Коротка характеристика газу. Корисні копалини: Природний газ

Природний газ- Корисна копалина групи осадових гірських порід, Яке являє собою суміш газів. Цей ресурс виник у результаті розкладання органічних речовину надрах Землі. Екологи визнають природний газ найчистішим видом органічного палива.

Характеристики та види природного газу

Характеристика газу залежить від його складу. Він легший за повітря в 1,8 рази, температура самозаймання 650°C. Сухий газ має щільність від 0,68 кг/м 3 до 0,85 кг/м 3 а рідкий 400 кг/м 3 . Суміш газу з повітрям від 5% до 15% обсягу є вибухонебезпечною. Питома теплотазгоряння від 8-12 кВт-год/м 3 . При використанні природного газу в двигунах внутрішнього згорянняоктанове число дорівнює від 120 до 130.

Більшість природного газу - це суміш газоподібних вуглеводнів. Основну частину становить метан (СН 4 - до 98%), а також важкі вуглеводні - етан С 2 Н 6 пропан С 3 Н 8 бутан С 4 Н 10 . До складу входять інші невуглецеві речовини: водень Н 2 , сірководень Н 2 S, діоксид вуглецю СО 2 , азот N 2 , гелій Не.

У чистому виглядіприродний газ немає ні кольору, ні запаху. Для полегшення визначення місця витоку до нього підмішують одоранти, речовини з неприємним запахом.

Види природного газу:

• скраплений (ЗВГ);
• болотяний;
• нафтовий;
• вугільний;
• газові гідрати;
• сланцевий;
• світильний;
• коксовий;
• компримований або стислий (КПГ);
• попутний нафтовий;
• за ярусами та під'ярусами земляного пласта крейдяного періоду, звідки він видобувається сьогодні – туронський, сеноманський, валанжинський, ачимівський.

Родовище природного газу

В основному поклади природного газу знаходяться в осадовій оболонці земної кори. Величезними запасами природного газу володіє Росія (Уренгойське родовище), в Європі - Норвегія, Нідерланди, більшість країн Перської затоки, Іран, Канада, США, великі покладиє в Азербайджані, Узбекистані, Туркменії та Казахстані. Газові гідрати в величезній кількостіприсутні на великій глибині під морським дном, а також під землею.

Видобуток природного газу

Перед проведенням видобутку спочатку проводять розвідку - гравітаційну, магнітну, сейсмічну або геохімічну. Однак єдиний достовірний спосіб з'ясувати, чи є під вами запас газу, - буріння свердловини. Природний газ знаходиться на глибині від одного кілометра. У надрах Землі газ знаходиться у мікроскопічних порах, які з'єднані між собою каналами - тріщинами, по них під високим тискомцей важливий ресурс проникає в пори більше низького тискудоти, доки виявиться усередині свердловин. Все це здійснюється відповідно до закону Дарсі - фільтрації газів та рідин у пористому середовищі. Газ виходить з надр внаслідок того, що у свердловинах він перебуває під тиском, що у кілька разів перевищує атмосферне.

Газ видобувають за допомогою свердловин, які поступово розподіляють по всій площі родовища. Це робиться для рівномірного падіння пластового тиску в покладі. Добутий газ готують до транспортування. Транспортують газ трубопроводами, спеціальними танкерами-газовозами, залізничними цистернами.

Використання природного газу

Природний газ використовують як високоекономічне паливо для електростанцій, для цементної та скляної промисловості, чорної та кольорової металургії, виробництва будматеріалів, отримання різних органічних сполук. Цей важливий ресурс використовується для комунально-побутових потреб. Джерело енергії для мегаполісів, моторне паливо, фарба, клей, оцет, аміак – все це ми маємо завдяки природному газу.

Природний газ, основну частину якого становить метан (92-98%), на сьогоднішній день є найперспективнішим альтернативним паливом для автомобілів. Природний газ може бути використаний у вигляді палива як у стислому (компримованому), так і в зрідженому вигляді.

Метан- Найпростіший вуглеводень, безбарвний газ (у нормальних умовах) без запаху, хімічна формула- CH4. Малорозчинний у воді, легший за повітря. При використанні в побуті промисловості в метан зазвичай додають одоранти (зазвичай тіоли) зі специфічним «запахом газу». Метан нетоксичний і безпечний для здоров'я людини.

