تطبيق الغاز الطبيعي. الغاز الطبيعي: تكوينه وخصائصه

تعريف
الغاز الطبيعيهو معدن في حالة غازية. يتم استخدامه على نطاق واسع كوقود. لكن الغاز الطبيعي نفسه لا يستخدم كوقود؛ بل يتم فصل مكوناته عنه لاستخدامها بشكل منفصل.

تكوين الغاز الطبيعي
ما يصل إلى 98% من الغاز الطبيعي عبارة عن غاز الميثان، وهو يتضمن أيضًا مشتقات الميثان - الإيثان والبروبان والبيوتان. في بعض الأحيان قد يكون هناك ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والهيليوم. هذا هو تكوين الغاز الطبيعي.

الخصائص الفيزيائية
والغاز الطبيعي عديم اللون والرائحة (إذا لم يكن يحتوي على كبريتيد الهيدروجين)، فهو أخف من الهواء. قابلة للاشتعال والانفجار.
فيما يلي خصائص أكثر تفصيلاً لمكونات الغاز الطبيعي.

خصائص المكونات الفردية للغاز الطبيعي (ضع في اعتبارك التركيب التفصيلي للغاز الطبيعي)

الميثان(CH4) هو غاز عديم اللون والرائحة وأخف من الهواء. إنه قابل للاشتعال، ولكن لا يزال من الممكن تخزينه بسهولة إلى حد ما.

الإيثان(C2H6) هو غاز عديم اللون والرائحة وعديم اللون، وهو أثقل قليلاً من الهواء. كما أنه قابل للاشتعال، ولكن لا يستخدم كوقود.

البروبان(C3H8) هو غاز عديم اللون والرائحة وسام. وله خاصية مفيدة: يسيل البروبان تحت ضغط منخفض، مما يسهل فصله عن الشوائب ونقله.

البيوتان(C4H10) - تشبه خصائصه البروبان، لكن كثافته أعلى. أثقل مرتين من الهواء.

ثاني أكسيد الكربون(CO2) هو غاز عديم اللون والرائحة وطعمه حامض. على عكس المكونات الأخرى للغاز الطبيعي (باستثناء الهيليوم)، لا يحترق ثاني أكسيد الكربون. ثاني أكسيد الكربون هو أحد الغازات الأقل سمية.

هيليوم(هو) عديم اللون، خفيف جدًا (ثاني أخف غاز بعد الهيدروجين)، عديم اللون وعديم الرائحة. خامل للغاية، في الظروف العادية لا يتفاعل مع أي من المواد. لا يحرق. وهي ليست سامة، ولكن عند الضغط المرتفع يمكن أن تسبب التخدير، مثل الغازات الخاملة الأخرى.

كبريتيد الهيدروجين(H2S) هو غاز ثقيل عديم اللون وله رائحة البيض الفاسد. سام جدًا، حتى بتركيزات منخفضة جدًا، يسبب شلل العصب الشمي.
خواص بعض الغازات الأخرى التي لا تشكل جزءاً من الغاز الطبيعي، ولكن لها تطبيقات قريبة من استخدام الغاز الطبيعي

الإيثيلين(C2H4) - غاز عديم اللون ذو رائحة طيبة. خصائصه مشابهة للإيثان، لكنه يختلف عنه في انخفاض كثافته وقابليته للاشتعال.

الأسيتيلين(C2H2) هو غاز عديم اللون شديد الاشتعال والانفجار. يمكن أن تنفجر تحت ضغط قوي. لا يتم استخدامه في الحياة اليومية بسبب ارتفاع خطر نشوب حريق أو انفجار. التطبيق الرئيسي هو في أعمال اللحام.

طلب

الميثانيستخدم كوقود في مواقد الغاز.

البروبان والبيوتان- كوقود في بعض السيارات. تمتلئ الولاعات أيضًا بالبروبان المسال.

الإيثانونادرا ما يستخدم كوقود، واستخدامه الرئيسي هو إنتاج الإيثيلين.

الإيثيلينهي واحدة من أكثر المواد العضوية إنتاجًا في العالم. إنها مادة خام لإنتاج البولي إيثيلين.

الأسيتيلينتستخدم لإنشاء درجات حرارة عالية جدًا في علم المعادن (فحص المعادن وقطعها). الأسيتيلينوهو شديد الاشتعال، لذلك لا يستخدم كوقود في السيارات، وحتى بدون ذلك يجب مراعاة شروط تخزينه بدقة.

