Właściwości fizyczne i chemiczne gazu ziemnego. Wykorzystanie gazu w przemyśle i gospodarce

Spalanie gazu ziemnego

Gazu ziemnego jest minerałem w stanie gazowym. Jest bardzo szeroko stosowany jako paliwo. Ale sam gaz ziemny nie jest używany jako paliwo, jego składniki są od niego oddzielane do osobnego użytku. Jest często kojarzony z gazem w produkcji ropy naftowej. Gaz ziemny w warunkach złożowych (warunkach występowania we wnętrzu ziemi) występuje w stanie gazowym w postaci wydzielonych nagromadzeń (złóż gazu) lub w postaci pokrywy gazowej złóż ropy i gazu – jest to tzw. darmowy gaz; lub w stanie rozpuszczonym w oleju lub wodzie (w warunkach złożowych), aw warunkach normalnych tylko w stanie gazowym. Gaz ziemny może również występować w postaci hydratów gazowych.

Prawie 90% składa się z węglowodorów, głównie metanu (CH 4). Zawiera również cięższe węglowodory - etan, propan, butan, a także merkaptany i siarkowodór (zwykle te zanieczyszczenia są szkodliwe), azot i dwutlenek węgla (są w zasadzie bezużyteczne, ale nie szkodliwe), parę wodną, ​​użyteczne zanieczyszczenia helu i inne gazy obojętne.

Skład chemiczny

Główną częścią gazu ziemnego jest metan (CH 4) - do 98%. W skład gazu ziemnego mogą też wchodzić cięższe węglowodory – homologi metanu:

• etan (C2H6),
• propan (C3H8),
• butan (C4H10),
• i inne alkany - od C 5 i więcej

Jak również inne substancje niewęglowodorowe:

• dokładniejsza analiza pozwoliła wykryć niewielkie ilości helu (He) w gazie ziemnym.

Właściwości fizyczne

Przybliżone właściwości fizyczne (w zależności od składu):

• Gęstość :
  • od 0,7 do 1,0 kg / m 3 - suchy gaz, przy n. y.
  • 400 kg / m 3 - ciecz.
• Ciepło spalania jednego m 3 gazu ziemnego w stanie gazowym w stanie gazowym przy no: 28-46 MJ, czyli 6,7-11,0 Mcal.
• Liczba oktanowa stosowana w silnikach spalinowych: 120-130.
• Granice stężeń zapłonu (wybuchu) gazu ziemnego (metanu) mieszczą się w przedziale od 5 do 15%. Poza tymi granicami mieszanina gaz-powietrze nie może rozprzestrzeniać płomienia. Podczas wybuchu ciśnienie w zamkniętej objętości wzrasta do 0,8 ... 1 MPa.
• Czysty gaz ziemny jest bezbarwny i bezwonny. Aby móc wykryć wyciek po zapachu, nie duża liczbaśrodki zapachowe (najczęściej merkaptan etylowy jest używany jako środek zapachowy), które mają silny nieprzyjemny zapach, są to środki zapachowe.
• Gaz ziemny szybko ulatnia się i rozprasza w atmosferze, co jest ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa.

Rezerwy gazu ziemnego

Mapa zasobów gazu ziemnego na świecie

Metan i niektóre inne węglowodory są szeroko rozpowszechnione w kosmosie. Metan- trzeci najczęściej występujący gaz we wszechświecie, po wodorze i helu. W postaci lodu metanowego bierze udział w strukturze wielu planet i asteroid odległych od Słońca, ale takie nagromadzenia z reguły nie są klasyfikowane jako złoża gazu ziemnego i nie znalazły jeszcze praktycznego zastosowania. Znaczna ilość węglowodorów występuje w płaszczu Ziemi, ale nie są one również interesujące.

Ogromne złoża gazu ziemnego są skoncentrowane w skorupie osadowej skorupy ziemskiej. Zgodnie z teorią biogenicznego (organicznego) pochodzenia ropy naftowej powstają one w wyniku rozkładu szczątków organizmów żywych. Uważa się, że gaz ziemny powstaje w skorupie osadowej w wyższych temperaturach i ciśnieniach niż ropa. Zgadza się z tym fakt, że pola gazowe są często głębsze niż pola naftowe.

