Что можно сделать из природного газа. Натуральный газ

Химический состав природного и попутного газа

Природные газы представлены в основном метаном – СН4 (до 90 – 95 %). Это самый простой по химической формуле газ, горючий, бесцветный, легче воздуха. В состав природного газа входит также этан, пропан, бутан и их гомологи. Горючие газы являются обязательным спутником нефтей, образуя газовые шапки или растворяясь в нефтях.

Метан

Кроме того, метан встречается также в угольных шахтах, где из-за своей взрывоопасности представляет серьезную угрозу для шахтеров. Известен метан также в виде выделений на болотах – болотный газ.

В зависимости от содержания метана и других (тяжелых) углеводородных газов метанового ряда газы делятся на сухие (бедные) и жирные (богатые).

• К сухим относятся газы в основном метанового состава (до 95 – 96 %), в которых содержание других гомологов (этана, пропана, бутана и пентана) незначительно (доли процента). Они более характерны для чисто газовых залежей, где отсутствуют источники обогащения их тяжелыми компонентами, входящими в состав нефти.
• Жирные газы – это газы с высоким содержанием «тяжелых» газовых соединений. Помимо метана, в них содержатся десятки процентов этана, пропана и более высокомолекулярных соединений вплоть до гексана. Жирные смеси более характерны для попутных газов, сопровождающих нефтяные залежи.

Горючие газы являются обычными и естественными спутниками нефти практически во всех ее известных залежах, т.е. нефть и газ неразделимы в силу своего родственного химического состава (углеводородного), общности происхождения, условий миграции и аккумуляции в природных ловушках разного типа.

Исключение представляют так называемые «мертвые» нефти. Это нефти, приближенные к дневной поверхности, полностью дегазированные за счет испарения (улетучивания) не только газов, но и легких фракций самой нефти.

Такая нефть в России известна на Ухте. Это тяжелая вязкая окисленная, почти нетекучая нефть, которая добывается нетрадиционным шахтным способом.

Широкое распространение в мире имеют чисто газовые залежи, где нефть отсутствует, а газ подстилается пластовыми водами. У нас в России супергигантские газовые месторождения открыты в Западной Сибири: Уренгойское с запасами 5 трлн. м3, Ямбургское — 4,4 трлн. м3, Заполярное — 2,5 трлн. м3, Медвежье – 1,5 трлн. м3.

Однако, наибольшим распространением отличаются нефтегазовые и газонефтяные месторождения. Совместно с нефтью газ встречается либо в газовых шапках, т.е. над нефтью, либо в растворенном в нефти состоянии. Тогда он называется растворенным газом. По своей сути нефть с растворенным в ней газом подобна газированным напиткам. При больших пластовых давлениях в нефти растворены значительные объемы газа, а при падении давления до атмосферного в процессе добычи нефть дегазируется, т.е. газ бурно выделяется из газонефтяной смеси. Такой газ называется попутным.

Естественными спутниками углеводородов являются углекислый газ, сероводород, азот и инертные газы (гелий, аргон, криптон, ксенон), присутствующие в нем в качестве примесей.

Углекислый газ и сероводород

Углекислый газ и сероводород в газовой смеси появляются в основном за счет окисления углеводородов в приповерхностных условиях при помощи кислорода и с участием аэробных бактерий.

На больших глубинах при соприкосновении углеводородов с природными сульфатными пластовыми водами образуются как углекислый газ, так и сероводород.

Со своей стороны сероводород легко вступает в окислительные реакции, особенно под воздействием серных бактерий и тогда выделяется чистая сера.

Таким образом, сероводород, сера и углекислый газ постоянно сопровождают углеводородные газы.

Содержание СО2 в газах колеблется от долей до нескольких процентов, но известны залежи природного газа с содержанием углекислоты до 80 – 90 %.

Содержание сероводорода в газах также от долей процента до 1 – 2 %, но есть газы с высоким его содержанием. Примерами могут служить Оренбургское месторождение (до 5 %), Карачаганакское (до 7 – 10 %), Астраханское (до 25 %). На том же Астраханском месторождении и доля углекислого газа достигает 20 %.

Азот

Азот – N – частая примесь в углеводородных газах. Происхождение азота в осадочных толщах обязано биогенным процессам.

Азот – инертный газ, который в природе почти не вступает в реакции. Он плохо растворим в нефти и в воде, поэтому скапливается либо в свободном состоянии, либо в виде примесей. Содержание азота в природных газах чаще небольшое, но иногда он скапливается и в чистом виде. Например, на Ивановском месторождении в Оренбургской области выявлена залежь азотного газа в отложениях верхней перми.

Инертные газы

Инертные газы – гелий, аргон и другие, как и азот не вступают в реакции и встречаются в углеводородных газах, как правило, в небольших количествах.

