Doğal gaz hakkında her şey: bileşimi ve özellikleri, doğal gazın üretimi ve kullanımı

Yüksek enerji verimliliği ve çevre dostu olması nedeniyle doğal gaz, petrolle birlikte büyük önem taşıyor.Yaygın olarak yakıt olarak kullanılır ve aynı zamanda kimya endüstrisi için değerli bir hammadde olarak hizmet eder.

Ve gazın kullanımı günlük ve tanıdık hale gelmesine rağmen, hala karmaşık ve oldukça tehlikeli bir madde olmaya devam ediyor - bir gaz cihazının brülörüne girmek için uzun ve karmaşık bir yoldan geçiyor.

Makalede doğal yanıcı gazla ilgili ana konuları analiz edeceğiz - bileşimi ve özellikleri hakkında konuşacağız, gaz üretimi, nakliyesi ve işlenmesi aşamalarını ve uygulama kapsamını anlatacağız. Hidrokarbon rezervlerinin kökeni hakkındaki modern fikirleri, ilginç gerçekleri ve hipotezleri ele alalım.

Doğal yanıcı gaz nedir?

Gazın yeraltında boşluklarda yattığı ve oradan kolayca çıkarıldığı, bunun için bir kuyu açmanın yeterli olduğu yönünde bir görüş var. Ancak gerçekte her şey çok daha karmaşıktır: Gaz gözenekli bir kayanın içinde olabilir, suda, sıvı hidrokarbonlarda ve yağda çözülebilir.

Bunun neden olduğunu anlamak için “gaz” kelimesinin Yunancadan geldiğini hatırlamak yeterli.kaos", bir maddenin davranış ilkesini yansıtır. Gaz halinde, moleküller kaotik bir şekilde hareket ederek mümkün olan tüm hacmi eşit şekilde doldurmaya çalışırlar. Bu sayede daha yoğun sıvılar ve mineraller de dahil olmak üzere diğer maddelere nüfuz edebilir ve çözünebilirler. Yüksek basınç ve sıcaklık, difüzyon sürecini önemli ölçüde artırır.Çoğu zaman öyle bir "kokteyl" biçimindedir ki, doğal gaz toprak altında bulunur.

Ama önce gazın neyden oluştuğundan ve ne olduğundan bahsedelim - doğal yanıcı gazın kimyasal bileşimine ve fiziksel özelliklerine bakalım.

Kimyasal bileşimin özellikleri

Toprak altından çıkarılan ve “doğal” olarak adlandırılan gaz, farklı gazların karışımıdır.

Bileşimine göre üç bileşen grubuna ayrılır:

• yanıcı – hidrokarbonlar;
• yanıcı değil (balastlar) – nitrojen, karbondioksit, oksijen, helyum, su buharı;
• zararlı safsızlıklar – hidrojen sülfür ve merkaptanlar.

Birinci ve ana grup, karbon atomu sayısı 1'den 5'e kadar olan bir dizi metan hidrokarbondur (homologlar). Karışımdaki en büyük yüzde, bir karbon atomuna sahip olan metandır (% 70 ila 98 arası). Diğer gazların (etan, propan, bütan, pentan) içeriği birimlerden yüzde onda birine kadar değişir.

Tarlalardan çıkarılan gaz, yüksek konsantrasyonda metan ile karakterize edilir. Petrolden elde edilen yan üründe metan oranı çok daha düşük: %30 – 60, homologlar ise daha yüksek: %10 – 20

Karışım, hidrokarbonlara ek olarak küçük miktarlarda yanıcı olmayan maddeler de içerebilir: hidrojen sülfit, nitrojen, karbon dioksit, karbon monoksit, hidrojen ve diğerleri. Ancak alana bağlı olarak, diğer gazların bileşimi gibi hidrokarbonların oranları da önemli ölçüde değişebilir.

Gazın fiziksel özellikleri

Metanın fiziksel özelliklerine göre CH₄ renksiz ve kokusuz, çok yanıcıdır. %4,5'un üzerindeki hava konsantrasyonlarında – patlayıcı. Bu özellik, koku eksikliği ile birleştiğinde büyük bir tehdit ve sorun oluşturmaktadır. Özellikle madenlerde metan kömür tarafından emildiği için.