Ogromne zasoby gazu ziemnego posiadają Rosja (pole Urengojskoje), USA, Kanada. Z innych krajów europejskich na uwagę zasługuje Norwegia, ale jej rezerwy są niewielkie. Wśród byłych republik Związku Radzieckiego duże zasoby gazu posiada Turkmenistan, a także Kazachstan (złoże Karaczaganak).

W drugiej połowie XX wieku na Uniwersytecie im IM Gubkin odkrył hydraty gazu ziemnego (lub hydraty metanu). Później okazało się, że zasoby gazu ziemnego w tym stanie są ogromne. Znajdują się zarówno pod ziemią, jak iw niewielkim zagłębieniu pod dnem morskim.

Wydobycie i przetwarzanie gazu ziemnego

Pola gazowe

Złoże ropy naftowej lub gazu to nagromadzenie węglowodorów, które wypełniają pory przepuszczalnych skał. Jeśli nagromadzenie jest duże, a jego eksploatacja jest ekonomicznie uzasadniona, złoże uważa się za przemysłowe. Złoża zajmujące duże obszary tworzą złoża.

Suszenie gazu

Wilgotność gazu podczas transportu często powoduje poważne trudności eksploatacyjne. W pewnych warunkach zewnętrznych (temperatura i ciśnienie) wilgoć może skraplać się, tworzyć korki lodowe i krystaliczne hydraty, aw obecności siarkowodoru i tlenu powodować korozję rurociągów i urządzeń. Aby uniknąć tych trudności, gaz osusza się poprzez obniżenie temperatury punktu rosy o 5…7°C poniżej temperatury roboczej w gazociągu.

Oczyszczanie gazu z siarkowodoru i dwutlenku węgla

W gazach palnych wykorzystywanych do zaopatrywania miast w gaz zawartość siarkowodoru nie powinna przekraczać 2 g na 100 m 3 gazu. Zawartość dwutlenku węgla nie jest ograniczona normami, jednak ze względów technicznych i ekonomicznych nie powinna przekraczać 2% w przesyłanym gazie.

Nawanianie gazu

Gaz ziemny jest bezwonny. Dlatego, aby na czas wykryć wycieki gazu, nadają mu zapach - gaz jest nawaniany. Jako środek zapachowy stosuje się merkaptan etylu (C 2 H 5 SH). Pod względem toksyczności jest jakościowo i ilościowo identyczny z siarkowodorem i ma ostry nieprzyjemny zapach.

Transport

Obecnie głównym rodzajem transportu gazu jest rurociąg. Gaz przepływa przez rury o dużej średnicy pod ciśnieniem 75 atmosfer (7,5 MPa). Poruszając się wzdłuż rurociągu, gaz traci energię, jest wydawany na pokonanie siły tarcia zarówno między ścianą rury a gazem, jak i między warstwami samego gazu. Aby ciśnienie w rurociągu było utrzymywane na zadanym poziomie, w pewnej odległości od siebie, konieczne jest posiadanie tłoczni (CS), które muszą utrzymywać ciśnienie w rurociągu na poziomie 75 atmosfer. Utrzymanie i budowa rurociągu kosztuje dużo pieniędzy, ale mimo to rurociąg jest najtańszym sposobem transportu ropy i gazu.

Innym sposobem transportu gazu jest wykorzystanie specjalnych cystern – gazowców. Są to specjalnie wyposażone statki do transportu gazu w stanie skroplonym pod pewnymi warunkami. Aby transportować gaz tą metodą, oprócz samych tankowców konieczne jest przeprowadzenie szeregu działań przygotowawczych do możliwości ich wykorzystania. Konieczne jest rozciągnięcie gazociągu do morza, budowa portu dla tankowców, skraplania gazu i samych tankowców. Niemniej jednak ten rodzaj transportu gazu jest ekonomicznie uzasadniony, jeśli odbiorca znajduje się w odległości większej niż 3000 km od miejsc wydobycia.

Synteza gazu ziemnego

Istnieje wiele sposobów pozyskiwania gazu ziemnego z innych substancji organicznych, takich jak odpady z działalności rolniczej, przemysłu drzewnego, spożywczego itp.

