خواص فیزیکی و شیمیایی گاز طبیعی کاربرد گاز در صنعت و اقتصاد

احتراق گاز طبیعی

گاز طبیعییک ماده معدنی در حالت گازی است. به طور گسترده ای به عنوان سوخت استفاده می شود. اما خود گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده نمی شود، اجزای آن برای استفاده جداگانه از آن جدا می شوند. این اغلب یک گاز مرتبط در طول تولید نفت است. گاز طبیعی در شرایط مخزن (شرایط وقوع در روده های زمین) در حالت گازی به صورت تجمعات جداگانه (رسوبات گازی) یا به صورت درپوش گازی میادین نفت و گاز است - این گاز رایگان; یا در حالت محلول در نفت یا آب (در شرایط مخزن) و در شرایط استاندارد - فقط در حالت گاز. گاز طبیعی می تواند به شکل هیدرات های گازی نیز باشد.

تقریباً 90 درصد آن را هیدروکربن ها، عمدتاً متان (CH 4) تشکیل می دهد. همچنین حاوی هیدروکربن‌های سنگین‌تر - اتان، پروپان، بوتان، و همچنین مرکاپتان‌ها و سولفید هیدروژن (معمولاً این ناخالصی‌ها مضر هستند)، نیتروژن و دی اکسید کربن (که اساساً بی‌فایده هستند، اما مضر نیستند)، بخار آب، ناخالصی‌های مفید هلیوم و گازهای دیگر مواد بی اثر

ترکیب شیمیایی

بخش اصلی گاز طبیعی متان (CH 4) است - تا 98٪. گاز طبیعی همچنین ممکن است حاوی هیدروکربن های سنگین تری باشد - همولوگ های متان:

• اتان (C2H6)،
• پروپان (C3H8)،
• بوتان (C4H10)،
• و سایر آلکان ها - از C 5 و بالاتر

و همچنین سایر مواد غیر هیدروکربنی:

• تجزیه و تحلیل دقیق تر، تشخیص مقادیر کمی هلیوم (He) در گاز طبیعی را ممکن کرد.

مشخصات فیزیکی

مشخصات فیزیکی تقریبی (بسته به ترکیب):

• تراکم:
  • از 0.7 تا 1.0 کیلوگرم بر متر 3 - گاز خشک، در n. تو
  • 400 کیلوگرم بر متر 3 - مایع.
• گرمای احتراق یک متر مکعب گاز طبیعی در حالت گازی در شرایط عادی: 28-46 MJ یا 6.7-11.0 Mcal.
• عدد اکتان هنگام استفاده در موتورهای احتراق داخلی: 120-130.
• حدود غلظت اشتعال (انفجار) گاز طبیعی (متان) در محدوده 5 تا 15 درصد است. خارج از این مرزها، مخلوط گاز و هوا قادر به پخش شعله نیست. در هنگام انفجار، فشار در یک حجم بسته به 0.8 ... 1 مگاپاسکال افزایش می یابد.
• گاز طبیعی خالص بی رنگ و بی بو است. برای اینکه بتوانید نشت را با بو تشخیص دهید، اضافه نکنید تعداد زیادی ازخوشبو کننده ها (اغلب از اتیل مرکاپتان به عنوان خوشبو کننده استفاده می شود) که دارای بوی نامطبوع قوی هستند، خوشبو کننده هستند.
• گاز طبیعی به سرعت تبخیر شده و در اتمسفر پراکنده می شود که از نظر ایمنی مهم است.

ذخایر گاز طبیعی

نقشه ذخایر گاز طبیعی در جهان

متان و برخی هیدروکربن های دیگر در فضا پراکنده هستند. متان- سومین گاز رایج در جهان، پس از هیدروژن و هلیوم. به شکل یخ متان، در ساختار بسیاری از سیارات و سیارک های دور از خورشید شرکت می کند، اما چنین تجمعاتی، به عنوان یک قاعده، به عنوان ذخایر گاز طبیعی طبقه بندی نمی شوند و هنوز کاربرد عملی پیدا نکرده اند. مقدار قابل توجهی از هیدروکربن ها در گوشته زمین وجود دارد، اما آنها نیز مورد توجه نیستند.