Видобуток та транспортування

Газ знаходиться у надрах Землі на глибині від одного до кількох кілометрів. Перед початком видобутку газу потрібно провести геологорозвідувальні роботи, які дозволяють встановити місцезнаходження покладів. Видобувається газ за допомогою свердловин, спеціально для цього пробурених одним із можливих способів. Транспортують газ найчастіше газопроводами. Загальна протяжністьгазорозподільних газопроводів у Росії становить понад 632 тисячі кілометрів - ця відстань майже в 20 разів більша за коло Землі. Довжина магістральних газопроводів на території Росії – 162 тисячі кілометрів.

Використання природного газу

Область застосування природного газу досить широка: його використовують для опалення приміщень, приготування їжі, підігріву води, виробництва фарб, клею, оцтової кислотита добрив. Крім цього природний газ у стислому або зрідженому вигляді може використовуватися як моторного паливана автотранспорті, спеціальній та сільськогосподарській техніці, залізничному та водному транспорті.

Природний газ – екологічне моторне паливо

90% забруднення атмосфери посідає частку транспортних засобів.

Переведення транспорту на екологічно чисте моторне паливо - природний газ - дозволяє скоротити викиди в атмосферу сажі високотоксичних. ароматичних вуглеводнів, окису вуглецю, ненасичених вуглеводнів і оксидів азоту

При спалюванні 1000 л рідкого нафтового моторного палива в повітря разом з газами, що відпрацювали, викидається 180-300 кг оксиду вуглецю, 20-40 кг вуглеводнів, 25-45 кг оксидів азоту. При використанні природного газу замість нафтового палива викид токсичних речовинв навколишнє середовищезнижується приблизно у 2-3 рази по оксиду вуглецю, по оксидам азоту - у 2 рази, по вуглеводням - у 3 рази, по задимленості - у 9 разів, а утворення сажі, властиве дизельним двигунам, відсутнє.

Природний газ – економічне моторне паливо

Природний газ – найекономічніше моторне паливо. Для його переробки потрібні мінімальні витрати. По суті все що потрібно зробити з газом перед заправкою автомобіль - це стиснути в компресорі. Сьогодні середня роздрібна ціна 1 куб.м метану (який за своїми енергетичними властивостями дорівнює 1 літру бензину) - 13 рублів. Це в 2-3 рази дешевше за бензин або дизельне паливо.

Природний газ – безпечне моторне паливо

Концентраційні* та температурні** межі займання природного газу значно вищі, ніж у бензину та дизельного палива. Метан вдвічі легший за повітря і при витоку швидко розчиняється в атмосфері.

Згідно з «Класифікацією горючих речовин за ступенем чутливості» МНС Росії, компримований природний газ віднесено до найбезпечнішого, четвертого класу, а пропан-бутан – до другого.

* Утворення вибухонебезпечної концентрації відбувається при вмісті пари газу в повітрі від 5% до 15%. У відкритому просторіутворення вибухонебезпечної суміші не відбувається.
** Нижня межа самозаймання метану – 650°C.

Природний газ – технологічне моторне паливо

Природний газ не утворює відкладень у паливній системі, не змиває масляну плівку зі стінок циліндрів, тим самим знижуючи тертя та зменшуючи
знос двигуна.

При згорянні газу не утворюється твердих частинокі золи, що викликають підвищений знос циліндрів та поршнів двигуна

Таким чином використання природного газу як моторне паливо дозволяє збільшити термін служби двигуна в 1,5-2 рази.

У таблиці нижче наведено кілька фактів про КПГ та ЗПГ:

Природний газ, як ми знаємо, може складатися з чого завгодно, і найчастіше у своєму первозданному вигляді він дещо відрізняється від того газу, який прямує до нас трубопроводами. Також ясно, що відмінності у складі газу з різних родовищ

Отже, які ж властивості окремих речовин, що входять до складу газу? Почнемо з найпоширенішого метану. Його формула – СН4. Безбарвний газ, який легший за повітря, запаху не має. Тому іноді до нього доводиться додавати різні ароматизатори-віддушки, що пахнуть дуже неприємно: щоб було відразу помітно протікання газу та негерметичність балона. Метан немає кольору. І хоч метан дуже горючий, його можна зберігати і транспортувати досить легко.