Фоновые значения содержания гелия – 0,01 – 0,15 %, но встречаются и до 0,2 – 10 %. Примером промышленного содержания гелия в природном углеводородном газе является Оренбургское месторождение. Для его извлечения рядом с газоперерабатывающим заводом построен гелиевый завод.

www.geolib.net

Химический состав природного газа :: SYL.ru

Трудно представить развитие современного человеческого общества без использования горючих ископаемых. К ним, кроме нефти и угля, относится природный газ, состав и применение которого мы и рассмотрим.

Подземная кухня природы

Около 400-600 млн лет назад на глубине от 1 до 3-6 км происходили сложные геохимические процессы. Они привели к образованию углеродной смеси, находящейся в газообразном состоянии, которую мы называем природным газом. Наука до сих пор не пришла к единому мнению о механизме образования этого вида природных ископаемых, являющегося одним из главных энергоносителей.

Как образовался природный газ

Существует два ответа на вопрос о происхождении природного газа. Первый дают такие корифеи химической науки, как российский ученый Д. Менделеев и француз П. Сабатье. Они выдвинули теорию минерального (вулканического) происхождения природного газа, исходя из которой еще на первичных стадиях формирования Земли как планеты металлы, входящие в состав земного ядра, соединялись с углеродом, образовывая карбиды. Под действием паранормальных температур, давления и катализаторов вода превращалась в водяной пар, вступала в реакции с Cah3, Alh4, LiH, и в глубинах планеты синтезировались газообразные углеводороды, особенно метан (Ch5)и этан (C2H6). В качестве доказательства Сабатье смоделировал вышеописанные процессы в своей лаборатории и получил смесь метана и его гомологов.

У приверженцев теории органического происхождения горючих ископаемых, среди которых был создатель учения о биосфере академик В. Вернадский, другое видение: они считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили, по мнению академика В. Вернадского, всем известный состав природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.

Рассматривая состав природного газа с точки зрения химической систематики, уместно напомнить, что львиную долю в нём занимают предельные углеводороды – алканы. Их еще называют насыщенными. Подчиняясь общей формуле Cnh3n+2, легко вывести формулу простейшего алкана, имеющего всего один атом карбона в своей молекуле. Это метан – Ch5. Несмотря на простоту строения, именно содержание этого вещества обуславливает качество природного газа. Если присутствие метана, который входит в состав природного газа, выше 86%, то такое топливо называется высококалорийным и относится к группе H.

Российский природный газ отличается предельной теплотворностью (98%) и является самым качественным в мире.

Специфика состава газовых месторождений

Известно, что рисунок так называемых папиллярных линий на подушечках пальцев у каждого человека индивидуальный. Так же уникален химический состав природного газа, добытого из различных месторождений. Он различается по содержанию алканов.

Уренгойское месторождение в России является самым богатым. Состав природного газа (в процентах), который там добывают, выглядит следующим образом: метана – 87, этана – 6,2, пропана – 3,4, бутана – 1,98, пентана - 0,76, диоксида углерода – 0,12, азота – 1,1. Российское месторождение Медвежье, в котором добывают природный газ только H-группы, отличается своим составом. Так, метана в нем больше на 12%, этана меньше на 6%, а пропана на 3%.

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.

Способы добычи природного газа

Учитывая геологические особенности образования газообразной смеси алканов, а именно их пластовое залегание, применяют так называемое роторное бурение. Газодобывающие установки ориентированы, прежде всего, на условия, в которых сформировался конденсат. Он может иметь вид скопления смеси между слоями известняка или сланца. Часто встречаются так называемые «газовые шапки», расположенные над залежами нефти. Реже природный газ образует растворы в воде (газогидраты) или нефти.

Вследствие бурения газ поднимается на поверхность, подчиняясь физическим законам перехода вещества из зоны высокого давления в зону его минимального значения. Такой способ бурения называется методом фонтанной эксплуатации. Затем полученное горючее сепарируется, то есть отделяется от воды и твердых частиц горных пород и направляется в промышленный газосборный пункт. Далее его транспортируют в магистральные газопроводы, откуда он поступает к конечному потребителю.

Перспективный попутчик

Состав и свойства природного газа зависят от особенностей самих месторождений. Отсюда их градация на газовые, газоконденсатные и нефтяные.

Нефтяные газы, называемые попутными, обычно растворены в нефти и выделяются во время её добычи. В попутных содержится меньше метана, но намного больше его гомологов – этана и пропана. Если раньше в середине ХХ столетия попутные газы не находили широкого применения, и их сжигали факельным способом, то сейчас ситуация коренным образом изменилась. Их улавливают в технологическом цикле добычи нефти в специальные резервуары – трапы.

Попутные газы, богатые пропаном и бутаном называют жирными. Из них реакцией дегидрирования (отщепления) атомов водорода при нагревании и в присутствии катализаторов добывают алкены – ненасыщенные углеводороды, такие как пропен и бутадиен. Они, в свою очередь, служат сырьем для химии органического синтеза. Например, из них получают каучуки и пластмассы.

