. Не имеет цвета, вкуса и запаха.
  4. Легче воздуха почти в 2 раза, легко концентрируется в верхних слоях помещения.
  5. Плотность в виде обычного состояния (газа) — 0,68-0,85 кг/м3.
  6. При стандартных условиях всегда находиться в газообразном агрегатном состоянии.
  7. При смешении с воздухом в объемах от 5-15 % является взрывоопасным.
  8. Теплота сгорания — около 46 МДж/м3.

Кроме этого, следует отметить и химическую сторону параметров природного газа.

  1. Является сильно горючим веществом, способен самовоспламеняться при подаче искры и без нее при определенной температуре.
  2. Так как основной компонент — метан, то обладает всеми его химическими свойствами.
  3. Вступает в реакции замещения, дегидрирования, пиролиза, подвергается рефракции.
  4. Сжимается и сжижается при низких температурах и повышенном давлении.

Очевидно, что подобные физико-химические свойства природного газа определяют широкий спектр его использования в промышленности.

Особенности применения

  1. Воздействие на окружающую среду:  все еще может оказывать воздействие на окружающую среду, хотя он гораздо более экологичен, чем нефть и уголь.
  2. Горючий: природный газ содержит метан и является горючим и легко взрывоопасным при неправильном обращении. При утечке газ может накапливаться внутри помещения или сооружения. Когда этот газ воспламеняется, он вызывает взрыв. Степень тяжести взрыва зависит от величины утечки. Природный газ токсичен при вдыхании, что может привести к серьезному риску для здоровья или даже смерти.
  3. Безопасность: в трубопроводе к газу добавляется одорант с запахом тухлого яйца, поэтому могут быть обнаружены утечки. Дома, использующие природный газ, должны быть оборудованы детектором газа. Использование природного газа является одной из наиболее распространенных причин смерти от угарного газа каждый год. Как только бесцветный и непахучий газ выпущен, жертвы могут задохнуться без предупреждения.

Жизнь без доступа к энергии является просто трудной. Самые обыденные задачи, такие как подогрев воды для  приготовления еды, может потребовать труда весь день. Иногда труд по добыче энергии может быть физически изнурительным, в некоторых случаях опасным и часто с печальными последствиями для здоровья.

Более одного миллиарда людей во всем мире сталкиваются с энергетической бедностью и это может служить общей целью, которая выходит за пределы политических, культурных и региональных причин.

Основным применением природного газа является получение тепла и электричества через газовые электростанции.

Считается, что повсеместное применение природного газа значительно облегчит жизнь людей.

Месторождения и запасы в разных географических областях

Наша страна является обладателем крупнейших месторождений голубого топлива. Далее, следуют США, Казахстан, азиатские государства бывшего СССР – Азербайджан, Узбекистан и державы Персидского Залива. Разработка месторождений осуществляется по всему земному шару. Кроме залежей на суше, активная добыча происходит и в мировом океане.

Уренгой. Это крупнейшее месторождение в России, второе по объему запасов в мире.

Находка. А также располагается в Ямало-Ненецком АО. Его разработка началась в 2004г. Объем залежей в нем оценивается около 275 миллиардов кубов.

Ангаро-Ленское – на территории Иркутской области. Результаты оценки утверждают скопление там до 1,4 триллиона кубов.

Ковыктинское – в этой же области. В связи с тем, что это месторождение расположено в зоне вечной мерзлоты, оно наиболее трудоемко в разработке. Объем залежей составляет около 2 триллионов куб. м газа и до 120 миллионов кубов конденсата в жидком состоянии.

Штокманское. Располагается недалеко от Мурманска. По предварительной оценке, там находится до 3,8 триллиона кубов. Это месторождение еще не взято в разработку по причине глубокого залегания газа.

Популярные статьи  Какой выбрать тепловизор: ТОП-13 популярных моделей тепловизоров

Монополистом по части разработки газовых месторождений в нашей стране является Газпром. На его долю приходится добыча около 74% всех отечественных запасов и 20% мировых. К задачам Госпрома, кроме непосредственных функций, относится газификация государства.

Общие сведения о природном газе. Обзор природного газа.