Наступний у нашому списку – етан. Його формула – С2Н6. Цей газ також не має ні запаху, ні кольору, але він трохи важчий за повітря. Етан є горючим газом, але як паливо з деяких причин використовуватися не в змозі.

А ось відомий усім пропан як паливо використовується. Його формула С3Н8. Це отруйний газ, також без «дзвінків» - запаху чи кольору. Але у пропана є одне дуже корисна властивість. Його можна скраплювати при порівняно невеликому тиску, а це дає можливість легко в промислових масштабах відокремлювати пропан від домішки та надалі транспортувати.

Більше висока щільністьу газу бутану. Його формула – С4Н10. Він досить близько стоїть за властивостями до пропану, але він важчий за повітря приблизно в два рази.

Вуглекислий газ, з відомою всім формулою СО2 (для тих, хто забув хімію - формула чадного газумайже така сама – СО). Цей газ не має запаху, не має кольору, але має смак – кислий. І на відміну від інших складових природного газу, вуглекислий не піддається горінню. Також не піддається горінню та гелій. До речі, СО2 вважається одним із найменш небезпечних та токсичних газів серед природних.

Гелійтакож не токсичний, проте, при збільшенні злегка тиску, він викликає стан наркозу у людини, як і багато інших інертні гази. Він легкий, і стоїть другим по легкості після водню, безбарвний, без смаку і без запаху. Як зазначено вище, не піддається горінню. Формула гелію – Ні.

Ще один безбарвний газ, але з досить приємним запахом у складі природного – етилен. Його формула С2Н4. За своїми хімічними та фізичним властивостямдосить близько стоїть до етану, хіба що його щільність менше, а від того і горючість.

Сірководень (Н2S). Важкий газ, без кольору та з характерним запахом тухлих яєць. Навіть при найменшій концентрації сірководень здатний викликати довгий параліч нюхового нерва. Дуже отруйний: у трохи більших дозах здатний вбити!

А от ацетиленз формулою С2Н2 до складу газу не входить, проте, схожий з ним за властивостями. Він надзвичайно горючий і неймовірно вибухонебезпечний. Він може вибухнути навіть за більш сильного стиску. Тому в побуті його не застосовують: надто велика небезпека вибуху чи пожежі. Але його застосовують при металевому зварюванні.

Є суміш метану CH 4 з невеликою кількістю азоту N 2 і вуглекислого газу СО 2 - тобто, що він якісно тотожний за складом з газом, що виділяється з боліт .

Енциклопедичний YouTube

1 / 4

Природний газ. Як це працює?

Природний газ - Це цікаво

Природний газ, віск, мазут, бензин із деревини

№ 53. Органічна хімія. Тема 14. Джерела вуглеводнів. Частина 1. Природний газ

Субтитри

Хімічний склад

Основну частину газу становить метан (CH 4) - від 70 до 98 %. До складу природного газу можуть входити більш важкі вуглеводні-гомологи метану:

• етан (C 2 H 6),
• пропан (C 3 H 8),
• бутан (C4H10).

Природний газ містить також інші речовини, що не є вуглеводнями:

• гелій (Не) та інші інертні гази.

Чистий природний газ не має кольору та запаху. Для полегшення можливості визначення витоку газу в нього велику кількістьдодають одоранти - речовини, що мають різкий неприємний запах(гнилої капусти, прілого сіна, тухлих яєць). Найчастіше як одорант застосовується тіоли (меркаптани), наприклад, етилмеркаптан (16 г на 1000 м природного газу).

Фізичні властивості

Орієнтовні Фізичні характеристики(залежать від складу; за нормальних умов, якщо не зазначено інше):

Родовища природного газу

В осадовій оболонці земної кори зосереджені великі поклади газу. Відповідно до теорії біогенного (органічного) походження нафти, вони утворюються внаслідок розкладання останків живих організмів. Вважається, що природний газ утворюється в осадовій оболонці при більших температурах і тиску, ніж нафта. З цим узгоджується той факт, що родовища газу часто розташовані глибше, ніж родовища нафти.