Стоит ли «ставить» на сланцы

Еще одной разновидностью является сланцевый газ, добываемый из сланца – горной породы органического происхождения. Если сравнить состав природного газа, получаемого из сланца, с классическим образцом газового месторождения Н-группы, то показатели хуже и в содержании метана (меньше 85%), и в теплоте сгорания, которая более чем в 2,5 раза ниже.

Итак, рассмотрим состав природного газа в процентах, получаемого из сланцев:

Метан	Этан	Пропан	Углекислый газ	Азот
80,3%	8,1%	2,3%	1,4%	7,9%

Технологии горизонтального бурения и гидроразрыва, используемые в добыче сланцевого газа, варварски уничтожают природные ландшафты, а коктейль из 85 химических веществ, закачиваемых вглубь шурфов с целью разрыва земной коры, способен умертвить все живое, что встречается на его пути.

Газовая промышленность как основа тяжелой индустрии

Природный газ и нефть называют «кровью», питающей все без исключения отрасли промышленности, сельского хозяйства и жилищно-коммунального комплекса страны. Метан, входящий в состав природного газа, является не только топливом, но и исходным звеном в цепи реакций органического синтеза, обеспечивающим экономику необходимыми соединениями и материалами: пластмассами, спиртами, лаками, красителями.

При сжигании 1 кубометра газа выделяется до 54,4 кДж теплоты, поэтому он является одним из лучших видов топлива для бытовых и промышленных потребностей. Растет область применения природного газа в качестве моторного топлива. Жизнеобеспечение и безопасность государства напрямую связана с его потреблением. Ценность этого вида природного сырья лучше всего выражена в его названии – «голубое золото».

www.syl.ru

Природный газ – актуальный ресурс

Еще полвека назад известные запасы нефти на нашей планете почти в два раза превышали объем разведанного голубого топлива. Сегодня положение совершенно изменилось. Разведанные запасы природного газа по своим показателям сравнялись с «черным золотом» и продолжают быстро увеличиваться.

К концу первого десятилетия XXI века суммарный объем уже разведанных газовых ресурсов в мире составлял около 190 трлн. метров кубических. При современных темпах потребления этого количества хватит человечеству лет на 60, не больше. А потом природный газ исчезнет, так как он относится к минеральным ресурсам, которые возобновиться снова в земных недрах не могут. Хотя эксперты оценивают потенциальный объем природного газа значительно выше, ведь на планете еще имеется много труднодоступных месторождений, которые полностью не обследованы, и их запасы пока точно не определены.

Среди государств самыми большими известными месторождениями природного газа обладают:

1. Россия.
2. Иран.
3. Катар.
4. Туркменистан.
5. Саудовская Аравия.

Следующими в рейтинге с большим потенциалом газовых ресурсов идут ОАЭ, США, Алжир, Венесуэла, Нигерия.

Природный газ России

На долю Российской Федерации приходится около 24% мировых ресурсов этого природного богатства, она им на сегодняшний день наиболее обеспечена среди всех стран мира. Самыми крупными месторождениями на ее территории являются:

1. Уренгойское – 10,2 трлн. м3.
2. Бованенковское – 5,3 трлн. м3.
3. Ямбургское – 5,2 трлн. м3.

Имеются и другие нефтегазоносные бассейны, в том числе и на шельфе северных морей. Основная доля месторождений сосредоточена в азиатской части России.

Ближний Восток

Одним из самых богатых регионов нашей планеты считается Персидский залив. Здесь имеются не только огромнейшие месторождения нефти, но и природный газ в больших объемах. По его запасам выделяются такие страны, как Катар, Иран, Саудовская Аравия. В одном только месторождении Северный и Южный Парс сосредоточено 28 трлн. кубических метров газа.

Северная и Южная Америка

Самым крупным владельцем этих природных ресурсов в Америке является США – разведанные запасы составляют 7,63 трлн. метров кубических. К тому же на территории этой страны имеются еще и месторождения сланцевого газа. Большие запасы природного газа есть в Канаде, Венесуэле, Мексике и Бразилии.

Страны Азии

Несколько крупных месторождений расположено в Туркмении, среди которых выделяется Галкынш с объемом в 21,2 трлн. м3. А есть еще и другие – Шатлык, Довлетабад, Яшлар. Природный газ добывается в промышленных масштабах в Китае, Индии, Казахстане и Узбекистане.

Африка и Европа

Главные африканские запасы сосредоточены в Нигерии и Алжире. Самые крупные алжирские месторождения – Хасси Рмейль (2,6 трлн. м3), Ин-Салах (2,3 трлн. м3) и Ин-Аменас (2 трлн. м3).

Есть несколько больших газоносных бассейнов и в Европе. Например, Шебелинское в Украине, Тролль в Норвегии, а также в Венгрии, Нидерландах, Албании и др.