كبريتيد الهيدروجينبالرغم من سميته إلا أنه يستخدم بكميات قليلة فيما يسمى. حمامات كبريتيد الهيدروجين. يستخدمون بعض الخصائص المطهرة لكبريتيد الهيدروجين.

الخاصية المفيدة الرئيسية هيليومكثافته منخفضة جدًا (أخف من الهواء بـ 7 مرات). تمتلئ البالونات والمناطيد بالهيليوم. الهيدروجين أخف من الهيليوم، ولكنه في نفس الوقت قابل للاشتعال. البالونات المنفوخة بالهيليوم تحظى بشعبية كبيرة بين الأطفال.

سمية

ثاني أكسيد الكربون.وحتى الكميات الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون ليس لها أي تأثير على صحة الإنسان. إلا أنه يمنع امتصاص الأكسجين عندما يكون محتواه في الجو من 3% إلى 10% من حيث الحجم. في مثل هذا التركيز، يبدأ الاختناق وحتى الموت.

هيليوم.الهيليوم غير سام تمامًا في الظروف العادية بسبب خموله. ولكن مع ارتفاع ضغط الدم، تحدث المرحلة الأولية من التخدير، على غرار تأثيرات غاز الضحك*.

كبريتيد الهيدروجين. الخصائص السامة لهذا الغاز كبيرة. مع التعرض لفترات طويلة لحاسة الشم، تحدث الدوخة والقيء. كما أن العصب الشمي مشلول أيضًا، لذلك هناك وهم بغياب كبريتيد الهيدروجين، لكن في الواقع لم يعد الجسم يشعر به. يحدث التسمم بكبريتيد الهيدروجين عند تركيز 0.2-0.3 ملجم/م3، أما التراكيز التي تزيد عن 1 ملجم/م3 فهي قاتلة.

عملية الاحتراق
جميع الهيدروكربونات، عندما تتأكسد بالكامل (الأكسجين الزائد)، تطلق ثاني أكسيد الكربون والماء. على سبيل المثال:
CH4 + 3O2 = CO2 + 2H2O
في حالة عدم اكتمال (نقص الأكسجين) – أول أكسيد الكربون والماء:
2CH4 + 6O2 = 2CO + 4H2O
مع كمية أقل من الأكسجين، يتم إطلاق الكربون المشتت بدقة (السخام):
CH4 + O2 = C + 2H2O.
يحترق الميثان بلهب أزرق، والإيثان عديم اللون تقريبًا، مثل الكحول، والبروبان والبيوتان أصفر اللون، والإيثيلين مضيء، وأول أكسيد الكربون أزرق فاتح. الأسيتيلين أصفر اللون ويدخن بكثرة. إذا كان لديك موقد غاز في المنزل وبدلاً من اللهب الأزرق المعتاد ترى لهبًا أصفر اللون، فاعلم أنه يتم تخفيف غاز الميثان بالبروبان.

ملحوظات

هيليوم، على عكس أي غاز آخر، لا يوجد في الحالة الصلبة.
غاز الضحكهو الاسم التافه لأكسيد النيتروز N2O.

التعليقات والإضافات على المقال موجودة في التعليقات.

يعتبر الغاز الطبيعي، الذي يشكل غاز الميثان الجزء الرئيسي منه (92-98%)، اليوم الوقود البديل الأكثر واعدة للسيارات. يمكن استخدام الغاز الطبيعي كوقود في كل من الأشكال المضغوطة والمسالة.

الميثان- أبسط الغاز الهيدروكربوني، عديم اللون (في الظروف العادية)، عديم الرائحة، الصيغة الكيميائية - CH4. قابل للذوبان قليلا في الماء، أخف من الهواء. عند استخدامها في الحياة اليومية والصناعة، عادةً ما تتم إضافة الروائح (عادةً الثيول) ذات "رائحة الغاز" المحددة إلى الميثان. الميثان غير سام وغير ضار بصحة الإنسان.

الاستخراج والنقل

ويوجد الغاز في أحشاء الأرض على عمق يتراوح بين كيلومتر واحد إلى عدة كيلومترات. قبل البدء في إنتاج الغاز، من الضروري إجراء أعمال التنقيب الجيولوجي لتحديد موقع الرواسب. ويتم استخراج الغاز باستخدام آبار محفورة خصيصاً لهذا الغرض بإحدى الطرق الممكنة. يتم نقل الغاز في أغلب الأحيان عبر خطوط أنابيب الغاز. ويبلغ الطول الإجمالي لخطوط أنابيب توزيع الغاز في روسيا أكثر من 632 ألف كيلومتر - وهذه المسافة تعادل 20 مرة محيط الأرض تقريبًا. يبلغ طول خطوط أنابيب الغاز الرئيسية في روسيا 162 ألف كيلومتر.