Ludzkość od dawna wiedziała o istnieniu gazu ziemnego. Według najbardziej konserwatywnych szacunków gaz ziemny był używany w Chinach do ogrzewania i oświetlenia już w IV wieku pne. Aby go uzyskać, wiercono studnie, a rurociągi wykonywano z bambusa. Ponadto przez długi czas jasny płomień, który nie pozostawia popiołów, był dla niektórych ludów przedmiotem mistycznego i religijnego kultu. Na przykład na półwyspie Absheron (dzisiejsze terytorium Azerbejdżanu) w VII wieku wzniesiono świątynię czcicieli ognia Ateshgah, w której nabożeństwa odbywały się aż do XIX wieku.

Samo słowo „gaz” zostało ukute na początku XVII wieku przez flamandzkiego przyrodnika Jana Baptistę van Helmonta w odniesieniu do „martwego powietrza” (dwutlenku węgla), które otrzymał. Helmont napisał: „Nazwałem taki gaz parowy, ponieważ prawie nie różni się od chaosu starożytnych”. Ale w tym przypadku mamy do czynienia z jedną z form istnienia materii.

Wśród naukowców nadal nie ma zgody co do pochodzenia gazu ziemnego. Dwie główne koncepcje - biogeniczna i mineralna - określają różne przyczyny powstawania minerałów węglowodorowych w trzewiach Ziemi.

• teoria minerałów. Tworzenie się minerałów w warstwach skalnych jest częścią procesu odgazowywania Ziemi. Ze względu na wewnętrzną dynamikę Ziemi węglowodory znajdujące się na dużych głębokościach unoszą się do strefy najmniejszego ciśnienia, tworząc w rezultacie złoża gazu.
• Teoria biogeniczna. Żywe organizmy, które umarły i opadły na dno zbiorników wodnych, rozkładały się w pozbawionej powietrza przestrzeni. Zatapiając się coraz głębiej w wyniku ruchów geologicznych, pozostałości rozłożonej materii organicznej zamieniły się pod wpływem czynników termobarycznych (temperatury i ciśnienia) w minerały węglowodorowe, w tym gaz ziemny.

Stosunkowo niedawno grupa naukowców z Instytutu Problemów Ropy i Gazu Rosyjskiej Akademii Nauk, kierowana przez doktora nauk geologicznych i mineralogicznych Azarija Barenbauma, opracowała nową koncepcję pochodzenia ropy i gazu. Zgodnie z tą teorią duże złoża węglowodorów mogą powstawać nie przez miliony lat, jak wcześniej sądzono, ale tylko przez dziesięciolecia.

Gaz ziemny może występować w postaci złóż gazowych znajdujących się w warstwach niektórych skał, w postaci czap gazowych (nad ropą), a także w postaci rozpuszczonej lub krystalicznej. Gaz ziemny może występować również w postaci hydratów gazu (hydraty gazu ziemnego to hydraty gazu lub klatraty – krystaliczne związki powstające w określonych warunkach termobarycznych z wody i gazu).

Gaz ziemny ma szereg zalet w porównaniu z innymi paliwami i surowcami:

• koszt wydobycia gazu ziemnego jest znacznie niższy niż w przypadku innych rodzajów paliw; wydajność pracy przy jego wydobyciu jest wyższa niż przy wydobyciu ropy i węgla;
• brak tlenku węgla w gazach ziemnych zapobiega możliwości zatrucia ludzi wyciekami gazu;
• przy gazowym ogrzewaniu miast i miasteczek powietrze jest znacznie mniej zanieczyszczone;
• podczas pracy na gazie ziemnym można zautomatyzować procesy spalania, osiąga się wysoką wydajność;
• wysokie temperatury podczas spalania (powyżej 2000°C) oraz ciepło właściwe spalania umożliwiają efektywne wykorzystanie gazu ziemnego jako paliwa energetycznego i procesowego.

Gaz jest młodszym paliwem niż ropa. Era gazu ziemnego rozpoczęła się w rzeczywistości wraz z odkryciem w 1959 r. pola Groningen w Holandii, a następnie odkryciem przez Wielką Brytanię złóż gazu w południowym basenie Morza Północnego w połowie lat 60. XX wieku.