Актуальность ресурса

После нефти второй по значимости ресурс для энергетической отрасли - это, конечно, природный газ, цена на который в перспективе будет расти, так как потребность в нем постоянно увеличивается. И нам еще не один раз придется услышать в новостных сообщениях о вышеперечисленных странах и месторождениях.

fb.ru

Природный газ - двигатель прогресса на планете

Природный газ – ценнейший энергоноситель, который является экологически чистым типом топлива. Добыча газа ежегодно возрастает, что связано с ростом промышленного производства и увеличением народонаселения планеты.

Наиболее крупным импортером газа является Россия. Большая часть российского газа поставляется по трубопроводам. В основном он идет в Европу. Больше всего газа поступает в Германию (39,8 млрд м³), Турцию (26,2 млрд м³) и Италию (24,9 млрд м³). Небольшая часть российского газа в виде сжиженного природного газа поступает в Японию и Южную Корею.

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 %.

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.

Использование газа

Природный газ может быть использован в первую очередь как топливо в промышленности и в быту. При этом он имеет ряд преимуществ. Эти преимущества газа таковы:

• полнота сгорания без копоти и дыма;
• после его сгорания не образуется зола;
• легкость розжига и регулировки величины пламени;
• простота транспортировки к потребителю;
• отсутствие вредных продуктов сгорания.

Важную роль играет относительная дешевизна добычи газа. Если газ сравнить с углем, то стоимость 1 тонны газа в пересчете на условное топливо составит всего 10 % от стоимости угля.

Газ используется в металлургической, цементной, легкой, пищевой отраслях народного хозяйства в качестве топлива. Газ также используется как сырье для химической промышленности. Часто газ заменяет обычные виды топлива, такие как уголь, мазут или торф. Благодаря высоким качествам газа при его применении увеличивается эффективность производства. Например, в металлургической промышленности использование газа позволяет сэкономить дорогостоящий кокс, увеличить производительность печей и улучшить качество производимого металла. Применение газа на тепловых электростанциях позволяет значительно сэкономить на транспортировке топлива, увеличении времени работы котлов, автоматизации управления электростанцией и сокращении численности необходимого персонала.

В последнее время важным направлением применения газа является использование его в качестве топлива для автомобилей. Такой подход позволяет уменьшить выброс вредных веществ, образующихся при работе автомобильного двигателя, на 40–60 %.

По различным отраслям хозяйства потребление газа разделяется приблизительно таким образом:

• 45 % газа используется в промышленности;
• 35 % используется в тепловых электростанциях;
• 10 % газа идет на нужды жилищно-коммунальной отрасли.

Запасы газа

В связи с большой ролью, которую играет природный газ в экономике планеты, серьезное значение придается запасам газа. При этом с каждым годом данные уточняются. Существует несколько источников информации по запасам газа, выпущенными такими солидными организациями, как ЦРУ, ОПЕК или компания British Petroleum. В соответствии с этой информацией разведанные и подтвержденные запасы газа на планете составляют приблизительно 185 трлн м³. По расчетам ученых этого количества газа может хватить жителям планеты на 63 года.

Американская геологическая служба считает, что в эти запасы необходимо добавить приблизительно 140 трлн м³ не открытых пока запасов, 85 трлн м³ труднодоступных запасов. А всего, как предполагает эта служба, потенциальных запасов газа на планете, кроме разведанных и подтвержденных, может быть еще около 290 трлн м³.

Наибольшее количество разведанных запасов газа расположено на территории России (48,7 трлн м³), что составляет почти четверть объема на Земле. На 2-м месте находится Иран (34 трлн м³), на третьем – Катар (25 трлн м³).

Месторождения природного газа и способы добычи

Влияние потребления газа на экологию планеты

Главной причиной ухудшения экологии Земли является деятельность человека и, в частности, загрязнение атмосферы отходами, возникающими при сжигании топлива. При этом опасность представляет воздействие парниковых газов. К таким газам относятся диоксид углерода СО₂ и метан.

Если сравнивать влияние природного газа с влиянием других типов топлива, то газ создает меньшее количество парниковых газов. Это связано с его химическим составом и большей теплоотдачей. Однако при горении природного газа также образуются парниковые соединения. Например, за 30 лет объем выбросов углерода, связанных с использованием природного газа, увеличился вдвое.

Основную вину за это несут страны с развитой промышленностью. Так США выбрасывают 20 % от всего объема, страны Европы –18 %, а Россия – 15 %.

Определенный вред экологии могут принести новые технологии добычи сланцевого газа в случае неосторожной эксплуатации. Во-первых, это возможность заражения химикатами подземных вод, во-вторых, возможность микроземлетрясений в местах гидроразрыва, в-третьих, возможность утечек метана, являющегося парниковым газом, в атмосферу. Все это требует тщательной подготовки к бурению скважин и анализа последствий такого метода добычи газа.