استخدام الغاز الطبيعي

نطاق الغاز الطبيعي واسع جدًا: فهو يستخدم لتدفئة الأماكن والطهي وتسخين المياه وإنتاج الدهانات والغراء وحمض الأسيتيك والأسمدة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الغاز الطبيعي المضغوط أو المسال كوقود للسيارات في السيارات والآلات الخاصة والزراعية والسكك الحديدية والنقل المائي.

الغاز الطبيعي هو وقود السيارات الصديق للبيئة

90% من تلوث الهواء يأتي من المركبات.

إن تحويل وسائل النقل إلى وقود المحركات الصديق للبيئة - الغاز الطبيعي - يسمح بتقليل انبعاثات السخام والهيدروكربونات العطرية شديدة السمية وأول أكسيد الكربون والهيدروكربونات غير المشبعة وأكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي.

عند حرق 1000 لتر من وقود المحركات البترولية السائلة، يتم إطلاق 180-300 كجم من أول أكسيد الكربون، و20-40 كجم من الهيدروكربونات، و25-45 كجم من أكاسيد النيتروجين في الهواء مع غازات العادم. عند استخدام الغاز الطبيعي بدلاً من الوقود البترولي، يتم تقليل إطلاق المواد السامة في البيئة بحوالي 2-3 مرات لأول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين - مرتين، والهيدروكربونات - 3 مرات، والدخان - 9 مرات. ويغيب تكوين السخام المميز لمحركات الديزل.

يعتبر الغاز الطبيعي وقودًا اقتصاديًا للمحركات

الغاز الطبيعي هو وقود المحركات الأكثر اقتصادا. تتطلب معالجتها الحد الأدنى من التكاليف. في الأساس، كل ما عليك فعله بالغاز قبل إعادة تزويد سيارتك بالوقود هو ضغطه في الضاغط. اليوم، يبلغ متوسط ​​\u200b\u200bسعر التجزئة للمتر المكعب الواحد من الميثان (والذي يساوي في خصائصه الطاقة 1 لتر من البنزين) 13 روبل. هذا أرخص 2-3 مرات من البنزين أو وقود الديزل.

الغاز الطبيعي هو وقود السيارات الآمن

تعد حدود التركيز* ودرجة الحرارة** لقابلية اشتعال الغاز الطبيعي أعلى بكثير من تلك الخاصة بالبنزين ووقود الديزل. الميثان أخف مرتين من الهواء، وإذا تسرب، يذوب بسرعة في الغلاف الجوي.

وبحسب "تصنيف المواد القابلة للاشتعال حسب درجة الحساسية" التابع لوزارة حالات الطوارئ الروسية، يصنف الغاز الطبيعي المضغوط على أنه الأكثر أمانا، والدرجة الرابعة، ويصنف البروبان البيوتان على أنه الثاني.

* يحدث تكوين تركيز انفجاري عندما يكون محتوى بخار الغاز في الهواء من 5% إلى 15%. في الفضاء المفتوح، لا يحدث تشكيل خليط متفجر.
** الحد الأدنى للاشتعال الذاتي لغاز الميثان هو 650 درجة مئوية.

الغاز الطبيعي - وقود المحركات التكنولوجية

لا يشكل الغاز الطبيعي رواسب في نظام الوقود ولا يغسل طبقة الزيت من جدران الأسطوانة، وبالتالي يقلل الاحتكاك ويقلل
ارتداء المحرك.

لا ينتج عن احتراق الغاز الطبيعي جزيئات صلبة ورماد، مما يؤدي إلى زيادة تآكل أسطوانات المحرك والمكابس.

وبالتالي، فإن استخدام الغاز الطبيعي كوقود للمحرك يسمح لك بزيادة عمر المحرك بمقدار 1.5-2 مرات.

يوضح الجدول أدناه بعض الحقائق حول الغاز الطبيعي المضغوط والغاز الطبيعي المسال:

يوجد خليط من الميثان CH 4 مع كمية صغيرة من النيتروجين N 2 وثاني أكسيد الكربون CO 2 - أي أنه مطابق نوعيًا للغاز المنطلق من المستنقعات.