Według IEA od początku lat 70. udział gazu w światowym bilansie energetycznym wzrósł z 16% do 21% w 2008 r. Według BP Statistical Review of World Energy udział ten w latach 2008-2010. w światowym zużyciu energii było jeszcze wyższe - o 24%. Z badania BP Global Energy Outlook 2030 wynika, że ​​gaz ziemny będzie najszybciej rozwijającym się paliwem w ciągu najbliższych 25 lat. Jednocześnie eksperci z Międzynarodowej Agencji Energii uważają, że udział gazu w światowym bilansie energetycznym wzrośnie z 21% do 25% do 2035 roku, gaz stanie się drugim po ropie nośnikiem energii, wypierając węgiel na trzecie miejsce.

Skład chemiczny

Skład chemiczny gazu ziemnego jest dość prosty. Głównym składnikiem tego rodzaju gazu jest metan (CH4) – najprostszy węglowodór (związek organiczny składający się z atomów węgla i wodoru), którego udział przekracza 92%.

W zależności od zawartości metanu wyróżnia się dwie główne grupy gazu ziemnego:

• Grupa gazu ziemnego H(H-gaz, czyli gaz wysokokaloryczny) ze względu na wysoką zawartość metanu (od 87% do 99%) jest najwyższej jakości. Rosyjski gaz ziemny należy do grupy H i ma wysoką wartość opałową. Ze względu na wysoką zawartość metanu (~98%) jest to gaz ziemny najwyższej jakości na świecie.
• Grupa gazu ziemnego L(L-gaz, czyli gaz niskokaloryczny) to gaz ziemny o niższej zawartości metanu – od 80% do 87%. W przypadku niespełnienia wymagań jakościowych (11,1 kWh/m3) często gaz nie może zostać dostarczony bezpośrednio do odbiorcy końcowego bez dodatkowej obróbki.

Oprócz metanu gaz ziemny może zawierać cięższe węglowodory, homologi metanu: etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) oraz niektóre zanieczyszczenia niewęglowodorowe. Jednocześnie ważne jest, aby skład gazu ziemnego nie był stały i zmieniał się w zależności od pola.

Właściwości fizyczne

Przybliżone właściwości fizyczne (w zależności od składu):

• Gęstość: od 0,7 do 1,0 kg/m3 (suchy gaz, w normalnych warunkach) lub 400 kg/m3 (ciecz).
• Temperatura zapłonu: t = 650°C.
• Ciepło spalania jednego m3 gazu ziemnego w stanie gazowym w temperaturze n.c.: 28-46 MJ, czyli 6,7-11,0 Mcal.
• Liczba oktanowa stosowana w silnikach spalinowych: 120-130.
• Jest 1,8 razy lżejszy od powietrza, dlatego wyciekając nie gromadzi się na nizinach, ale unosi się.

Aplikacja

Dzięki zaletom w stosunku do innych nośników energii, takim jak ekonomiczność i przyjazność dla środowiska, gaz ziemny zyskuje coraz większe znaczenie w przemyśle i gospodarstwach domowych.

Gaz ziemny jako kopalny nośnik energii jest wykorzystywany głównie do ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych i przemysłowych, gotowania, wytwarzania energii elektrycznej oraz w sektorze przemysłowym do wytwarzania ciepła.

Gaz ziemny jest wykorzystywany w niewielkim stopniu jako paliwo silnikowe. W związku ze wzrostem cen benzyny w ostatnich latach i miesiącach wzrosła liczba samochodów prywatnych przerabianych na silniki gazowe. Ponadto ciężarówki i autobusy są przebudowywane do zasilania gazem ziemnym. Obok czynnika kosztowego, ważnym argumentem przemawiającym za gazem ziemnym jest niższy poziom emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

Top 20 krajów świata pod względem potwierdzonych zasobów gazu (według wyników z 2010 r.)

Źródło

Top 20 krajów na świecie pod względem zużycia gazu (wg wyników z 2010 roku)

Źródło: BP Statistical Review of World Energy 2011

20 wiodących krajów na świecie pod względem wydobycia gazu (wg wyników z 2010 roku)

Źródło: BP Statistical Review of World Energy 2011

Gaz ziemny doskonale wchodzi w chemiczną reakcję spalania. Dlatego najczęściej uzyskuje się z niego energię - elektryczną i cieplną. Ale na bazie gazu, nawozów, paliwa, farby i wiele więcej można zrobić.