Выводы

• При развитии мировой экономики требуется большое количество энергоресурсов типа природного газа.
• Одним из крупнейших производителей и импортеров газа является Россия.
• На планете имеются большие запасы газа, и почти четверть таких запасов находится на территории России.
• Для улучшения экологии Земли необходимо оптимизировать технологии использования газа с целью уменьшения выбросов парниковых газов.

greenologia.ru

Природный газ – состав

Горючие газы подразделяются на природные и искусственные.

Природные газы подразделяют на три группы:

газы, добываемые из чисто газовых месторождений, представляют собой сухой газ без тяжелых углеводородов; газы, добываемые из нефтяных месторождений вместе с нефтью, представляют собой смесь сухого газа с газообразным бензином и пропан – бутановой фракцией; газы, добываемые из конденсатных месторождений, представляют собой смесь сухого газа и конденсата. …

Природные газы состоят преимущественно из предельных углеводородов, но в них встречаются также сероводород, азот, углекислота, водяные пары.

Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, состоят в основном из метана.

Газ и нефть в толще земли заполняют пустоты пористых пород, и при больших их скоплениях целесообразна промышленная разработка и эксплуатация залежей.

Давление в пласте зависит от глубины его залегания. Практически через каждые 10 м глубины давление в пласте возрастает на 0,1 МПа (1 кгс/см2 ).

В состав газообразного топлива входят горючая и негорючая части. Чем больше горючая часть топлива, тем больше удельная теплота его сгорания. Различия в физико-химических и теплотехнических харак теристиках газового топлива обусловлены разным количеством в составе газа горючих и негорючих газообразных компонентов (балластов), а также вредных примесей.

К горючим компонентам относятся следующие вещества.

Водород Н2 Бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаха, масса 1 м3 которого равна 0,09 кг. Он в 14,5 раза легче воздуха. Удельная теплота сгорания водорода составляет: QB — 12 750 кДж/м3 , 33 850 ккал/кг и 68 260 ккал/моль; Qн — соответственно 10 800 кДж/м3, 28640 ккал/кг и 57 740 ккал/моль и превышает на теплоту, затрачиваемую на испарение воды, образующейся при сгорании водорода; 1 м3 водорода, сгорая в теоретически необходимом количестве воздуха, образует 2,88 м3 продуктов горения.

Водородно-воздушные смеси легко воспламенимы в весьма пожаро – и взрывоопасны.

Метан СН4 Бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. В состав метана входит 75 % углерода и 25 % водорода; масса 1 м3 метана равна 0,717 кг. При атмосферном давлении и температуре —162 °С метан сжижается и его объем уменьшается почти в 600 раз. Поэтому сжиженный природный газ является перспективным энергоносителем для многих отраслей народного хозяйства.

Вследствие содержания в метане 25 % водорода (по массе) имеется большое различие между его высшей и низшей удельной теплотой сгорания. Высшая удельная теплота сгорания метана Qв составляет 39 820 кДж/м3 , 13 200 ккал/кг и 212 860 ккал/моль; низшая — Qн — соответственно 35 880 кДж/м3, 11 957 ккал/кг и 191 820 ккал/моль.

Содержание метана в природных газах достигает 98 %, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природного газа.

Природные и попутные газы, состоящие в основном из метана, представляют собой не только высококалорийное топливо, но ценное сырье для химической промышленности.

Метан обладает сравнительно низкой реакционной способностью. Это объясняется тем, что на разрыв четырех связей С—Н в молекуле метана требуется большая затрата энергии. Кроме метана в горючих газах могут содержаться этан C2H6 , пропан С3Н8 , бутан С4Н10 и др.

Углеводороды метанового ряда имеют общую формулу СnН2n+2, где п — углеродное число, равное 1 для метана, 2 для этана и 3 для пропана. С увеличением числа атомов в молекуле тяжелых углеводородов возрастают ее плотность и удельная теплота сгорания.

Оксид углерода СО. Бесцветный газ без запаха и вкуса масса 1 м3 которого составляет 1,25 кг; удельная теплота сгорания 13 250 кДж/м3 , 2413 ккал/кг или 67 590 ккал/моль, Увеличение содержания оксида углерода за счет снижения балласта ( CO2 + N2 ) резко повышает удельную теплоту сгорания и температуру горения низкокалорийных газов. В высококалорийных газах, содержащих метан и другие углеводороды, увеличение процентного содержания оксида углерода понижает удельную теплоту сгорания газа. При этом образуется 2,88 м3 продуктов горения. Вследствие малого их объема на каждый кубический метр оксида углерода приходится больше теплоты, чем на 1 м3 продуктов горения углеводородов.