ذخایر عظیم گاز طبیعی در پوسته رسوبی پوسته زمین متمرکز شده است. طبق نظریه منشا بیوژنیک (آلی) نفت، آنها در نتیجه تجزیه بقایای موجودات زنده تشکیل می شوند. اعتقاد بر این است که گاز طبیعی در پوسته های رسوبی در دما و فشار بیشتر از نفت تشکیل می شود. مطابق با این واقعیت این است که میادین گازی اغلب در عمق بیشتری از میادین نفتی قرار دارند.

روسیه (میدان Urengoyskoye)، ایالات متحده آمریکا، کانادا دارای ذخایر عظیم گاز طبیعی هستند. در میان سایر کشورهای اروپایی، نروژ قابل توجه است، اما ذخایر آن اندک است. در میان جمهوری های سابق اتحاد جماهیر شوروی، ترکمنستان و همچنین قزاقستان (میدان کاراچاگانک) دارای ذخایر بزرگ گاز هستند.

در نیمه دوم قرن بیستم در دانشگاه. I.M. Gubkin هیدرات های گاز طبیعی (یا هیدرات های متان) را کشف کرد. بعدها مشخص شد که ذخایر گاز طبیعی در این ایالت بسیار زیاد است. آنها هم در زیر زمین و هم در یک فرورفتگی جزئی در زیر بستر دریا قرار دارند.

تولید و فرآوری گاز طبیعی

میدان های گازی

مخزن نفت یا گاز تجمعی از هیدروکربن ها است که منافذ سنگ های نفوذپذیر را پر می کند. اگر انباشت زیاد باشد و بهره برداری از آن مقرون به صرفه باشد، کانسار صنعتی محسوب می شود. کانسارهایی که مناطق قابل توجهی را اشغال می کنند، کانسارها را تشکیل می دهند.

خشک کردن گاز

رطوبت گاز در طول حمل و نقل آن اغلب باعث مشکلات عملیاتی جدی می شود. در شرایط خارجی خاص (دما و فشار)، رطوبت می تواند متراکم شود، پلاگ های یخ و هیدرات های کریستالی ایجاد کند و در حضور سولفید هیدروژن و اکسیژن باعث خوردگی خطوط لوله و تجهیزات شود. برای جلوگیری از این مشکلات، گاز با کاهش دمای نقطه شبنم به میزان 5...7 درجه سانتی گراد زیر دمای عملیاتی در خط لوله گاز خشک می شود.

تصفیه گاز از سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن

در گازهای قابل اشتعال که برای گازرسانی به شهرها استفاده می شود، محتوای سولفید هیدروژن نباید از 2 گرم در هر 100 متر مکعب گاز تجاوز کند. هیچ معیاری وجود ندارد که محتوای دی اکسید کربن را محدود کند، اما به دلایل فنی و اقتصادی در گاز منتقل شده نباید از 2٪ تجاوز کند.

بوییدن گاز

گاز طبیعی بی بو است. بنابراین، به منظور تشخیص نشت گاز به موقع، به آن بو می دهند - گاز بو داده می شود. اتیل مرکاپتان (C 2 H 5 SH ) به عنوان خوشبو کننده استفاده می شود. از نظر سمیت، از نظر کمی و کیفی با سولفید هیدروژن یکسان است و دارای بوی تند و نامطبوع است.

حمل و نقل

نوع اصلی انتقال گاز در حال حاضر خط لوله است. گاز در لوله های با قطر بزرگ تحت فشار 75 اتمسفر (7.5 مگاپاسکال) حرکت می کند. همانطور که گاز از طریق خط لوله حرکت می کند، انرژی خود را از دست می دهد و برای غلبه بر نیروی اصطکاک بین دیواره لوله و گاز و بین لایه های خود گاز صرف می شود. برای اینکه فشار در خط لوله در یک سطح معین حفظ شود، لازم است ایستگاه های کمپرسور (CS) در فاصله معینی از یکدیگر وجود داشته باشند که باید فشار در خط لوله را در سطح 75 اتمسفر حفظ کنند. نگهداری و ساخت خط لوله هزینه زیادی دارد، اما با این وجود، خط لوله ارزان ترین راه برای انتقال نفت و گاز است.