Величезними запасами природного газу володіють Росія (Уренгойське-родовище), Іран, більшість країн Перської затоки, США, Канада. З європейських країнВарто відзначити Норвегію, Нідерланди. Серед колишніх республік Радянського СоюзуВеликими запасами газу володіють Туркменія, Азербайджан, Узбекистан, а також Казахстан (Карачаганакське-родовище).

Метан та деякі інші вуглеводні широко поширені у космосі. Метан - третій за поширеністю газ у Всесвіті, після водню та гелію. У вигляді метанового льоду він бере участь у будові багатьох віддалених від сонця планет та астероїдів, проте такі скупчення, як правило, не відносять до покладів природного газу, і вони досі не знайшли практичного застосування. Значна кількість вуглеводнів присутня в мантії Землі, проте вони теж не становлять інтересу.

Газогідрати

У науці довгий часвважалося, що скупчення вуглеводнів з молекулярною вагою понад 60 перебувають у земній корі рідкому стані, а легші - у газоподібному. Однак у другій половині XX-віку група співробітників А. А. Трофимук, Н. В. Черський, Ф. А. Требін, Ю. Ф. Макогон, В. Г. Васильєв виявили властивість природного газу в певних термодинамічних умовах переходити в земної корив твердий стані утворювати газогідратні поклади . Пізніше з'ясувалося, що запаси газу у цьому стані величезні.

Газ переходить у твердий стан у земній корі, з'єднуючись із пластовою водою при гідростатичний тискдо 250 атм та порівняно низьких температурах (до +22 °C). Газогідратні поклади мають незрівнянно більш високу концентрацію газу в одиниці об'єму пористого середовища, ніж у звичайних газових родовищах, оскільки один обсяг води під час переходу їх у гідратне стан пов'язує до 220 обсягів газу. Зони розміщення газогідратних покладів зосереджені головним чином у районах поширення багаторічномерзлих пород, а також на невеликій глибині під океанічним дном.

Запаси природного газу

Видобуток та транспортування

Природний газ знаходиться у землі на глибині від 1000 м до кількох кілометрів. Надглибокою свердловиноюнедалеко від міста Новий Уренгой отримано приплив газу з глибини понад 6000 метрів. У надрах газ знаходиться в мікроскопічних порожнинах (порах). Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами - тріщинами, цими каналами газ надходить з пір з високим тиском в пори з нижчим тиском до тих пір, поки не опиниться в свердловині. Рух газу в пласті підпорядковується певним законам.

Газ видобувають із надр землі за допомогою свердловин. Свердловини намагаються розмістити рівномірно по всій території родовища для рівномірного падіння пластового тиску в поклади. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а також передчасне обводнення покладу.

Газ виходить з надр внаслідок того, що в пласті знаходиться під тиском, що багаторазово перевищує атмосферне . Таким чином, рушійною силоює різниця тисків у пласті та системі збору.

Світовий видобуток природного газу в 2014 році становив 3460,6 млрд м3. Лідируюче становище у видобутку газу займають Росія та США.

Підготовка природного газу до транспортування

Газ, що надходить із свердловин, необхідно підготувати до транспортування кінцевому користувачеві хімічний завод, котельня, ТЕЦ, міські газові мережі. Необхідність підготовки газу викликана присутністю в ньому, крім цільових компонентів (цільовими для різних споживачів є різні компоненти), і навіть домішок, викликають труднощі під час транспортування чи застосуванні. Так, пари води, що міститься в газі, при певних умовможуть утворювати гідрати або, конденсуючись, накопичуватися в різних місцях (наприклад, вигин трубопроводу), заважаючи просуванню газу; сірководень викликає сильну корозію газового обладнання (труби, ємності теплообмінників тощо). Крім підготовки самого газу, необхідно підготувати і трубопровід. Широке застосуваннятут знаходять азотні установки, які застосовуються для створення інертного середовища в трубопроводі.

Газ готують по різним схемам. Згідно з однією з них, у безпосередній близькості від родовища споруджується установка комплексної підготовкигазу (УКПГ), на якій проводиться очищення та осушення газу в абсорбційних колонах . Така схема реалізована на Уренгойському родовищі. Також доцільною є підготовка газу мембранною технологією.