Ev koşullarındaki gaz patlamalarının nedenlerini yazdık. bu materyal.

Sızıntılarını tespit etmek amacıyla gaza bir koku vermek için, taşımadan önce hoş olmayan bir kokuya sahip özel maddeler - koku maddeleri - eklenir. Çoğu zaman bunlar kükürt içeren bileşiklerdir - etantiol veya etil merkaptan. Safsızlık oranı, %1'lik bir gaz konsantrasyonunda bir sızıntının fark edilebileceği şekilde seçilir.

Mavi yakıtın ana avantajı yüksek özgül yanma ısısıdır - 39 MJ/kg. Bu, zararsız maddelerin açığa çıkmasına neden olur: su ve karbondioksit. Bu aynı zamanda metanın günlük yaşamda kullanılmasına olanak sağlayan önemli bir faktördür.

Dünyanın derinliklerinden gaz nereden geliyor?

İnsanlar gaz kullanmayı 200 yıldan fazla bir süre önce öğrenmiş olsalar da, gazın dünyanın bağırsaklarından nereden geldiği konusunda hala bir fikir birliği yok.

Ana menşe teorileri

Kökeni ile ilgili iki ana teori vardır:

• mineralhidrokarbonların dünyanın daha derin ve daha yoğun katmanlarından gazının alınması ve bunların daha düşük basınçlı bölgelere yükselmesi süreçleriyle gaz oluşumunu açıklayan;
• organik (biyojenik)Buna göre gaz, yüksek basınç, sıcaklık ve hava eksikliği koşulları altında canlı organizma kalıntılarının ayrışmasının bir ürünüdür.

Bir alanda gaz, ayrı bir birikim, bir gaz başlığı, yağ veya su içinde bir çözelti veya gaz hidratlar formunda olabilir. İkinci durumda, birikintiler gaz geçirmez kil katmanları arasındaki gözenekli kayalarda bulunur. Çoğu zaman bu tür kayalar sıkıştırılmış kumtaşı, karbonatlar ve kireçtaşlarıdır.

Konvansiyonel gaz sahalarının payı sadece %0,8'dir. Biraz daha büyük bir yüzde derin, kömür ve kaya gazına düşüyor - %1,4'ten %1,9'a.En yaygın birikinti türleri, yaklaşık olarak eşit oranlarda (her biri %46,9) suda çözünmüş gazlar ve hidratlardır.

Gaz petrolden daha hafif ve su daha ağır olduğundan rezervuardaki minerallerin konumu her zaman aynıdır: Gaz petrolün üstündedir ve su tüm petrol ve gaz sahasını alttan destekler.

Formasyondaki gaz basınç altındadır. Mevduat ne kadar derin olursa, o kadar yüksek olur. Ortalama olarak her 10 metrede bir basınç artışı 0,1 MPa'dır. Anormal derecede yüksek basınca sahip katmanlar var. Örneğin, Urengoy sahasının Achimov yataklarında 3800 ila 4500 m derinlikte 600 atmosfere ve daha yükseğe ulaşır.

İlginç gerçekler ve hipotezler

Çok uzun zaman önce, dünya petrol ve gaz rezervlerinin 21. yüzyılın başında tükenmesi gerektiğine inanılıyordu. Örneğin saygın Amerikalı jeofizikçi Hubbert 1965'te bunun hakkında yazmıştı.

Bugüne kadar birçok ülke gaz üretim hızını artırmaya devam ediyor. Hidrokarbon rezervlerinin tükendiğine dair gerçek bir işaret yok

Jeolojik ve Mineralojik Bilimler Doktoru V.V.'ye göre. Polevanova'ya göre, bu tür yanılgılar, petrol ve gazın organik kökeni teorisinin hala genel olarak kabul edilmesinden ve çoğu bilim adamının zihnine hakim olmasından kaynaklanmaktadır. Yine de D.I. Mendeleev, petrolün inorganik derin kökeni teorisini doğruladı ve daha sonra bu, Kudryavtsev ve V.R. tarafından kanıtlandı. Larin.