Оксид углерода легко вступает в соединение с гемоглобином крови. При содержании в воздухе 0,04 % СО примерно 30 % гемоглобина крови вступает в химическое соединение с оксидом углерода, при 0,1 % СО — 50%, при 0,4 %—более 80%. Оксид углерода относится к высокотоксичным газам, и находиться в помещении, воздух которого содержит 0,2 % СО, в течение 1 ч вредно для организма, а при содержании 0,5 % СО находиться в помещении даже в течение 5 мин опасно для жизни.

В негорючую часть газообразного топлива входят азот, углекислый газ и кислород.

Азот N2 . Бесцветный газ без запаха и вкуса. Плотность азота равна 1,25 г/м3 Атомы азота соединены между собой в молекуле тройной связью N = N , на разрыв которой расходуется 170,2 тыс. ккал/моль теплоты.

Азот практически не реагирует с кислородом, поэтому при расчетах процесса горения его рассматривают как инертный газ. Содержание азота в различных газах колеблется в значительных пределах.

Углекислый газ СО2 . Бесцветный газ, тяжелый, малореакционный при низких температурах. Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Концентрация СО2 в воздухе в пределах 4—5 % приводит к сильному раздражению органов дыхания, а в пределах 10 % вызывает сильное отравление.

Плотность СО2 составляет 1,98 г/м3. Углекислый газ тяже­ лее воздуха в 1,53 раза, при температуре — 20 0С и давления 5,8 МПа (58 кгс/см г ) он превращается в жидкость, которую можно перевозить в стальных баллонах. При сильном охлаждении CO2 застывает в белую снегообразную массу. Твердый СО2 , или сухой лед, широко используется для хранения скоропортящихся продуктов в других целей.

Кислород О2 . Газ без запаха, цвета и вкуса. Плотность его составляет 1,43 г/м3. Присутствие кислорода в газе пони жает удельную теплоту сгорания и делает газ взрывоопасным. Поэтому содержание кислорода в газе не должно быть более 1 % от объема.

К вредным примесям относятся следующие газы.

Сероводород h3S . Бесцветный газ с сильным запа хом, напоминающим запах тухлых яиц, обладает высокой токсичностью. Масса 1 м3 сероводорода равна 1,54 кг.

Сероводород, воздействуя на металлы, образует сульфиды. Он оказывает сильное корродирующее воздействие на газопроводы, особенно при одновременном присутствии в газе h3S , Н2О и О2. При сжигании сероводород образует сернистый газ, вредный для здоровья и оказывающий коррозионное воздействие на металлические поверхности. Содержание сероводорода в газе не должно превышать 2 г на 100 м3 газа.

Цианистоводородная (синильная) кислота HCN . Представляет собой бесцветную легкую жидкость с тем пературой кипения 26 0С. Вследствие такой низкой температуры кипения HCN находится в горючих газах в газообразном сос тоянии. Синильная кислота очень ядовита, обладает корродиру ющим воздействием на железо, медь, олово, цинк и их сплавы. Поэтому допускается наличие не более 5 г цианистых соединений (в пересчете на HCN ) на каждые 100 м3 газа.

Для того чтобы своевременно обнаружить утечку, все горючие газы, направленные в городские газопроводы, подвергают одоризации, т. е. придают им резкий специфический запах, по которому их легко обнаружить даже при незначительных концентрациях в воздухе помещений. Одоризация газов производится с помощью специальных жидкостей, обладающих сильными запахом. Наиболее часто в качестве одноранта применяют этил меркаптан . При этом запах газа должен ощущаться при концентрации его в воздухе не более 1/5 части нижнего предела взрываемости. Практически это означает, что природный газ, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5 %, должен чувствоваться в воздухе помещений при 1 %-ной концентрации. Запах сжиженных газов должен ощущаться при 0,5 %-ной концентрации их в объеме помещения.

Источник www.aboutgaz.ru

ingenerov.net

Что можно сделать из природного газа

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

Значительные объемы газа использует также металлургическая промышленность. Но и здесь природный газ также используется как источник энергии — для разогрева доменных печей.

Зеленое топливо

В России около половины поставок газа приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Даже если в доме нет газовой плиты или газового водонагревателя, все равно свет и горячая вода, скорее всего, получены с использованием природного газа.Природный газ — самое чистое среди углеводородных ископаемых топлив. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола. Кроме того, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря своим высоким экологическим характеристикам природный газ занимает доминирующее место в энергетике мегаполисов.

На газе можно ездить

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле 76-го бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию городов. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

Компримированный газ получают на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) путем сжатия природного газа, поступающего по газопроводу, до 20–25 МПа (200–250 атмосфер).

Еще из природного газа можно производить жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). Поскольку природный газ — достаточно инертный продукт, практически всегда при переработке на первом этапе его превращают в более реакционно-способную парогазовую смесь — так называемый синтез-газ (смесь СО и Н2).Далее ее направляют на синтез для получения жидкого топлива. Это может быть так называемая синтетическая нефть, дизельное топливо, а также смазочные масла и парафины.