يوتيوب الموسوعي

1 / 4

✪ الغاز الطبيعي - هذا مثير للاهتمام

✪ غاز طبيعي. كيف يعمل هذا؟

✪ الغاز الطبيعي والنفط (لغز المنشأ ومشكلة النضوب)

✪ رقم 53. الكيمياء العضوية. الموضوع 14. مصادر الهيدروكربونات. الجزء 1. الغاز الطبيعي

ترجمات

التركيب الكيميائي

الجزء الرئيسي من الغاز الطبيعي هو الميثان (CH 4) - من 70 إلى 98٪. قد يحتوي الغاز الطبيعي على هيدروكربونات أثقل - متجانسات الميثان:

• الإيثان (C2H6)،
• البروبان (C3H8)،
• البيوتان (C4H10).

يحتوي الغاز الطبيعي أيضًا على مواد أخرى ليست هيدروكربونات:

• الهيليوم (He) والغازات الخاملة الأخرى.

الغاز الطبيعي النقي عديم اللون والرائحة. لتسهيل اكتشاف تسرب الغاز، يتم إضافة الروائح بكميات صغيرة - مواد لها رائحة كريهة قوية (الملفوف الفاسد، القش الفاسد، البيض الفاسد). في أغلب الأحيان، يتم استخدام الثيول (المركابتان) كرائحة، على سبيل المثال، إيثيل مركبتان (16 جم لكل 1000 متر مكعب من الغاز الطبيعي).

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الفيزيائية التقريبية (اعتمادًا على التركيب، في ظل الظروف العادية، ما لم ينص على خلاف ذلك):

حقول الغاز الطبيعي

تتركز رواسب ضخمة من الغاز الطبيعي في القشرة الرسوبية للقشرة الأرضية. وفقا لنظرية الأصل الحيوي (العضوي) للنفط، فإنها تتشكل نتيجة لتحلل بقايا الكائنات الحية. ويعتقد أن الغاز الطبيعي يتشكل في القشرة الرسوبية عند درجات حرارة وضغوط أعلى من النفط. ويتفق مع ذلك حقيقة أن حقول الغاز غالباً ما تقع على عمق أكبر من حقول النفط.

تمتلك روسيا (حقل أورينغوي) وإيران ومعظم دول الخليج العربي والولايات المتحدة وكندا احتياطيات ضخمة من الغاز الطبيعي. ومن بين الدول الأوروبية، تجدر الإشارة إلى النرويج وهولندا. ومن بين جمهوريات الاتحاد السوفييتي السابقة، تمتلك تركمانستان وأذربيجان وأوزبكستان وكذلك كازاخستان (حقل كاراتشاجاناك) احتياطيات كبيرة من الغاز.

وينتشر الميثان وبعض الهيدروكربونات الأخرى في الفضاء. الميثان هو ثالث أكثر الغازات وفرة في الكون، بعد الهيدروجين والهيليوم. ويشارك على شكل جليد الميثان في بنية العديد من الكواكب والكويكبات البعيدة عن الشمس، لكن مثل هذه التراكمات، كقاعدة عامة، لا تصنف على أنها رواسب غاز طبيعي، ولم تجد تطبيقا عمليا بعد. توجد كمية كبيرة من الهيدروكربونات في وشاح الأرض، لكنها ليست ذات أهمية أيضًا.

هيدرات الغاز

في العلوم، كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن تراكمات الهيدروكربونات التي يزيد وزنها الجزيئي عن 60 موجودة في القشرة الأرضية في حالة سائلة، بينما تكون تراكمات الهيدروكربونات الأخف في حالة غازية. ومع ذلك، في النصف الثاني من القرن العشرين، اكتشف مجموعة من الموظفين A. A. Trofimuk، N. V. Chersky، F. A. Trebin، Yu. F. Makogon، V. G. Vasiliev خاصية الغاز الطبيعي في ظل ظروف ديناميكية حرارية معينة للتحول في قشرة الأرض إلى مادة صلبة. الحالة وتكوين رواسب هيدرات الغاز. وقد اكتشف فيما بعد أن احتياطيات الغاز الطبيعي في هذه الولاية هائلة.