Природный газ – общая информация

Природный газ, он же газ натуральный  – это наиболее экологически чистый и экономически эффективный энергоноситель современности, не имеющей ни цвета, ни запаха. Характерный аромат бытового газа придается ему искусственно с целью возможности предотвращения его утечки и дальнейших неприятных последствий, связанных с взрывоопасностью данного вещества. Операция по введению в газ пахучих веществ называется одоризацией, а вводимое вещество – одорантом — В РФ это тиолы, в частности, этантиол = этилмеркаптан, часто просто «меркаптан».

Две основные концепции происхождения – биогенная и минеральная – утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли:

  • Минеральная теория. Образование полезных ископаемых в пластах горных пород – часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые залежи.
  • Биогенная теория. Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе – в природный газ.

Природный газ может существовать:

  • в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород,
  • в виде газовых шапок (над нефтью),
  • в растворенном или кристаллическом виде,
  • а также природный газ может находиться в виде газогидратов (гидраты природных газов – это газовые гидраты или клатраты – кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа).

Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива и сырья:

  • стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива; производительность труда при его добыче выше, чем при добыче нефти и угля;
  • при газовом отоплении городов и населенных пунктов гораздо меньше загрязняется воздушный бассейн;
  • при работе на природном газе обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, достигаются высокие КПД;
  • высокие температуры в процессе горения (более 2000°С) и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива.

Химический состав (подробнее про природный газ — тут)

Химический состав природного газа достаточно прост. Основную часть этого вида газа составляет метан (CH4) – простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода), его доля в среднем 92%.

В зависимости от содержания метана выделяются две основные группы природного газа:

  • Природный газ группы H (Н–газ, т.е. высококалорийный газ) в связи с высоким содержанием метана (от 87% до 99%) является самым высококачественным. Российский природный газ относится к группе Н и отличается высокой теплотворной способностью. Ввиду высокого содержания метана (~ 98%) он является самым высококачественным природным газом мира.
  • Природный газ группы L (L–газ, т.е. низкокалорийный газ) – это природный газ с менее высоким содержанием метана – от 80% до 87%. Если требования по качеству не выполняются (11,1 кВт-ч/куб.м), то часто газ нельзя поставлять непосредственно конечному потребителю без дополнительной переработки.

Помимо метана в состав природного газа могут входить более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси

В то же время важно, что состав природного газа не постоянен и меняется от месторождения к месторождению

Физические свойства (подробнее про природный газ — тут)

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):

  • Плотность: от 0,7 до 1,0 кг/м3 (сухой газообразный, при нормальных условиях) либо 400 кг/м3 (жидкий).
  • Температура возгорания: t = 650°C.
  • Теплота сгорания одного м3 природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28-46 МДж, или 6,7-11,0 Мкал.
  • Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
  • Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Россия – газовый гигант

Добыча газа в России сосредоточена преимущественно в Западной Сибири, на Дальнем Востоке, в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Ядром промышленно-энергетического комплекса страны по праву считают Ямбургское и Уренгойское месторождения. В них сосредоточено 9,4 трлн кубометров газа. В Заполярном месторождении находится 4,4, трлн м³ этого полезного ископаемого, а в Медвежьем – 1,6. На базе этих уникальных нефтегазовых запасов и был создан Западно-Сибирский программно-целевой территориально-производственный комплекс. Таким образом, по запасам природного газа Россия занимает одно из первых мест в мире.

Процесс добычи голубого топлива

После определения выгодного месторождения полезного ископаемого и вычисления примерных объемов его добычи начинается процесс извлечения. Производится бурение скважин на нужную глубину, ту, на которой проходит слой добываемого материала. Чтобы давление голубого топлива распределялось равномерно, бурение производят особым способом – телескопическим (поэтапным, с периодическим уменьшением диаметра бурения).

Скважину укрепляют специальными обсадными трубами и заливают цементным раствором. Чтобы давление было равномерным, бурят сразу две-три скважины, а поднимается газ естественным путем, по законам физики. После этого добытый продукт подвергается очистке, чтобы отделить его от ненужных примесей.

Добыча с использованием угольных шахт

Существует одна из форм природного газа – метан угольных пластов. О нем известно давно – это большая проблема шахтеров, из-за угольного метана в шахтах часто происходят взрывы, вызывающие обвалы пород. Концентрация метана возрастает с глубиной шахты, поэтому с глубиной прохода увеличивается риск аварии.