Zielone paliwo

W Rosji około połowa dostaw gazu pochodzi od firm energetycznych i przedsiębiorstw użyteczności publicznej. Nawet jeśli w domu nie ma kuchenki gazowej ani gazowego podgrzewacza wody, światło i ciepła woda nadal najprawdopodobniej uzyskiwane są za pomocą gazu ziemnego.
Gaz ziemny jest najczystszym węglowodorowym paliwem kopalnym. Podczas spalania powstaje tylko woda i dwutlenek węgla, podczas gdy podczas spalania produktów ropopochodnych i węgla powstaje również sadza i popiół. Ponadto emisja cieplarnianego dwutlenku węgla ze spalania gazu ziemnego jest najniższa, za co otrzymał on miano „zielonego paliwa”. Ze względu na wysoką efektywność środowiskową gaz ziemny zajmuje dominujące miejsce w energetyce megamiast.

Możesz jeździć na gazie

Gaz ziemny może być wykorzystywany jako paliwo silnikowe. Sprężony (lub sprężony) metan kosztuje połowę ceny 76-oktanowej benzyny, przedłuża żywotność silnika i może poprawić ekologię miast. Silnik na gaz ziemny spełnia normę środowiskową Euro-4. Gaz może być wykorzystywany w samochodach konwencjonalnych, transporcie rolniczym, wodnym, lotniczym i kolejowym.

Sprężony gaz jest wytwarzany w samochodowych stacjach sprężania gazu (CNG) poprzez sprężanie gazu ziemnego dostarczanego gazociągiem do ciśnienia 20–25 MPa (200–250 atmosfer).

Możliwa jest również produkcja ciekłych paliw silnikowych z gazu ziemnego w technologii gas-to-liquid (GTL). Ponieważ gaz ziemny jest raczej produktem obojętnym, prawie zawsze jest przekształcany w bardziej reaktywną mieszaninę gaz-para podczas przetwarzania na pierwszym etapie - tak zwany gaz syntezowy (mieszanina CO i H 2).
Następnie przesyłany jest do syntezy w celu uzyskania paliwa płynnego. Może to być tzw. olej syntetyczny, olej napędowy, a także oleje smarowe i parafiny.

Po raz pierwszy ciekłe węglowodory z gazu syntezowego otrzymali niemieccy chemicy Franz Fischer i Hans Tropsch już w 1923 roku. To prawda, że ​​\u200b\u200bwtedy używali węgla jako źródła wodoru. Różne wersje metody Fischera-Tropscha są obecnie stosowane na rynku w wielu procesach przemiany gazu w ciecz.

Byczy

Pierwotna obróbka gazu odbywa się w GPP - zakładach przetwarzania gazu.
Oprócz metanu gaz ziemny zwykle zawiera różne zanieczyszczenia, które należy oddzielić. Są to azot, dwutlenek węgla, siarkowodór, hel, para wodna.
Dlatego przede wszystkim gaz w GPP poddawany jest specjalnej obróbce - czyszczeniu i suszeniu. Tutaj gaz jest sprężany do ciśnienia wymaganego do przetwarzania. W zakładach strippingowych gaz jest rozdzielany na niestabilną benzynę naturalną i gaz strippingowy – produkt, który jest następnie wtłaczany do głównych gazociągów. Ten sam już oczyszczony gaz trafia do zakładów chemicznych, gdzie powstaje z niego metanol i amoniak.

A niestabilna benzyna naturalna po oddzieleniu od gazu jest podawana do instalacji frakcjonowania gazu, gdzie z tej mieszaniny uwalniane są lekkie węglowodory: etan, propan, butan, pentan. Produkty te stają się jednocześnie surowcami do dalszego przetwarzania. Z nich dalej otrzymuje się np. polimery i kauczuki. Sama mieszanina propanu i butanu jest produktem gotowym - jest pompowana do butli i wykorzystywana jako paliwo domowe.