يتحول الغاز إلى حالة صلبة في القشرة الأرضية، ويتحد مع مياه التكوين عند ضغط هيدروستاتيكي يصل إلى 250 ضغطًا جويًا ودرجات حرارة منخفضة نسبيًا (تصل إلى +22 درجة مئوية). تحتوي رواسب هيدرات الغاز على تركيز أعلى بما لا يقاس من الغاز لكل وحدة حجم من الوسط المسامي مقارنة بحقول الغاز التقليدية، حيث أن حجمًا واحدًا من الماء، عندما يمر في حالة الهيدرات، يرتبط بما يصل إلى 220 حجمًا من الغاز. وتتركز مناطق توزيع رواسب هيدرات الغاز بشكل رئيسي في مناطق التربة الصقيعية، وكذلك في الأعماق الضحلة تحت قاع المحيط.

احتياطيات الغاز الطبيعي

الاستخراج والنقل

ويوجد الغاز الطبيعي في باطن الأرض على أعماق تتراوح بين 1000 متر إلى عدة كيلومترات. تلقى بئر عميق للغاية بالقرب من مدينة نوفي أورينغوي تدفقًا للغاز من عمق يزيد عن 6000 متر. وفي الأعماق يوجد الغاز في فراغات مجهرية (المسام). ترتبط المسام ببعضها البعض عن طريق قنوات مجهرية - شقوق، ويتدفق الغاز من خلال هذه القنوات من المسام ذات الضغط العالي إلى المسام ذات الضغط المنخفض حتى ينتهي في البئر. تخضع حركة الغاز في التكوين لقوانين معينة.

يتم استخراج الغاز من أعماق الأرض باستخدام الآبار. يحاولون وضع الآبار بالتساوي في جميع أنحاء أراضي الحقل لضمان انخفاض موحد في ضغط الخزان في الرواسب. خلاف ذلك، من الممكن أن يتدفق الغاز بين مناطق الحقل، وكذلك سقي الرواسب المبكرة.

يخرج الغاز من الأعماق بسبب تعرض التكوين لضغط أكبر بعدة مرات من الضغط الجوي. وبالتالي، فإن القوة الدافعة هي فرق الضغط بين الخزان ونظام التجميع.

بلغ إنتاج العالم من الغاز الطبيعي في عام 2014 3,460.6 مليار متر مكعب. تحتل روسيا والولايات المتحدة الأمريكية مناصب قيادية في إنتاج الغاز.

تحضير الغاز الطبيعي للنقل

يجب تجهيز الغاز القادم من الآبار لنقله إلى المستخدم النهائي - مصنع الكيماويات، بيت المرجل، محطة الطاقة الحرارية، شبكات الغاز في المدينة. ترجع الحاجة إلى تحضير الغاز إلى وجوده، بالإضافة إلى المكونات المستهدفة (المكونات المختلفة مستهدفة لمختلف المستهلكين)، وكذلك الشوائب التي تسبب صعوبات أثناء النقل أو الاستخدام. وبالتالي، فإن بخار الماء الموجود في الغاز، في ظل ظروف معينة، يمكن أن يشكل هيدرات أو يتكثف، ويتراكم في أماكن مختلفة (على سبيل المثال، انحناء في خط الأنابيب)، ويتداخل مع حركة الغاز؛ يسبب كبريتيد الهيدروجين تآكلًا شديدًا لمعدات الغاز (الأنابيب، وخزانات المبادلات الحرارية، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى تحضير الغاز نفسه، من الضروري أيضًا إعداد خط الأنابيب. تُستخدم وحدات النيتروجين على نطاق واسع هنا، والتي تُستخدم لإنشاء بيئة خاملة في خط الأنابيب.

يتم تحضير الغاز وفقًا لمخططات مختلفة. ووفقا لأحدهم، يتم بناء وحدة متكاملة لمعالجة الغاز (CGTU) في المنطقة المجاورة مباشرة للحقل، والتي تعمل على تنقية وتجفيف الغاز في أعمدة الامتصاص. تم تنفيذ هذا المخطط في حقل Urengoyskoye. يُنصح أيضًا بتحضير الغاز باستخدام تقنية الغشاء.

لتحضير الغاز للنقل، يتم استخدام الحلول التكنولوجية باستخدام فصل الغاز الغشائي، والذي يمكن استخدامه لفصل الهيدروكربونات الثقيلة (C3H8 وما فوق)، والنيتروجين، وثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين، وكذلك تقليل درجة حرارة نقطة الندى للماء بشكل كبير. والهيدروكربونات قبل توريد GTS.