Ancak birçok gerçek hidrokarbonların organik kökenine karşı çıkıyor.

Bunlardan bazıları:

• organik maddenin varlığının teorik olarak mümkün bile olmadığı kristalin temellerde 11 km'ye kadar derinliklerde yataklar keşfedilmiştir;
• organik teorinin yardımıyla hidrokarbon rezervlerinin yalnızca %10'u açıklanabilir, geri kalan %90'ı açıklanamaz;
• Cassini uzay sondası 2000 yılında Satürn'ün uydusu Titan'da, Dünya'dakilerden birkaç kat daha büyük, göller biçiminde devasa hidrokarbon kaynakları keşfetti.

Larin tarafından öne sürülen, başlangıçta hidrit bir Dünya hipotezi, hidrokarbonların kökenini, dünyanın derinliklerinde hidrojenin karbonla reaksiyonu ve ardından metanın gazdan arındırılması yoluyla açıklıyor.

Buna göre Jura dönemine ait herhangi bir antik yatak bulunmamaktadır. Petrol ve doğalgazın tamamı 1 ila 15 bin yıl önce oluşmuş olabilir. Seçim ilerledikçe, uzun süredir tükenmiş ve terk edilmiş petrol sahalarında fark edilen rezervler yavaş yavaş doldurulabilir.

Çıkarma ve taşıma nasıl yapılır?

Doğal yanıcı gazın çıkarılması süreci kuyu inşaatı ile başlar. Gaz içeren oluşumun oluşumuna bağlı olarak derinlikleri 7 km'ye ulaşabilir. Sondaj ilerledikçe kuyuya bir boru (mahfaza) indirilir. Boru ile kuyu duvarları arasındaki boşluktan gazın kaçmasını önlemek için tıkaç yapılır - boşluk kil veya çimento ile doldurulur.

İnşaatın sonunda bumba kaldırılır ve kasa kafasına Noel ağacı yerleştirilir. Sürgülü vanalardan oluşan bir yapıdır ve kuyudan gaz çıkarmak için kullanılır.

Kuyu sayısı oldukça fazla olabilir.

Noel ağacının çeşitli işlevleri vardır: pompalama ve kompresör borularını kuyuda asılı tutar, çalışma modlarını kontrol eder ve kuyunun dış ve iç kısımlarının parametrelerini ölçer.

Doğal yanıcı gaz üretiminin tüm döngüsü üç aşamada gerçekleşir:

1. Gaz sahası geliştirme. Delme sonucunda basınç farkı oluşur. Bundan dolayı gaz formasyondan kuyulara doğru hareket eder.
2. Gaz kuyularının işletilmesi. Bu aşamada gaz kasanın içinden geçer.
3. Taşıma için toplama ve hazırlık. Tüm Noel ağaçlarından elde edilen gaz, gaz arıtma tesisinin özel teknolojik komplekslerine sağlanmaktadır. Gazı kurutuyorlar temizlik zararlı yabancı maddelerden.

Küçük konsantrasyonlarda hidrojen sülfür, su buharı veya katı parçacıklar bile hızlı korozyona, hidrat oluşumuna ve boru hattının iç yüzeyinde mekanik hasara yol açar.

Taşıma için son hazırlıklar başlıkta yapılır. Hidrokarbon yoğunlaşmasının son arıtımını ve uzaklaştırılmasını, hacmini azaltmak için gaz soğutmayı içerir.

Uzun mesafelerde ana gaz taşıma türü ana gaz boru hattı. Boru hatlarından başlayarak karmaşık mühendislik yapılarından oluşan bir sistemdir. yer altı depolama tesisleri.

Boru hattının son noktasında gaz dağıtım istasyonları (GDS) bulunmaktadır. Burada toz ve sıvı yabancı maddelerin nihai temizliği yapılır, basınç tüketicilerin ihtiyaç duyduğu seviyeye düşürülür, stabilize edilir, gaz tüketimi dikkate alınır ve koku verici eklenir.