یکی دیگر از راه های انتقال گاز استفاده از تانکرهای مخصوص - حامل های گاز است. این کشتی‌های مجهز به ویژه برای انتقال گاز در حالت مایع تحت شرایط خاص هستند. برای انتقال گاز با استفاده از این روش، لازم است علاوه بر خود تانکرها، تعدادی اقدامات مقدماتی برای امکان استفاده از آنها انجام شود. باید خط لوله گاز را تا ساحل دریا گسترش داد، بندری برای نفتکش ها، کارخانه مایع سازی گاز و خود نفتکش ها ساخت. اما این نوع حمل و نقل گاز زمانی مقرون به صرفه است که مصرف کننده بیش از 3000 کیلومتر از محل های تولید فاصله داشته باشد.

سنتز گاز طبیعی

راه های زیادی برای به دست آوردن گاز طبیعی از سایر مواد آلی مانند ضایعات حاصل از فعالیت های کشاورزی، فرآوری چوب و صنایع غذایی و غیره وجود دارد.

بشریت از دیرباز وجود گاز طبیعی را می دانست. برآوردهای محافظه کارانه نشان می دهد که گاز طبیعی در چین در قرن چهارم قبل از میلاد برای گرمایش و روشنایی استفاده می شد. برای به دست آوردن آن، چاه هایی حفر شد و خطوط لوله از بامبو ساخته شد. علاوه بر این، برای مدت طولانی، شعله ای درخشان که هیچ خاکستری بر جای نمی گذارد، موضوع یک آیین عرفانی و مذهبی برای برخی از مردم بود. به عنوان مثال، در شبه جزیره آبشرون (سرزمین امروزی آذربایجان) در قرن هفتم، معبد آتش‌پرستان آتشگاه برپا شد که خدمات آن تا قرن نوزدهم انجام می‌شد.

خود کلمه "گاز" در آغاز قرن هفدهم توسط طبیعت شناس فلاندری یان باپتیست ون هلمونت برای اشاره به "هوای مرده" که به دست آورد (دی اکسید کربن) ابداع شد. هلمونت نوشت: "من چنین گاز بخاری را نامیدم زیرا تقریباً هیچ تفاوتی با هرج و مرج قدیمی‌ها ندارد." اما در این مورد با یکی از اشکال وجود ماده سروکار داریم.

هنوز بین دانشمندان در مورد منشا گاز طبیعی اتفاق نظر وجود ندارد. دو مفهوم اصلی - بیوژنیک و معدنی - دلایل مختلفی را برای تشکیل مواد معدنی هیدروکربنی در روده های زمین بیان می کنند.

• تئوری معدنی. تشکیل مواد معدنی در لایه های سنگی بخشی از فرآیند گاز زدایی زمین است. به دلیل پویایی درونی زمین، هیدروکربن هایی که در اعماق زیاد قرار دارند تا ناحیه کم فشار بالا می روند و در نتیجه رسوبات گازی تشکیل می شوند.
• نظریه بیوژنیک. موجودات زنده ای که مردند و در ته مخازن فرو رفتند در فضای بدون هوا تجزیه شدند. با فرو رفتن بیشتر و عمیق تر به دلیل حرکات زمین شناسی، بقایای مواد آلی تجزیه شده تحت تأثیر عوامل ترموباریک (دما و فشار) به مواد معدنی هیدروکربنی از جمله گاز طبیعی تبدیل شدند.

اخیراً، گروهی از دانشمندان مؤسسه مسائل نفت و گاز آکادمی علوم روسیه، تحت رهبری دکترای علوم زمین شناسی و کانی شناسی آزاریا بارنباوم، مفهوم جدیدی از منشاء نفت و گاز ایجاد کردند. بر اساس این نظریه، ذخایر بزرگ هیدروکربنی ممکن است در طول میلیون‌ها سال، همانطور که قبلاً تصور می‌شد، ظاهر نشوند، بلکه تنها طی چند دهه ظاهر می‌شوند.