إذا كان الغاز يحتوي على كمية كبيرة من الهيليوم أو كبريتيد الهيدروجين، تتم معالجة الغاز في مصنع معالجة الغاز، حيث يتم فصل الكبريت إلى وحدات تنقية الأمين ووحدات كلاوس، ويتم فصل الهيليوم إلى وحدات الهيليوم المبردة (CHU). وقد تم تنفيذ هذا المخطط، على سبيل المثال، في حقل أورينبورغ. إذا كان الغاز يحتوي على أقل من 1.5% حجمًا من كبريتيد الهيدروجين، فمن المستحسن أيضًا التفكير في تقنية الأغشية لتحضير الغاز الطبيعي، نظرًا لأن استخدامها يسمح بتقليل تكاليف رأس المال والتشغيل بنسبة 1.5-5.

غرقت الكائنات الحية الميتة في قاع البحر ووجدت نفسها في ظروف لم تتمكن فيها من التفكك إما نتيجة للأكسدة (لا يوجد عمليا هواء وأكسجين في قاع البحر) أو تحت التأثير. ونتيجة لذلك، شكلت هذه الكائنات رواسب موحلة.

وتحت تأثير الحركات الجيولوجية، غرقت هذه الرواسب إلى أعماق أكبر وتغلغلت في أحشاء الأرض. منذ ملايين السنين، تعرضت الرواسب لضغوط ودرجات حرارة عالية. ونتيجة لهذا التأثير، حدثت في هذه الرواسب عملية تحول فيها الكربون الموجود فيها إلى مركبات تسمى الهيدروكربونات.

الهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي العالي (ذات الجزيئات الكبيرة) هي مواد سائلة. منهم تم تشكيل النفط. لكن الهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي المنخفض هي غازات. ومن الأخير يتكون الغاز الطبيعي. مطلوب فقط درجات حرارة وضغوط أعلى لتكوين الغاز. لذلك، يوجد دائمًا غاز طبيعي في حقل النفط.

بمرور الوقت، ذهبت رواسب النفط والغاز إلى أعماق أكبر. على مدى ملايين السنين كانت مغطاة بالصخور الرسوبية.

الغاز الطبيعي عبارة عن خليط من الغازات وليس مادة متجانسة. الجزء الرئيسي من هذا الخليط، حوالي 98٪، هو غاز الميثان. بالإضافة إلى الميثان، يشمل الغاز الطبيعي الإيثان والبروبان والبيوتان وبعض العناصر غير الهيدروكربونية - الهيدروجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين.

أين يوجد الغاز الطبيعي؟

ويوجد الغاز الطبيعي في باطن الأرض على عمق حوالي 1000 متر وأعمق. هناك يملأ الفراغات المجهرية - المسام المتصلة بالشقوق. ومن خلال هذه الشقوق يمكن للغاز الموجود في الأرض أن ينتقل من المسام ذات الضغط العالي إلى المسام ذات الضغط المنخفض.

ويمكن أيضًا وضع الغاز على شكل غطاء غاز فوق حقل النفط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون أيضًا في حالة مذابة - في الزيت أو الماء. الغاز الطبيعي النقي عديم اللون والرائحة.

إنتاج الغاز ونقله

يتم استخراج الغاز من الأرض باستخدام الآبار. ونظرًا لأن الضغط أكبر في العمق، يتسرب الغاز من الآبار عبر الأنبوب.

لتسهيل النقل والتخزين، يتم تسييل الغاز الطبيعي عن طريق تعريضه لدرجات حرارة منخفضة وضغط مرتفع. لا يمكن أن يتواجد الميثان والإيثان في الحالة السائلة، لذلك يتم فصل الغاز. ونتيجة لذلك، يتم نقل خليط من البروبان والهيدروكربونات الأثقل فقط في الأسطوانات.

احتراق الغاز الطبيعي

الغاز الطبيعيهو معدن في حالة غازية. يتم استخدامه على نطاق واسع كوقود. لكن الغاز الطبيعي نفسه لا يستخدم كوقود؛ بل يتم فصل مكوناته عنه لاستخدامها بشكل منفصل. وغالبًا ما يكون غازًا مصاحبًا أثناء إنتاج النفط. يكون الغاز الطبيعي في ظروف الخزان (ظروف حدوثه في أحشاء الأرض) في حالة غازية على شكل تراكمات منفصلة (رواسب غازية) أو على شكل غطاء غازي لحقول النفط والغاز - وهذا هو غاز مجاني; إما في حالة مذابة في الزيت أو الماء (في ظروف الخزان)، وفي الظروف القياسية - فقط في حالة غازية. يمكن أن يكون الغاز الطبيعي أيضًا على شكل هيدرات غازية.