Впервые жидкие углеводороды из синтез-газа получили немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш еще в 1923 году. Правда, тогда в качестве источника водорода они использовали уголь. В настоящее время различные варианты метода Фишера-Тропша используются во многих представленных на рынке процессах превращения газа в жидкие углеводороды.

Отбензинивание

Первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах.Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий, пары воды.Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку — очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ — продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы. Этот же уже очищенный газ идет на химических заводы, где из него производят метанол и аммиак.

А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом — ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.

Краска, клей и уксус

По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (Ch4OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.

Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура.

Аммиак сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.

Как получается аммиак

Вначале природный газ очищают от серы, затем он смешивается с подогретым водяным паром и поступает в реактор, где проходит через слои катализатора. Эта стадия называется первичным риформингом, или парогазовой конверсией. Из реактора выходит газовая смесь, состоящая из водорода, метана, углекислого (СО2) и угарного газов (СО). Далее эта смесь направляется на вторичный риформинг (паровоздушная конверсия), где смешивается с кислородом из воздуха, паром и азотом в необходимом соотношении. На следующем этапе из смеси удаляют СО и СО2. После этого смесь водорода и азота поступает собственно на синтез аммиака.

www.gazprominfo.ru

Природный газ

Доклад по химии

Едва ли существует какая-нибудь потребность ремесел, промышленности, физиологии, которая до сих пор не удовлетворяла бы химия. Всякий вопрос, точно и определенно поставленный, до настоящего времени всегда бывал разрешенным...

Юстус Либих

Выполнили:

ученики 10 “А” класса

Гуральский Юрий

Донской Юрий

Захаров Андрей

Москалева Светлана

Носов Кирилл

Вступление.

Еще три века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличии от твердых и жидких тел способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств. С тех пор слово “газ” во все основные языки мира. Среди известного комплекса естественных полезных ископаемых, относящихся к топливно-энергетичесской группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве странны занимают природные горючие газы.

В топливно-энергетичесских ресурсах мира природный газ оценивается в 630 млрд. тут, что составляет 4,9% от общей суммы топливных ресурсов, а возможное извлекаемое количество его определяется в 500 млрд. тут, т. е. Около 80% от прогнозных ресурсов. Известно, что доля природного газа в общемировом энергетическом балансе с 1900 г. возрастала медленными темпами и в мировом потреблении различных видов топлива в начале текущего столетия оценивалось в 0,9%.

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полноте сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения. Запасы природного газа на нашей планете очень велик. Он является источником сырья для химической промышленности. Помимо природного газа существует искусственный газ. Впервые он был получен в лабораторных условиях в конце XVIII века. Искусственным газом сначала освещались улицы и помещения, поэтому его и назвали “светильным газом”. Помимо названных газов существуют также попутные нефтяные газы. По своему происхождению тоже является природным газом. Особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образовывая газовую “шапку”. При извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого давления отделяется от нее.

Это надо знать.

Основной составной частью природного газа является метан (Ch5 ). Кроме метана в состав природного газа входят его ближайшие гомологи: этан, пропан, бутан. Содержание метана в природном газе обратно пропорционально общей молекулярной массе углеводорода. Различный состав имеет природный газ различных месторождений. Средний его состав следующий: метан-80,97% , этан-0,5-0,4 , пропан-0,2-1,5% , бутан-0,1-1% , пентан 0-1% . На другие газы приходится от 2% до 13% объема.

Природный газ ныне широко используется в качестве топлива и сырья для химической промышленности. Как источник энергии природный газ является одним из главных на Земле, уступая лишь нефти. Это связанно с преимуществами природного газа над другими видами топлива. Теплота сгорания очень высока, его подачу в печь легко регулировать, он не оставляет золы и является самым экологически чистым топливом, вот почему сейчас природный газ как источник энергии используется чаще чем каменный уголь, хоть и имеет меньший КПД.

Также немало важна роль природного газа как сырья химической промышленности. Именно использование природного газа помогло синтезировать многие химические вещества, несуществующие в природе (например полиэтилен).

Это интересно .

Давным-давно жители Ирака и Индии были убеждены, что когда из расщелин среди скал поднимаются в высь языки пламени, то происходит это по велению бога огня. Поэтому этот огонь считается здесь священным.