گاز طبیعی می تواند به صورت ذخایر گازی واقع در لایه های سنگی خاص، به صورت کلاهک گازی (بالای نفت) و همچنین به صورت محلول یا کریستالی وجود داشته باشد. گاز طبیعی می تواند به شکل هیدرات های گازی نیز باشد (هیدرات های گاز طبیعی هیدرات های گازی یا کلاترات هستند - ترکیبات کریستالی که تحت شرایط ترموباریک خاصی از آب و گاز تشکیل می شوند).

گاز طبیعی در مقایسه با سایر انواع سوخت و مواد اولیه دارای مزایای متعددی است:

• هزینه تولید گاز طبیعی به طور قابل توجهی کمتر از سایر انواع سوخت است. بهره وری نیروی کار در طول استخراج آن بیشتر از استخراج نفت و زغال سنگ است.
• عدم وجود مونوکسید کربن در گازهای طبیعی از احتمال مسمومیت افراد به دلیل نشت گاز جلوگیری می کند.
• با گرمایش گاز شهرها و شهرک ها، حوضه هوا بسیار کمتر آلوده می شود.
• هنگام کار بر روی گاز طبیعی، امکان خودکارسازی فرآیندهای احتراق و دستیابی به راندمان بالا وجود دارد.
• دمای بالا در حین احتراق (بیش از 2000 درجه سانتیگراد) و گرمای ویژه احتراق، استفاده مؤثر از گاز طبیعی به عنوان سوخت انرژی و فناوری را ممکن می سازد.

گاز سوخت جوان تری نسبت به نفت است. عصر گاز طبیعی اساساً با کشف میدان گرونینگن در هلند در سال 1959 و اکتشافات بعدی ذخایر گاز توسط بریتانیا در حوزه جنوبی دریای شمال در اواسط دهه 1960 آغاز شد.

طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی، از اوایل دهه 70. سهم گاز در تراز انرژی جهانی از 16 به 21 درصد در سال 2008 افزایش یافته است. در مصرف انرژی جهانی حتی بالاتر بود - حدود 24٪. چشم انداز انرژی جهانی BP تا سال 2030 بیان می کند که گاز طبیعی سریع ترین رشد سوخت را طی 25 سال آینده خواهد داشت. در عین حال، کارشناسان آژانس بین‌المللی انرژی بر این باورند که سهم گاز در تراز انرژی جهانی تا سال 2035 از 21 درصد به 25 درصد افزایش می‌یابد، گاز پس از نفت به دومین حامل انرژی تبدیل می‌شود و زغال سنگ را به جایگاه سوم می‌رساند.

ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی گاز طبیعی بسیار ساده است. بخش اصلی این نوع گاز متان (CH4) است - ساده ترین هیدروکربن (یک ترکیب آلی متشکل از اتم های کربن و هیدروژن)، سهم آن بیش از 92٪ است.

بسته به محتوای متان، دو گروه اصلی گاز طبیعی متمایز می شوند:

• گروه گاز طبیعی H(گاز H، یعنی گاز پر کالری) به دلیل محتوای متان بالا (از 87٪ تا 99٪) از بالاترین کیفیت برخوردار است. گاز طبیعی روسیه متعلق به گروه H است و ارزش حرارتی بالایی دارد. به دلیل محتوای متان بالا (98٪) با کیفیت ترین گاز طبیعی در جهان است.
• گروه گاز طبیعی L(ال-گاز، یعنی گاز کم کالری) گاز طبیعی با محتوای متان کمتر است - از 80٪ تا 87٪. اگر الزامات کیفیت برآورده نشود (11.1 کیلووات ساعت بر متر مکعب)، آنگاه گاز اغلب نمی تواند مستقیماً بدون پردازش اضافی به مصرف کننده نهایی عرضه شود.

علاوه بر متان، گاز طبیعی ممکن است حاوی هیدروکربن های سنگین تر، همولوگ های متان باشد: اتان (C2H6)، پروپان (C3H8)، بوتان (C4H10) و برخی ناخالصی های غیر هیدروکربنی. در عین حال، مهم است که ترکیب گاز طبیعی ثابت نباشد و از میدانی به میدان دیگر متفاوت باشد.