ما يقرب من 90٪ منها يتكون من الهيدروكربونات، وخاصة الميثان (CH 4). كما أنه يحتوي على هيدروكربونات أثقل - الإيثان والبروبان والبيوتان، وكذلك المركابتانات وكبريتيد الهيدروجين (عادةً ما تكون هذه الشوائب ضارة)، والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون (وهي عديمة الفائدة في الأساس، ولكنها ليست ضارة)، وبخار الماء، والشوائب المفيدة للهيليوم و غازات مواد خاملة أخرى

التركيب الكيميائي

الجزء الرئيسي من الغاز الطبيعي هو الميثان (CH 4) - بنسبة تصل إلى 98٪. قد يحتوي الغاز الطبيعي أيضًا على هيدروكربونات أثقل - متجانسات الميثان:

• الإيثان (C2H6)،
• البروبان (C3H8)،
• البيوتان (C4H10)،
• والألكانات الأخرى - من C 5 وما فوق

بالإضافة إلى مواد أخرى غير هيدروكربونية:

• أتاح التحليل الأكثر شمولاً اكتشاف كميات صغيرة من الهيليوم (He) في الغاز الطبيعي.

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الفيزيائية التقريبية (حسب التكوين):

• كثافة:
  • من 0.7 إلى 1.0 كجم/م3 - غازي جاف، عند n. ش.
  • 400 كجم/م3 - سائل.
• حرارة احتراق واحد م3 من الغاز الطبيعي في الحالة الغازية في الظروف العادية: 28-46 ميجا جول، أو 6.7-11.0 مكالال.
• رقم الأوكتان عند استخدامه في محركات الاحتراق الداخلي: 120-130.
• تتراوح حدود تركيز الاشتعال (الانفجار) للغاز الطبيعي (الميثان) من 5 إلى 15٪. وخارج هذه الحدود، فإن خليط الغاز والهواء غير قادر على نشر اللهب. أثناء الانفجار، يرتفع الضغط في الحجم المغلق إلى 0.8...1 ميجاباسكال.
• الغاز الطبيعي النقي عديم اللون والرائحة. لتتمكن من اكتشاف التسرب عن طريق الرائحة، يتم إضافة كمية صغيرة من الروائح (في أغلب الأحيان يستخدم إيثيل مركابتان كرائحة) التي لها رائحة كريهة قوية إلى الغاز.
• يتبخر الغاز الطبيعي بسرعة وينتشر في الغلاف الجوي، وهو أمر مهم من وجهة نظر السلامة.

احتياطيات الغاز الطبيعي

خريطة احتياطيات الغاز الطبيعي في العالم

وينتشر الميثان وبعض الهيدروكربونات الأخرى في الفضاء. الميثان- ثالث أكثر الغازات شيوعاً في الكون بعد الهيدروجين والهيليوم. ويشارك على شكل جليد الميثان في بنية العديد من الكواكب والكويكبات البعيدة عن الشمس، لكن مثل هذه التراكمات، كقاعدة عامة، لا تصنف على أنها رواسب غاز طبيعي، ولم تجد تطبيقا عمليا بعد. توجد كمية كبيرة من الهيدروكربونات في وشاح الأرض، لكنها ليست ذات أهمية أيضًا.

تتركز رواسب ضخمة من الغاز الطبيعي في القشرة الرسوبية للقشرة الأرضية. وفقا لنظرية الأصل الحيوي (العضوي) للنفط، فإنها تتشكل نتيجة لتحلل بقايا الكائنات الحية. ويعتقد أن الغاز الطبيعي يتشكل في الرواسب عند درجات حرارة وضغوط أكبر من النفط. ويتفق مع ذلك حقيقة أن حقول الغاز غالباً ما تقع على عمق أكبر من حقول النفط.

تمتلك روسيا (حقل Urengoyskoye) والولايات المتحدة الأمريكية وكندا احتياطيات ضخمة من الغاز الطبيعي. ومن بين الدول الأوروبية الأخرى، تجدر الإشارة إلى النرويج، لكن احتياطياتها صغيرة. ومن بين جمهوريات الاتحاد السوفييتي السابقة، تمتلك تركمانستان احتياطيات كبيرة من الغاز، وكذلك كازاخستان (حقل كاراتشاجاناك).