Находится метан в нескольких видах: свободном, растворенном и абсорбированном. Взрывоопасным он становится после того, как смешается с воздухом и угольной пылью, поэтому его стараются отвести от угольных пластов, тем самым обезопасив шахтеров. Чтобы зря не терять «отходы» угольного производства, отведенный газ научились применять с большой пользой.

У дегазации (процесса отвода метана) есть два способа: активный и пассивный. Пассивная дегазация – это когда место выделения газа изолируют от шахты, а потом выводят наружу либо, если это невозможно, потоком воздуха разбавляют его до безопасной консистенции. Активная дегазация (основной способ получения метана) происходит специальными вакуумными насосами (искрозащищенными) по вентиляционным каналам, выводят его в накопительные резервуары.

Метод гидроразрыва

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) – один из способов сделать газовую скважину более выгодной, он является основной частью так называемого «метода Фрекинга». ГРП основан на создании специальной трещины в пласте с целью сделать его более эффективным, обеспечить дополнительный приток необходимого флюида (в данном случае – природного газа).

Специальным оборудованием под давлением в скважину подается вода, песок и необходимые химикаты. Эта смесь создает трещины в породе и оживляет те скважины, которые уже не могут работать в обычном режиме. Рабочей жидкостью (химией) выступает специальная смесь, состоящая из высокомолекулярных полимеров.

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Гидравлический разрыв пласта

Особенности подводной добычи

Но не только земля обладает несметными запасами природного газа, моря и океаны также переполнены столь ценным ресурсом. Морская добыча данного полезного ископаемого имеет свои особенности, здесь требуется особое оборудование – специальные буровые платформы гравитационного типа. Они громадные, тяжелые и приспособлены для длительного проживания буровой команды. Стоят они на крепком бетонном основании и устойчивы к большим волнам. В основание платформы встроены буровые установки, также имеются специальные резервуары для добытого газа, а с сушей платформы соединяют трубопроводы.

Природный газ: общая характеристика состава

Данным соединением принято в химии обозначать метан, имеющий формулу СН4. Однако, это не совсем верно. Ведь природный газ — полезные ископаемые продукты нашей Земли. И он не может быть абсолютно чистым. Это химическая смесь множества газообразных продуктов. Среди них можно четко обозначить органическую составляющую и неорганическую.

К первым относятся такие низкомолекулярные газы, как:

  • метан;
  • бутан;
  • пропан.

Ко вторым более разнообразные продукты:

  • примеси сероводорода;
  • водорода;
  • гелия;
  • азота;
  • углекислого газа.

Поэтому свойства данного вещества не могут определяться лишь одним главенствующим в составе алканом. На них сильное влияние оказывают и примеси. Однако происхождение природного газа людям, работающим с ним, хорошо известно. Поэтому и методы очистки для использования уже давно разработаны и введены в широкий обиход.

Популярные статьи  Фундамент

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Результаты переработки

Полученное вещество после переработки используется не только как источник энергии. Выделяются следующие продукты переработки нефти и газа:

  • аммиак – необходим для производства удобрений, полимеров, растворителя, нашатырного спирта; бесцветен, присутствует сильный специфический запах;
  • анилин – основа для создания красок, полиуретана, каучука; бесцветная жидкость с резким запахом, плохая растворимость в воде;
  • гелий – применяется для высоких технологий при изготовлении медицинских изделий и ядерных реакторов, спутников; необходим геологам, так как они с помощью гелиевой съемки определяют глубинные разломы на поверхности земной коры, нет цвета, вкуса и запаха;
  • метанол – используется как растворитель и топливный элемент, жидкость без цвета, но присутствует запах этилового спирта; принимать внутрь смертельно опасно;
  • уксусная кислота – нужна при изготовлении текстильной продукции, не в сильной концентрации для кулинарии, применяется как растворитель, присутствует резкий запах и кислый вкус;
  • формальдегид – применяется в производстве строительных материалов, фенопластов, хорошо работает в качестве антисептика, консерванта для косметических средств, бесцветен, нет резкого запаха;
  • этан – из него изготавливаются изделия из пластмассы, необходим для получения соединения этилена; нет цвета, вкуса и запаха.