مشخصات فیزیکی

مشخصات فیزیکی تقریبی (بسته به ترکیب):

• چگالی: از 0.7 تا 1.0 کیلوگرم بر متر مکعب (گاز خشک، در شرایط عادی) یا 400 کیلوگرم بر متر مکعب (مایع).
• دمای احتراق: t = 650 درجه سانتیگراد.
• ارزش حرارتی یک متر مکعب گاز طبیعی در حالت گازی در شرایط عادی: 28-46 MJ یا 6.7-11.0 Mcal.
• عدد اکتان هنگام استفاده در موتورهای احتراق داخلی: 120-130.
• 1.8 برابر سبکتر از هوا است، بنابراین در صورت نشتی، در مناطق پست جمع نمی شود، بلکه بالا می رود.

کاربرد

گاز طبیعی با داشتن مزایایی نسبت به سایر منابع انرژی مانند کارایی و سازگاری با محیط زیست به طور فزاینده ای در صنعت و خانوارها اهمیت پیدا می کند.

گاز طبیعی به عنوان یک حامل انرژی فسیلی عمدتاً برای گرم کردن اماکن مسکونی و صنعتی، برای پخت و پز، تولید برق و همچنین در بخش تولید صنعتی برای تولید انرژی حرارتی استفاده می شود.

گاز طبیعی در مقادیر کم به عنوان سوخت موتور استفاده می شود. با توجه به افزایش قیمت بنزین در سال ها و ماه های اخیر، تعداد خودروهای شخصی تبدیل به موتور گازسوز افزایش یافته است. علاوه بر این، کامیون ها و اتوبوس ها برای کار با گاز طبیعی دوباره تجهیز می شوند. در کنار عامل هزینه، بحث مهمی که به نفع گاز طبیعی است، سطح کمتر انتشار مواد مضر در جو است.

20 کشور پیشرو در جهان از نظر ذخایر گاز اثبات شده (بر اساس نتایج 2010)

منبع

20 کشور پیشرو جهان از نظر مصرف گاز (بر اساس نتایج سال 2010)

منبع: BP Statistical Review of World Energy 2011

20 کشور پیشرو در تولید گاز جهان (بر اساس نتایج سال 2010)

منبع: BP Statistical Review of World Energy 2011

گاز طبیعی در برابر واکنش های احتراق شیمیایی بسیار مقاوم است. بنابراین، انرژی اغلب از آن به دست می آید - الکتریکی و حرارتی. اما از گاز می توان برای تولید کود، سوخت، رنگ و موارد دیگر نیز استفاده کرد.

سوخت سبز

در روسیه، حدود نیمی از عرضه گاز به شرکت‌های انرژی و تاسیسات می‌رسد. حتی اگر در خانه خود اجاق گاز یا آبگرمکن گازی نداشته باشید، به احتمال زیاد برق و آب گرم شما از گاز طبیعی تامین می شود.
گاز طبیعی در میان سوخت های فسیلی هیدروکربنی پاک ترین است. هنگام سوزاندن آن، فقط آب و دی اکسید کربن تشکیل می شود، در حالی که وقتی فرآورده های نفتی و زغال سنگ می سوزند، دوده و خاکستر نیز ایجاد می شود. علاوه بر این، انتشار دی اکسید کربن گلخانه ای هنگام سوزاندن گاز طبیعی کمترین میزان را دارد که نام "سوخت سبز" را دریافت کرد. گاز طبیعی به دلیل ویژگی‌های زیست‌محیطی بالا، جایگاه غالب در بخش انرژی کلان‌شهرها را به خود اختصاص داده است.

می توانید با بنزین رانندگی کنید

گاز طبیعی می تواند به عنوان سوخت موتور استفاده شود. قیمت متان فشرده (یا فشرده) نصف بنزین 76 درجه است، عمر موتور را افزایش می دهد و می تواند اکولوژی شهرها را بهبود بخشد. موتور گاز طبیعی با استاندارد زیست محیطی یورو 4 مطابقت دارد. این گاز می تواند برای خودروهای معمولی، کشاورزی، آبی، هوایی و حمل و نقل ریلی استفاده شود.

گاز فشرده در ایستگاه‌های کمپرسور پرکننده گاز خودرو (ایستگاه‌های پرکننده CNG) با فشرده‌سازی گاز طبیعی عرضه‌شده از طریق خط لوله گاز تا 20-25 مگاپاسکال (200-250 اتمسفر) تولید می‌شود.

همچنین امکان تولید سوخت موتور مایع از گاز طبیعی با استفاده از فناوری گاز به مایع (GTL) وجود دارد. از آنجایی که گاز طبیعی یک محصول نسبتاً بی اثر است، در طول پردازش، تقریباً همیشه در مرحله اول به مخلوط بخار و گاز واکنش پذیرتر تبدیل می شود - به اصطلاح گاز سنتز (مخلوطی از CO و H 2).
سپس برای سنتز برای تولید سوخت مایع فرستاده می شود. این می تواند به اصطلاح روغن مصنوعی، سوخت دیزل، و همچنین روغن های روان کننده و پارافین باشد.

برای اولین بار، هیدروکربن های مایع از گاز سنتز توسط شیمیدانان آلمانی فرانتس فیشر و هانس تروپش در سال 1923 به دست آمد. درست است، پس از آن از زغال سنگ به عنوان منبع هیدروژن استفاده کردند. تغییرات روش فیشر-تروپش در حال حاضر در بسیاری از فرآیندهای گاز به مایع در بازار استفاده می شود.

تاپینگ

فرآوری اولیه گاز در کارخانه های فرآوری گاز - کارخانه های فرآوری گاز اتفاق می افتد.
گاز طبیعی علاوه بر متان معمولا حاوی ناخالصی های مختلفی است که باید جدا شوند. اینها نیتروژن، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، هلیوم و بخار آب هستند.
بنابراین، اول از همه، گاز در کارخانه فرآوری گاز تحت پردازش ویژه - تمیز کردن و خشک کردن قرار می گیرد. در اینجا گاز تا فشار مورد نیاز برای پردازش فشرده می شود. در کارخانه های تاپینگ، گاز به بنزین گاز ناپایدار و گاز پاک شده جدا می شود - محصولی که متعاقباً به خطوط لوله اصلی گاز پمپ می شود. همین گاز از قبل تصفیه شده به کارخانه های شیمیایی می رود، جایی که متانول و آمونیاک از آن تولید می شود.

و بنزین گاز ناپایدار، پس از جدا شدن از گاز، به واحدهای شکنش گاز عرضه می شود که در آن هیدروکربن های سبک از این مخلوط جدا می شوند: اتان، پروپان، بوتان، پنتان. این محصولات همچنین به مواد اولیه برای پردازش بیشتر تبدیل می شوند. از آنها، به عنوان مثال، پلیمرها و لاستیک ها متعاقباً به دست می آیند. و مخلوط پروپان و بوتان خود یک محصول نهایی است - به سیلندرها پمپ می شود و به عنوان سوخت خانگی استفاده می شود.

رنگ، چسب و سرکه

با استفاده از طرحی شبیه به فرآیند فیشر-تروپش، متانول (CH 3 OH) از گاز طبیعی تولید می شود. به عنوان یک معرف برای مبارزه با پلاگ های هیدراتی که در خطوط لوله در دماهای پایین تشکیل می شوند استفاده می شود. متانول همچنین می تواند به یک ماده خام برای تولید مواد پیچیده تر تبدیل شود مواد شیمیایی: فرمالدئید، مواد عایق، لاک ها، رنگ ها، چسب ها، افزودنی های سوخت، اسید استیک.

کودهای معدنی نیز از گاز طبیعی از طریق چندین تبدیل شیمیایی به دست می آیند. در مرحله اول آمونیاک است. فرآیند تولید آمونیاک از گاز مشابه فرآیند گاز به مایع است، اما به کاتالیزورها، فشار و دمای متفاوتی نیاز دارد.

آمونیاک خود یک کود است و همچنین در واحدهای تبرید به عنوان مبرد و به عنوان ماده اولیه برای تولید ترکیبات حاوی نیتروژن: اسید نیتریک، نیترات آمونیوم، اوره استفاده می شود.