في النصف الثاني من القرن العشرين في الجامعة. اكتشف آي إم جوبكين هيدرات الغاز الطبيعي (أو هيدرات الميثان). وتبين فيما بعد أن احتياطيات الغاز الطبيعي في هذه الولاية ضخمة. تقع تحت الأرض وفي منخفض طفيف تحت قاع البحر.

إنتاج ومعالجة الغاز الطبيعي

حقول الغاز

خزان النفط أو الغاز عبارة عن تراكم للهيدروكربونات التي تملأ مسام الصخور النفاذية. وإذا كان التراكم كبيراً وكان استغلاله مجدياً اقتصادياً، يعتبر التراكم صناعياً. تشكل الودائع التي تشغل مساحات كبيرة رواسب.

تجفيف الغاز

غالبًا ما يسبب محتوى الرطوبة في الغاز أثناء نقله صعوبات تشغيلية خطيرة. في ظل ظروف خارجية معينة (درجة الحرارة والضغط)، يمكن أن تتكثف الرطوبة وتشكل سدادات ثلج وهيدرات بلورية، وفي وجود كبريتيد الهيدروجين والأكسجين يسبب تآكل خطوط الأنابيب والمعدات. لتجنب هذه الصعوبات، يتم تجفيف الغاز عن طريق خفض درجة حرارة نقطة الندى بمقدار 5...7 درجة مئوية تحت درجة حرارة التشغيل في خط أنابيب الغاز.

تنقية الغاز من كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون

وفي الغازات القابلة للاشتعال المستخدمة في إمداد المدن بالغاز، يجب ألا يزيد محتوى كبريتيد الهيدروجين عن 2 جرام لكل 100 م3 من الغاز. لا توجد معايير تحد من نسبة ثاني أكسيد الكربون، ولكن لأسباب فنية واقتصادية في الغاز المنقول يجب ألا تتجاوز 2%.

رائحة الغاز

الغاز الطبيعي عديم الرائحة. لذلك، من أجل الكشف عن تسرب الغاز في الوقت المناسب، يتم إعطاؤه رائحة - الغاز ذو رائحة كريهة. يستخدم إيثيل مركبتان (C2H5SH) كمعطر. من حيث السمية فهو مطابق نوعيا وكميا لكبريتيد الهيدروجين وله رائحة حادة كريهة.

مواصلات

النوع الرئيسي لنقل الغاز حاليًا هو خط الأنابيب. يتحرك الغاز عبر أنابيب ذات قطر كبير تحت ضغط 75 ضغط جوي (7.5 ميجا باسكال). عندما يتحرك الغاز عبر خط الأنابيب، فإنه يفقد الطاقة التي يتم إنفاقها على التغلب على قوة الاحتكاك بين جدار الأنبوب والغاز، وبين طبقات الغاز نفسه. من أجل الحفاظ على الضغط في خط الأنابيب عند مستوى معين، من الضروري وجود محطات ضاغطة (CS) على مسافة معينة من بعضها البعض، والتي يجب أن تحافظ على الضغط في خط الأنابيب عند مستوى 75 ضغط جوي. إن صيانة وبناء خط الأنابيب يكلف الكثير من المال، ولكن مع ذلك، فإن خط الأنابيب هو أرخص وسيلة لنقل النفط والغاز.

هناك طريقة أخرى لنقل الغاز وهي استخدام ناقلات خاصة - ناقلات الغاز. وهي سفن مجهزة خصيصًا لنقل الغاز في حالة مسالة في ظل ظروف معينة. ولنقل الغاز بهذه الطريقة، من الضروري، بالإضافة إلى الناقلات نفسها، تنفيذ عدد من الإجراءات التحضيرية لتمكين استخدامها. ومن الضروري مد خط أنابيب الغاز إلى شاطئ البحر، وبناء ميناء للناقلات، ومصنع لتسييل الغاز، والناقلات نفسها. إلا أن هذا النوع من نقل الغاز يعتبر مجديا اقتصاديا عندما يكون المستهلك على بعد أكثر من 3000 كيلومتر من مواقع الإنتاج.

تخليق الغاز الطبيعي

هناك طرق عديدة للحصول على الغاز الطبيعي من المواد العضوية الأخرى، مثل مخلفات الأنشطة الزراعية وتصنيع الأخشاب والصناعات الغذائية وغيرها.