Farba, klej i ocet

Zgodnie ze schematem podobnym do procesu Fischera-Tropscha metanol (CH 3 OH) otrzymuje się z gazu ziemnego. Jest stosowany jako odczynnik do zwalczania korków hydratacyjnych, które tworzą się w rurociągach w niskich temperaturach. Metanol może również stać się surowcem do produkcji bardziej złożonych substancje chemiczne: formaldehyd, materiały izolacyjne, lakiery, farby, kleje, dodatki do paliw, kwas octowy.

Nawozy mineralne są również otrzymywane z gazu ziemnego poprzez kilka przemian chemicznych. Pierwszym krokiem jest amoniak. Proces otrzymywania amoniaku z gazu jest podobny do procesu gaz-ciecz, ale potrzebne są inne katalizatory, ciśnienie i temperatura.

Sam amoniak jest nawozem, a także jest stosowany w agregatach chłodniczych jako czynnik chłodniczy oraz jako surowiec do produkcji związków zawierających azot: kwasu azotowego, saletry amonowej, mocznika.

Jak otrzymuje się amoniak?

Najpierw gaz ziemny jest oczyszczany z siarki, następnie mieszany z ogrzaną parą wodną i trafia do reaktora, gdzie przechodzi przez warstwy katalizatora. Ten etap nazywany jest reformowaniem pierwotnym lub reformingiem parowo-gazowym. Z reaktora wydostaje się mieszanina gazów, składająca się z wodoru, metanu, dwutlenku węgla (CO 2) i tlenku węgla (CO). Następnie mieszanina ta kierowana jest do reformingu wtórnego (reforming parowo-powietrzny), gdzie jest mieszana z tlenem z powietrza, parą wodną i azotem w wymaganym stosunku. W następnym etapie z mieszaniny usuwa się CO i CO2. Następnie mieszanina wodoru i azotu wchodzi w rzeczywistą syntezę amoniaku.

Stan w postaci hydratów gazu ziemnego.

Skład chemiczny

Główną częścią gazu ziemnego jest metan (CH 4) - od 70 do 98%. W skład gazu ziemnego mogą wchodzić cięższe węglowodory - homologi metanu:

• etan (C2H6),
• propan (C3H8),
• butan (C4H10).

Gaz ziemny zawiera również inne substancje, które nie są węglowodorami:

• hel (He) i inne gazy obojętne.

Czysty gaz ziemny jest bezbarwny i bezwonny. Aby ułatwić możliwość ustalenia wycieku gazu, dodaje się do niego w niewielkiej ilości substancje zapachowe - substancje o ostrym nieprzyjemnym zapachu (zgniła kapusta, zgniłe siano, zgniłe jaja). Najczęściej stosowanymi odorantami są tiole (merkaptany), takie jak merkaptan etylu (16 g na 1000 m3 gazu ziemnego).

Właściwości fizyczne

Przybliżone właściwości fizyczne (w zależności od składu; w normalnych warunkach, o ile nie wskazano inaczej):

Pola gazu ziemnego

Ogromne złoża gazu ziemnego są skoncentrowane w skorupie osadowej skorupy ziemskiej. Zgodnie z teorią biogenicznego (organicznego) pochodzenia ropy naftowej powstają one w wyniku rozkładu szczątków organizmów żywych. Uważa się, że gaz ziemny powstaje w skorupie osadowej w wyższych temperaturach i ciśnieniach niż ropa. Zgadza się z tym fakt, że pola gazowe są często głębsze niż pola naftowe.

Ogromne zasoby gazu ziemnego posiada Rosja (złoże Urengojskoje), Iran, większość krajów Zatoki Perskiej, USA, Kanada. Z krajów europejskich warto zwrócić uwagę na Norwegię, Holandię. Wśród byłych republik Związku Radzieckiego duże rezerwy gazu posiadają Turkmenistan, Azerbejdżan, Uzbekistan i Kazachstan (złoże Karaczaganak).

Metan i niektóre inne węglowodory są szeroko rozpowszechnione w kosmosie. Metan jest trzecim najczęściej występującym gazem we wszechświecie, po wodorze i helu. W postaci lodu metanowego bierze udział w strukturze wielu planet i asteroid odległych od Słońca, ale takie nagromadzenia z reguły nie są klasyfikowane jako złoża gazu ziemnego i nie znalazły jeszcze praktycznego zastosowania. Znaczna ilość węglowodorów występuje w płaszczu Ziemi, ale nie są one również interesujące.