آمونیاک چگونه ساخته می شود؟

ابتدا گاز طبیعی از گوگرد تصفیه می شود، سپس با بخار آب گرم شده مخلوط می شود و وارد راکتور می شود و در آنجا از لایه های کاتالیزور عبور می کند. این مرحله را اصلاح اولیه یا اصلاح گاز بخار می نامند. مخلوط گازی متشکل از هیدروژن، متان، دی اکسید کربن (CO 2) و مونوکسید کربن (CO) از راکتور خارج می شود. سپس این مخلوط به رفرمینگ ثانویه (تبدیل بخار به هوا) فرستاده می شود، جایی که با اکسیژن هوا، بخار و نیتروژن به نسبت لازم مخلوط می شود. در مرحله بعد، CO و CO 2 از مخلوط حذف می شوند. پس از این، مخلوط هیدروژن و نیتروژن مستقیماً به سنتز آمونیاک می رود.

حالت به شکل هیدرات گاز طبیعی.

ترکیب شیمیایی

بخش اصلی گاز طبیعی متان (CH 4) است - از 70 تا 98٪. گاز طبیعی ممکن است حاوی هیدروکربن های سنگین تری باشد - همولوگ های متان:

• اتان (C2H6)،
• پروپان (C3H8)،
• بوتان (C4H10).

گاز طبیعی همچنین حاوی مواد دیگری است که هیدروکربن نیستند:

• هلیوم (او) و سایر گازهای نجیب.

گاز طبیعی خالص بی رنگ و بی بو است. برای سهولت تشخیص نشت گاز، مواد خوشبو کننده در مقادیر کم اضافه می شود - موادی که بوی نامطبوع قوی دارند (کلم فاسد، یونجه فاسد، تخم مرغ فاسد). اغلب از تیول ها (مرکاپتان ها) به عنوان یک بو استفاده می شود، به عنوان مثال، اتیل مرکاپتان (16 گرم در هر 1000 متر مکعب گاز طبیعی).

مشخصات فیزیکی

مشخصات فیزیکی تقریبی (بسته به ترکیب، در شرایط عادی، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد):

میدان های گاز طبیعی

ذخایر عظیم گاز طبیعی در پوسته رسوبی پوسته زمین متمرکز شده است. طبق نظریه منشا بیوژنیک (آلی) نفت، آنها در نتیجه تجزیه بقایای موجودات زنده تشکیل می شوند. اعتقاد بر این است که گاز طبیعی در رسوبات در دما و فشار بالاتر از نفت تشکیل می شود. مطابق با این واقعیت این است که میادین گازی اغلب در عمق بیشتری از میادین نفتی قرار دارند.

روسیه (میدان اورنگوی)، ایران، اکثر کشورهای خلیج فارس، ایالات متحده آمریکا و کانادا دارای ذخایر عظیم گاز طبیعی هستند. در بین کشورهای اروپایی می توان به نروژ و هلند اشاره کرد. در میان جمهوری های سابق اتحاد جماهیر شوروی، ترکمنستان، آذربایجان، ازبکستان و همچنین قزاقستان (میدان قره چاگانک) دارای ذخایر بزرگ گاز هستند.

متان و برخی هیدروکربن های دیگر در فضا پراکنده هستند. متان پس از هیدروژن و هلیوم سومین گاز فراوان در جهان است. به شکل یخ متان، در ساختار بسیاری از سیارات و سیارک های دور از خورشید شرکت می کند، اما چنین تجمعاتی، به عنوان یک قاعده، به عنوان ذخایر گاز طبیعی طبقه بندی نمی شوند و هنوز کاربرد عملی پیدا نکرده اند. مقدار قابل توجهی از هیدروکربن ها در گوشته زمین وجود دارد، اما آنها نیز مورد توجه نیستند.

هیدرات های گازی

در علم مدت‌ها اعتقاد بر این بود که انباشته‌های هیدروکربن‌هایی با وزن مولکولی بیش از 60 در پوسته زمین در حالت مایع هستند، در حالی که مواد سبک‌تر در حالت گازی هستند. با این حال، در نیمه دوم قرن بیستم، گروهی از کارمندان A. A. Trofimuk، N. V. Chersky، F. A. Trebin، Yu. F. Makogon، V. G. Vasiliev خاصیت گاز طبیعی را تحت شرایط ترمودینامیکی خاص کشف کردند تا در پوسته زمین به جامد تبدیل شود. رسوبات هیدرات گازی را حالت داده و تشکیل می دهند. بعدها مشخص شد که ذخایر گاز طبیعی در این ایالت بسیار زیاد است.