А жители США до недавних пор ничего не знали ни о газе, ни о его св-вах. Очень часто природный газ сам по себе, без каких бы то ни было буровых работ, просачивался на поверхность земли сквозь расщелины в скалах, образуя естественные скважины этого природного сырья. Только В 19 веке в ходе бурения скважин был обнаружен природный газ. С 1872 года он стал использоваться в промышленных целях. Тогда же началось строительство газопроводов. Природный газ состоит из легковоспламеняющихся газов, главным образом из метана. Иногда природный газ добывается в чистом виде. Иногда он поднимается на поверхность вместе с нефтью. В случае, если газ выходит с нефтью, его необходимо очистить. Если же газ выходит отдельно, то нет никакой необходимости в его обработке. Любое месторождение нефти - это, по сути дела, и месторождение природного газа. Обычно газ скапливается среди пористой горной породы, покрытой глинистым сланцем, который не выпускает его наружу, но и не пропускает его внутрь. Газ может располагаться под камнями, как раз над нефтяным месторождением. В этом случае во время буровых работ происходит утечка газа. Но в деле освоения месторождений нефти и газа не обошлось и без досадных оплошностей. Так в течение 1-го года в районе штата Оклахома ежедневно добывали нефть на сумму в 25 тыс. $, но при этом каждый день в воздух утекало на 75 тыс. $ природного газа!

Природный газ-это чистое и удобное топливо. На нем можно готовить, им

можно отапливать дома.

В связи с резко выросшим в последние годы добычи и использования газа комплексное решение вопросов оптимизации и повышения надежности дальнего газоснабжения стало задачей большой народнохозяйственной важности. Известно, что система потребителей природного газа использует его неравномерно в связи с сезонным изменением потребности в топливе. Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания в близи крупных городов газохранилищ большой емкости. Сооружение таких хранилищ – газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и трудно осуществимо по технико-экономическим условием. Наиболее экономический способ хранения газа – это подземный. В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения, или водоносные пласты. Рассмотрим особенности подземных хранилищ газа, сооружаемым в водоносных песчаных пластах. Емкостью для газа служит водоносный песчаный пласт, залегающий на глубине 890-910 м между плотными глинами девонского возраста. В этот пласт пробуренные скважины закачивается газ, поступающий по магистральным газопроводам из газодобывающих районов страны. Избыточное давление нагнетаемого газа создаваемое с помощью соответствующих компрессорных установок на поверхности в пределах водоносного пласта, образует своеобразную газовую залежь, подпираемую по периферии пластовой водой. В этом сущность процесса подземного хранения. Преимущества подземного хранения газа обуславливаются низкими капитальными и эксплуатационными затратами, повышением безопасности хранения, меньшей площадью и независимостью от атмосферных воздействий.

Историческая справка.

Из истории развития человечества известно, что природный горючий газ был известен с древнейших времен, но использование его не имело широкого распространения. В местах выхода его на поверхность земли он иногда загорался, и такой факел существовал долгое время. Эти факелы называли вечным огнем, и первые сведения о них находим у Масуди (X в.), Катдиб-Челяби и др.

В своих записках о путешествиях Марко Поло упоминает о том, что природные газы использовались для освещения и отопления в некоторых районах Китая. Путешественник Кемпфер в своих отчетах о посещении Апшерона в 1682-1686 гг. писал, что жители полуострова широко применяют горючие газы для приготовления пищи и обжига известняков. В ряде других литературных источниках неоднократно упоминаются “вечные огни” в Сураханах (на Апшеронском полуострове), существовавшие еще в начале XX в. и привлекавшие большое внимание исследователей.

Для полного представления об интенсивности развития газовой промышленности в нашей стране обратимся к истории ее становления.

В топливном балансе дореволюционной России, как известно, ведущее место занимал каменный уголь; природный газ, несмотря на наличие его интенсивных проявлений на поверхности в ряде районов страны, совсем не использовался. Применять природный газ для топлива начали лишь после Великой Октябрьской революции.

В дореволюционной России газовой промышленности не придавалось серьезного значения, хотя некоторые промышленные фирмы при эксплуатации нефтяных скважин на Апшеронском полуострове, добываемый вместе с нефтью, так называемый попутный газ, использовали на промысловых установках.

После национализации нефтяной промышленности сразу же был поставлен вопрос об использовании газа, извлекаемого вместе с нефтью.

В годы Великой Отечественной войны в Саратовской, а затем и в Куйбышевской областях, были открыты месторождения природного газа, добыча и использование которого положили начало не только добывающей отрасли промышленности, но и газовой индустрии. К этому периоду (1942-1946) относится сооружение газопроводов от открытых месторождений газа до Москвы.

Послевоенный период в развитии газодобывающей отрасли характеризуется открытием ряда газоносных районов и областей. На Северном Кавказе, в пределах Ставропольского края, были открыты крупные газовые месторождения – Сенгилеевское, Северо-Ставропольское и др, которые определили тот край, как газоносный с наличием промышленных запасов газа.

mirznanii.com

---

• 
  Солнечные батареи новая российская технология
• 
  Белоярская аэс на карте россии
• 
  Меры защиты от статического электричества
• 
  Отличие порошкового огнетушителя от углекислотного
• 
  Интерфейс rs 485 для чайников
• 
  Генератора схемы
• 
  До какого числа не будет горячей воды
• 
  Ограничение электроэнергии должникам в многоквартирном доме
• 
  Мощность в электрической цепи формула
• 
  Ленинградская аэс где находится
• 
  Лотки для электропроводки