Продукты переработки природного газа являются востребованным сырьем во многих отраслях промышленности. Главное – использовать их исключительно в своих областях применения.

Природный газ – ценное минеральное образование из недр Земли. Используется как необходимый источник тепловой энергии. Некоторые его производные применяются во многих отраслях промышленности. После извлечения обязательно проходит процесс переработки природного газа для очищения его от ненужных примесей.

Классификация и свойства

Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

  1. Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
  2. Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
  3. Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.

Природный газ считается смешанным составом, в котором присутствуют несколько подвидов вещества. Именно по этой причине нет точной формулы компонента. Главным является метан, которого содержится более 90%. Он наиболее устойчив к температуре. Легче воздуха и малорастворим в воде. При горении на открытом воздухе образуется пламя голубого цвета. Мощнейший взрыв происходит в том случае, если соединить метан с воздухом в пропорции 1:10. Если человек вдыхает большую концентрацию этого элемента, то его здоровью может быть нанесён вред.

Применяют его как сырьё и промышленное топливо. Также его активно используют, чтобы получить нитрометан, муравьиную кислоту, фреоны и водород. При распаде углеводородных связей под влиянием тока и температур получается применяемый в промышленности ацетилен. При окислении аммиака с метаном образуется синильная кислота.

В составе природного газа имеет такой список компонентов:

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

  1. Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
  2. Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
  3. Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
  4. Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
  5. Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой.
  6. Сероводород является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
  7. Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
  8. Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).

Физические свойства природного ископаемого следующие: температура самовозгорания составляет 650 градусов по шкале Цельсия, плотность природного газа — 0,68−0,85 (в газообразном состоянии) и 400 кг/м3 (жидкий). При смешении с воздухом взрывоопасными считаются концентрации 4,4−17%. Октановое число ископаемого составляет 120−130. Рассчитывают его исходя из соотношения легковоспламеняющихся компонентов к трудно окисляющимся при сжатии. Теплотворность приблизительно равна 12 тысячам калорий на 1 метр кубический. Теплопроводность газа и нефти одинаковая.

При добавлении воздуха природный источник может быстро воспламеняться. В бытовых условиях он поднимается к потолку. Именно оттуда и начинается возгорание. Связано это с лёгкостью метана. А вот воздух примерно в 2 раза тяжелее этого элемента.

Колошниковый газ

Колошниковый газ – это побочный продукт доменных печей, восстановленный на выходе из печи.

Вместе с газом из доменной печи выносится значительное количество пыли, содержание которой при плавке на подготовленной руде составляет 30-40 г/м3, а при применении пылеватых руд достигает 50-100 г/м3. Применение в качестве топлива газа, загрязненного пылью, для многих современных горелок и агрегатов недопустимо. Поэтому газ очищают от пыли до остаточной концентрации 0,01-0,02 г/м3.

Газ подвергают последовательно грубой, полутонкой и тонкой очистке. При грубой очистке пыль осаждают в результате увеличения объема газа и снижения его скорости, когда газ переходит из меньшего сечения в большее. Это происходит в пылеуловителях с радиальным подводом газа и циклонах с тангенциальным подводом газа. В этих пылеуловителях осаждается до 80 % всей пыли и содержание пыли уменьшается до 1-4 г/м3.

Рис. 6. Колошниковый газ горит

Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Рис. 7. Колошниковый газ в структурной схеме плавки чугуна

Полутонкую очистку газа обычно осуществляют в мокрых пылеуловителях, например в скрубберах, в которых газ проходит через деревянные насадки, а навстречу ему движется поток воды, разбрызгиваемой форсунками. Пыль захватывается водой и уносится вместе с ней. Производительность скрубберов составляет более 25 тыс. м3 газа в час при расходе воды до 0,0027 м3/м3 газа. Степень очистки при работе печей на низком давлении – около 0,5 г/м3, а при высоком давлении достигает 0,05 г/м3.

Тонкую очистку газа осуществляют чаще всего по мокрому способу в электрофильтрах или дезинтеграторах и иногда сухим способом в фильтрах из тканей или синтетических материалов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: