Właściwości fizyczne i chemiczne gazu ziemnego. Produkcja i wykorzystanie gazu ziemnego

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 05:38

Stan gazowy substancji jest najczęstszy w porównaniu z innymi parametrami agregatów związków. Rzeczywiście, w tym stanie są:

• gwiazdy;
• przestrzeń międzygwiezdna;
• planety;
• atmosfera;
• kosmos jako całość.

Głównymi właściwościami wyróżniającymi gazy są słabe oddziaływania międzycząsteczkowe w sieci krystalicznej, dzięki którym ujawniają się wszystkie główne cechy tych substancji. Na pewno jest dużo gazów. Jednak rozważymy najważniejszą i trzecią najczęstszą na naszej planecie - naturalną.

Skład gazu ziemnego

Jeśli scharakteryzujemy skład jakościowy gazu ziemnego, to musimy od razu rozróżnić składniki dwóch grup: organicznej i nieorganicznej. Ponieważ chociaż powszechnie uważa się, że składa się z metanu, nie jest to do końca prawdą.

Składniki organiczne obejmują:

• metan - CH₄;
• propan - C₃H₈;
• butan - С₄Н₁₀;
• etan - C₂N₄;
• cięższewęglowodory zawierające więcej niż pięć atomów węgla.

Składniki nieorganiczne obejmują następujące związki:

• wodór (w małych ilościach) - H₂;
• dwutlenek węgla - CO₂;
• hel - Nie;
• azot - N₂;
• siarkowodór - H₂S.

Jaki dokładnie będzie skład danej mieszanki, zależy od źródła, czyli od złoża. Te same powody wyjaśniają różne właściwości fizyczne i chemiczne gazu ziemnego. Jednak każdy z nich jest wydobywany i każdy ma również wartość. Tyle, że jakiś rodzaj jest używany jako paliwo, a nasycony obcymi zanieczyszczeniami jest zbyt tłusty używany w przemyśle chemicznym do syntezy związków.

Właściwości fizyczne i chemiczne gazu ziemnego

Aby dokładnie określić takie parametry, należy wiedzieć, jaki dokładnie jest skład mieszanki gazowej. W końcu, jeśli dominuje w nim metan (do 97%), to można podać charakterystykę, skupiając się na nim.

Jeśli występuje nadmiar składników nieorganicznych lub ciężkich węglowodorów (do kilku procent), wówczas właściwości fizyczne i chemiczne gazu ziemnego zmieniają się dramatycznie.

Dlatego można określić tylko przybliżone ograniczenia fizyczne.

1. Temperatura samozapłonu - 650-700⁰C.
2. Liczba oktanowa - 120-130.
3. Brak koloru, smaku i zapachu.
4. Lżejszy od powietrza prawie 2 razy, łatwo skoncentrowany w górnych warstwach pomieszczenia.
5. Gęstość w postaci stanu normalnego (gaz) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. W standardowych warunkach zawsze przebywaj w stanie skupienia gazowego.
7. Po zmieszaniu z powietrzem w objętości 5-15% jest wybuchowy.
8. Ciepło spalania wynosi około 46 MJ/m³.

Ponadto należy również zwrócić uwagę na chemiczną stronę parametrów gazu ziemnego.

1. Jest to wysoce łatwopalna substancja, zdolna do samozapłonu z iskrą lub bez niej w określonej temperaturze.
2. Ponieważ głównym składnikiem jest metan, ma on wszystkie swoje właściwości chemiczne.
3. Wejdź w substytucję, odwodornienie, pirolizę, reakcje refrakcji.
4. Skompresuje i upłynnia w niskich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem.

Oczywiście takie właściwości fizyczne i chemiczne gazu ziemnego determinują szeroki zakres jego wykorzystania w przemyśle.

Specjalna właściwość gazu ziemnego

Specjalną właściwością omawianego związku jest zdolność do tworzenia osadów hydratów gazu, to znaczy pozostawania w stanie stałym. Struktury te reprezentują objętości gazu ziemnego pochłonięte przez cząsteczki wody z formacji w stosunku 1/220. Dlatego takie złoża są niezwykle bogatymi skałami. Miejsca ich koncentracji w przyrodzie:

• głębokie dolne warstwy oceanów;
• nagromadzenie wiecznej zmarzliny.

Warunki bytowania - ciśnienie hydrodynamiczne i niskie temperatury.

Pola gazu ziemnego

Jeśli mówimy o zawartości naturalnejgaz w naturze, możliwe jest zidentyfikowanie głównych miejsc koncentracji:

1. To skała osadowa, minerał, który był formowany przez wiele tysiącleci w wyniku beztlenowego rozpadu materii organicznej w głębokich warstwach skorupy ziemskiej.
2. Rozpuszcza się w wodach gruntowych.
3. Zawiera w oleju, tworząc na nim korek oleju i gazu.
4. Występuje w postaci hydratów gazowych w warstwach dna morskiego i punktach Dalekiej Północy.

Jeśli określimy rozmieszczenie złóż gazowych terytorialnie, to liderami są następujące kraje:

• Rosja.
• Kraje Zatoki Perskiej.
• USA.
• Kanada.
• Iran.
• Kazachstan.
• Azerbejdżan.
• Uzbekistan.
• Norwegia.
• Turkmenistan.
• Holandia.

Produkcja na świecie wynosi rocznie około 3643 miliardów m³ rocznie. Spośród nich tylko Rosja stanowi 673,46 mld m³.

Temperatura gazu ziemnego, w której spala się, wynosi 650 ⁰C. Oznacza to, że jest to wskaźnik, przy którym jest zdolny do samozapłonu. W takim przypadku uwalniana jest większa ilość energii cieplnej niż podczas spalania jakiegokolwiek innego rodzaju paliwa. Oczywiście nie mogło to wpłynąć na obszary zastosowania tej substancji.

Dlatego wiele krajów, które nie mają rezerw gazu ziemnego, jest zmuszonych do jego importu z innych państw. Transport odbywa się na kilka sposobów:

• przez rurociąg w stanie gazowym;
• w zbiornikach drogą morską - w postaci płynnej;
• wcysterny kolejowe - skroplone.

Każda ścieżka ma swoje wady i zalety. W szczególności opcje morskie i kolejowe są bezpieczniejsze, ponieważ aktywność chemiczna skroplonego gazu w chłodzonych butlach jest znacznie niższa niż w stanie gazowym. Rurociąg zwiększa odległość przesyłu i jego objętości, dodatkowo ta metoda jest opłacalna ekonomicznie.

Metan w gazie ziemnym

Gaz metanowy jest głównym składnikiem surowca naturalnej mieszanki. Jego zawartość waha się od 70-98%. Sam w sobie jest to trzeci najczęściej występujący gaz na planecie, który jest częścią ropy naftowej, przestrzeni międzygwiazdowej i atmosfery innych planet.

Z punktu widzenia chemii metan to nasycony węglowodór należący do szeregu nasyconych związków alifatycznych. Pierwszy przedstawiciel alkanów lub parafin. Jego aktywność chemiczna jest niska, jest dość spokojna. Reaktywne:

• wymiana;
• całkowite utlenianie;
• konwersje.

Płonie się bezbarwnym płomieniem niepalącym, nie ma zapachu.

Rodzaje gazu ziemnego

Istnieją trzy główne rodzaje omawianej substancji.

1. Suchy gaz ziemny to taki, w którym występuje ponad 97% metanu. Oznacza to, że zawartość zanieczyszczeń, w tym innych węglowodorów, jest niezwykle niska.
2. Chudy gaz. Jest to nazwa mieszaniny zawierającej niewielką ilość ciężkich węglowodorów.
3. Gęsty gaz ziemny to taki, który jest bogaty w ciężkie węglowodory i składniki nieorganiczne (azot, wodór, hel, argon, dwutlenek węgla, siarkowodór).

Taka koncepcja, jak współczynnik suchości gazu, pozwala ocenić jakość surowców, z których w przyszłości będą wytwarzane produkty. W końcu sam gaz ziemny to tylko baza. Różne branże wymagają różnych produktów, dlatego są one skrupulatnie przetwarzane i dopracowywane w celu spełnienia określonych wymagań.

Jakość produktu

Jakość gazu ziemnego zależy bezpośrednio od składu. Jeśli dominuje metan, to taki produkt będzie najlepszym źródłem paliwa. Jeśli przede wszystkim w składzie węglowodorów tłuszczowych, to dla przemysłu chemicznego takie surowce są najbardziej odpowiednie.

Aby dostarczać gaz ziemny odpowiedniej jakości, istnieją specjalne zakłady chemiczne, w których jest on dokładnie czyszczony i przetwarzany przed dalszą wysyłką do miejsca docelowego. Metody pracy będą zależeć od przeznaczenia produktu.

Tak więc, na przykład, jeśli jest używany do celów domowych, dodaje się do niego specjalne substancje zapachowe, w szczególności merkaptany. Odbywa się to po to, aby gaz zaczął pachnieć, bo wtedy w przypadku wycieku będzie łatwo go wykryć. Wszystkie merkaptany mają silny zapach.

Użycie gazu ziemnego

Zużycie gazu ziemnego przez wiele gałęzi przemysłuprzemysł i obiekty. Na przykład:

• CHP.
• Kotłownie.
• Silniki gazowe.
• Produkcja chemiczna (produkcja tworzyw sztucznych i innych materiałów).
• Paliwo do samochodów.
• Ogrzewanie mieszkań.
• Gotowanie potraw.

Dlatego światowa produkcja tego surowca jest tak wysoka, a import i eksport szacuje się na miliardy dolarów.

Środowisko

Pod względem czystości dla przyrody nie ma lepszego źródła paliwa niż gaz ziemny. Organizacje ekologiczne w pełni popierają jego stosowanie. Jednak w ostatnich latach spalanie gazu ziemnego prowadzi do akumulacji jednego z produktów reakcji - dwutlenku węgla.

A ponieważ należy do gazów cieplarnianych, jego nagromadzenie jest bardzo niebezpieczne dla planety. W związku z tym prowadzonych jest wiele prac, opracowywane są projekty mające na celu ochronę stanu ekologicznego planety przed zbliżającym się efektem cieplarnianym.