Metan taşımacılığının bir diğer yaygın türü ise özel gemiler - gaz taşıyıcıları - ile deniz taşımacılığıdır.

Devasa küresel tanklar, gaz taşıyıcının diğer gemi türleriyle karıştırılmasına izin vermeyecektir. Sıvı metan için gereken sıcaklığı -163 °C'de sabit tutan termoslardır.

Gazın sıvı hale dönüştürülmesi özel LNG tesislerinde gerçekleştirilmektedir. İşlem iki aşamada gerçekleşir: önce metan -50 °C'ye, ardından -163 °C'ye soğutulur. Aynı zamanda hacmi 600 kat azalır.

İşleme ve uygulama kapsamı

Doğal gazın yüksek yanıcılık özelliği ana kullanımını belirler. Fabrikalarda, fabrikalarda, termik santrallerde, kazan dairelerinde, kurumlarda, konutlarda, tarımsal tesislerde ve daha birçok yerde yakıt olarak kullanılmaktadır. Kuralları okumanızı tavsiye ederiz günlük hayatta gaz kullanımı.

Petrol üretimi ve rafine edilmesine her zaman ilgili gazın salınması eşlik eder. Bazı durumlarda hacimleri etkileyici olabilir ve ham petrolün metreküpü başına 300 metreküpe kadar çıkabilir.

Ancak doğal gazın kullanılmadığı, ancak yakıldığı çok sayıda alan vardır. Örneğin Rusya genelinde faydalı hammaddelerin %25'e kadarı bu şekilde kayboluyor.

İlgili gazın bir kısmı gaz işleme tesislerine sağlanır. Ondan ısıtma için kullanılan saflaştırılmış kuru gaz elde edilir. Bir diğer değerli bileşen ise hafif hidrokarbonların bir karışımıdır.

Diyagram, üretilen gazın işlenmesi sürecinin genel bir resmini göstermektedir. Modern kimya endüstrisi için nihai ürünlerin rolü göz ardı edilemez

Daha sonra özel tesislerde fraksiyonlara bölünür. Sonuç propan, bütan, izobütan ve pentan gibi hidrokarbonlardır. Hacmi azaltmak, taşıma ve depolama kolaylığı sağlamak sıvılaştırmak.

Arabaları gaza dönüştürmek hızlı bir şekilde kendini amorti eder ve önemli ölçüde maliyet tasarrufu sağlar. Akaryakıt istasyonları ağının genişletilmesi, LPG'li araç filosunun artmasına katkı sağlıyor. Sadece sürücüler değil, zararlı dumanları solumak zorunda olmayan yayalar da bundan faydalanıyor

Evlerin ısıtılmasında propan ve bütan kullanılıyor şişelenmiş gaz veya arabalar için. Ancak çoğu petrokimya üretiminde ileri işlemlere gidiyor.

Yüksek sıcaklıkta ısıtma (piroliz) ile tüm sentetik malzemeler için ana hammaddeyi elde etmek için kullanılırlar - monomerler: etilen, propilen, bütadien. Katalizörlerin etkisi altında polimerlere birleştirilirler. Çıktı kauçuk, PVC, polietilen ve diğerleri gibi değerli malzemelerdir.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı video

Belgeselde gazı erişilebilir ve görsel bir şekilde anlatıyor:

Bu eğitici film ana gaz taşımacılığına adanmıştır:

Doğal gaz hakkında hâlâ her şeyi bilmiyoruz; kökeni hâlâ pek çok gizemi barındırıyor. Sadece mavi yakıtın bize ve torunlarımıza yetecek gerçekten tükenmez bir hediye olmasını umabiliriz.

Yukarıdaki materyali okuduktan sonra hala sorularınız mı var? Yoksa makaleyi faydalı yorumlarla, ilginç gerçeklerle veya fotoğraflarla desteklemek mi istiyorsunuz? Yorumlarınızı yazın, sorular sorun, tartışmaya katılın; geri bildirim formunu aşağıda bulabilirsiniz.