Hydraty gazów

W nauce od dawna uważano, że nagromadzenia węglowodorów o masie cząsteczkowej powyżej 60 znajdują się w skorupie ziemskiej w stanie ciekłym, podczas gdy lżejsze w stanie gazowym. Jednak w drugiej połowie XX wieku grupa pracowników A. A. Trofimuk, N. V. Chersky, F. A. Trebin, Yu tworzy złoża hydratów w stanie stałym i gazowym. Później okazało się, że zasoby gazu ziemnego w tym stanie są ogromne.

Gaz przechodzi w stan stały w skorupie ziemskiej, łącząc się z wodami złożowymi przy ciśnieniu hydrostatycznym dochodzącym do 250 atm i stosunkowo niskich temperaturach (do +22°C). Złoża hydratów gazowych mają nieporównywalnie większe stężenie gazu na jednostkę objętości ośrodka porowatego niż w zwykłych złożach gazowych, gdyż jedna objętość wody, przechodząc w stan hydratu, wiąże aż 220 objętości gazu. Strefy złóż hydratów gazowych koncentrują się głównie w obszarach wiecznej zmarzliny, a także na płytkiej głębokości pod dnem oceanu.

Rezerwy gazu ziemnego

Wydobycie i transport

Górnictwo

Aplikacja

Gaz ziemny jest szeroko stosowany jako paliwo w budynkach mieszkalnych, prywatnych i wielomieszkaniowych do ogrzewania, podgrzewania wody i gotowania; Jak

DEFINICJA

Gazu ziemnego- Jest to mieszanina gazów (o charakterze organicznym i nieorganicznym) powstająca w trzewiach Ziemi podczas beztlenowego rozkładu substancji organicznych. Surowiec mineralny.

Istotnym składnikiem gazu ziemnego jest metan (70 - 98%), następnie etan, propan i butan; wśród gazów o charakterze nieorganicznym gaz ziemny może obejmować mono- i dwutlenek węgla, azot, gazy obojętne, wodór, siarkowodór. Skład chemiczny gazu ziemnego (zawartość objętościowa każdego gazu) może się różnić w zależności od dziedziny.

Właściwości chemiczne gazu ziemnego

Ponieważ gaz ziemny jest mieszaniną gazów, nie można określić, jakie właściwości chemiczne są dla niego charakterystyczne, ponieważ. bowiem każda substancja wchodząca w jej skład charakteryzuje się własnymi, szczególnymi właściwościami chemicznymi. Można jednak powiedzieć, że gaz ziemny charakteryzuje się spalaniem, a spośród wszystkich substancji, które składają się na gaz ziemny, tylko węglowodory (metan, etan itp.) I tlenek węgla palą się w powietrzu. Produkty reakcji spalania gazu ziemnego:

CH4 + 2O2 \u003d CO2 + 2H2O;

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

2C3H8 + 10O2 \u003d 6CO2 + 8H2O;

2CO + O2 \u003d 2CO2.

Właściwości fizyczne gazu ziemnego

Gaz ziemny, gdy znajduje się w trzewiach Ziemi, może występować w stanie gazowym (złoża gazowe), w postaci gazowej „czapki” pól naftowych i gazowych, w postaci rozpuszczonej w ropie naftowej lub w wodzie. Czysty gaz ziemny jest bezwonny i bezbarwny. Temperatura zapłonu gazu ziemnego wynosi 650C. Gaz ziemny jest o 1,8 lżejszy od powietrza.

Uzyskanie gazu ziemnego

Gaz ziemny jest wydobywany z wnętrza Ziemi za pomocą studni. Gaz wydostaje się z jelit, ponieważ w zbiorniku znajduje się pod ciśnieniem wielokrotnie wyższym od ciśnienia atmosferycznego. Zatem siłą napędową jest różnica ciśnień między zbiornikiem a układem zbierającym.

Zastosowanie gazu ziemnego

Główne zastosowanie gazu ziemnego to paliwo do ogrzewania budynków mieszkalnych, podgrzewania wody i gotowania; jako paliwo do samochodów, kotłowni, elektrociepłowni itp. Również gaz ziemny jest wykorzystywany w przemyśle chemicznym (surowiec do produkcji różnych substancji organicznych).

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2