این گاز در پوسته زمین به حالت جامد تبدیل می شود و با آب تشکیل شده در فشارهای هیدرواستاتیکی تا 250 اتمسفر و دمای نسبتاً پایین (تا +22 درجه سانتی گراد) ترکیب می شود. ذخایر هیدرات گازی دارای غلظت غیرقابل مقایسه گاز در واحد حجم محیط متخلخل نسبت به میدان های گازی معمولی هستند، زیرا یک حجم آب، زمانی که به حالت هیدرات می رود، تا 220 حجم گاز را به هم متصل می کند. مناطقی از ذخایر هیدرات گازی عمدتاً در مناطق منجمد دائمی و همچنین در اعماق کم زیر کف اقیانوس متمرکز شده‌اند.

ذخایر گاز طبیعی

استخراج و حمل و نقل

تولید

کاربرد

گاز طبیعی به طور گسترده ای به عنوان سوخت در ساختمان های مسکونی، خصوصی و آپارتمانی برای گرمایش، گرمایش آب و پخت و پز استفاده می شود. چگونه

تعریف

گاز طبیعیمخلوطی از گازها (طبیعت آلی و معدنی) است که در روده های زمین در طی تجزیه بی هوازی مواد آلی تشکیل می شود. منبع معدنی

یکی از اجزای مهم گاز طبیعی متان (70 تا 98 درصد) است و به دنبال آن اتان، پروپان و بوتان قرار دارند. در بین گازهای معدنی، گاز طبیعی ممکن است شامل مونوکسید و دی اکسید کربن، نیتروژن، گازهای بی اثر، هیدروژن و سولفید هیدروژن باشد. ترکیب شیمیایی گاز طبیعی (محتوای حجمی هر گاز) بسته به میدان می تواند متفاوت باشد.

خواص شیمیایی گاز طبیعی

از آنجایی که گاز طبیعی مخلوطی از گازها است، نمی توان مشخص کرد که چه خواص شیمیایی برای آن مشخص است، زیرا هر ماده موجود در ترکیب آن دارای خواص شیمیایی خاص خود است. با این حال، می توان گفت که گاز طبیعی با احتراق مشخص می شود و از بین تمام مواد تشکیل دهنده گاز طبیعی، تنها هیدروکربن ها (متان، اتان و غیره) و مونوکسید کربن در هوا می سوزند. محصولات واکنش احتراق گاز طبیعی:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O ;

2C 2 H 6 + 7O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O;

2C 3 H 8 + 10O 2 = 6CO 2 + 8H 2 O;

2CO + O 2 = 2CO 2.

خواص فیزیکی گاز طبیعی

گاز طبیعی، زمانی که در روده های زمین قرار دارد، می تواند در حالت گازی (رسوبات گاز)، به شکل یک "کلاه" گازی از میادین نفت و گاز، به صورت محلول در نفت یا در آب باشد. گاز طبیعی خالص بی بو و بی رنگ است. دمای احتراق گاز طبیعی 650 درجه سانتیگراد است. گاز طبیعی 1.8 برابر سبکتر از هوا است.

دریافت گاز طبیعی

گاز طبیعی با استفاده از چاه ها از اعماق زمین استخراج می شود. گاز از اعماق خارج می شود زیرا سازند تحت فشار چندین برابر فشار اتمسفر است. بنابراین، نیروی محرکه اختلاف فشار بین مخزن و سیستم جمع آوری است.

کاربرد گاز طبیعی

استفاده اصلی از گاز طبیعی به عنوان سوخت برای گرم کردن ساختمان های مسکونی، گرم کردن آب و پخت و پز است. به عنوان سوخت خودروها، دیگ بخارها، نیروگاه های حرارتی و ... از گاز طبیعی در صنایع شیمیایی (مواد اولیه برای تولید انواع مواد آلی) نیز استفاده می شود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مثال 2