Для підготовки газу до транспортування застосовуються технологічні рішення із застосуванням мембранного газорозділу, за допомогою якого можна виділити важкі вуглеводні (C 3 H 8 і вище), азот, вуглекислий газ, сірководень, а також значно знизити температуру точки роси по воді та вуглеводням перед подачею до ГТС.

Якщо газ містить у великій кількості гелій або сірководень, то газ обробляють на газопереробному заводі, де виділяють сірку на установках амінової очистки та установках Клауса, а гелій - на кріогенних гелієвих установках (КГУ). Ця схема реалізована, наприклад, на Оренбурзькому родовищі. Якщо в сірководневому газі менше 1,5 % об., то також доцільно розглянути мембранну технологіюпідготовки природного газу, оскільки її застосування дозволяє знижувати капітальні та експлуатаційні витрати у 1,5-4 рази.

Транспортування природного газу

Нині основним видом транспорту є трубопровідний. Газ під тиском 75 атм прокачується трубами діаметром до 1,42 м. У міру просування газу трубопроводом він, долаючи сили теріння як між газом і стінкою труби, так і між шарами газу, втрачає потенційну енергіюяка розсіюється у вигляді тепла. Тому через певні проміжки необхідно споруджувати компресорні станції (КС), на яких газ зазвичай дотискається до тиску від 55 до 120 атм і потім охолоджується. Спорудження та обслуговування трубопроводу дуже дорогі, проте це найдешевший з точки зору початкових вкладень та організації спосіб транспортування газу на невеликі та середні відстані.

Крім трубопровідного транспорту широко використовують спеціальні танкери-газовози. Це спеціальні судна, на яких газ перевозиться в зрідженому стані в спеціалізованих ізотермічних ємностях при температурі від -160 до -150 °С.

Для зрідження газ охолоджують за підвищеного тиску. При цьому ступінь стиснення досягає 600 разів залежно від потреб. Таким чином, для транспортування газу цим способом, необхідно протягнути газопровід від родовища до найближчого морського узбережжя, побудувати на березі термінал, який значно дешевше за звичайний порт, для зрідження газу і закачування його на танкери, і самі танкери. Звичайна місткість сучасних танкерів становить від 150 000 до 250 000 м3. Такий метод транспортування є значно економічнішим, ніж трубопровідний, починаючи з відстаней до споживача зрідженого газу більше 2000-3000 км, тому що основну вартість складає не транспортування, а вантажно-розвантажувальні роботи, але вимагає вищих початкових вкладень в інфраструктуру, ніж трубопровідний. До його переваг відноситься також той факт, що зріджений газкуди більш безпечний при перевезенні та зберіганні, ніж стислий.

Загиблі живі організми опускалися на дно моря і потрапляли в такі умови, де вони не могли розпадатися ні в результаті окислення (на дні моря практично немає повітря та кисню), ні під дією мікробів. У результаті ці організми утворювали мулисті опади.

Під впливом геологічних рухів ці опади опускалися попри всі великі глибини, проникали в надра землі. Протягом мільйонів років опади зазнавали впливу високих тисків і температур. В результаті цього впливу в цих відкладеннях проходив процес, при якому вуглець, що міститься в них, перейшов у сполуки, які називаються вуглеводнями.

Високомолекулярні вуглеводні (з великими молекулами) – це рідкі речовини. Із них і утворилася нафта. А ось низькомолекулярні вуглеводні – це гази. З останніх таки утворюється природний газ. Тільки для утворення газу потрібно більше високі температурита тиск. Тому на родовищі нафти завжди є природний газ.

Згодом відкладення нафти та газу пішли на велику глибину. За мільйони років їх перекрили осадові породи.

Природний газ – це суміш газів, а чи не однорідна субстанція. Основну частину цієї суміші, близько 98%, становить метан газ. Крім метану до складу природного газу входять етан, пропан, бутан і трохи невуглеводневих елементів - водень, азот, вуглекислий газ, сірководень.

Де розташовується природний газ

Природний газ знаходиться в надрах землі на глибині близько 1000 м та глибше. Там він заповнює мікроскопічні порожнечі – пори, які з'єднані між собою тріщинами. По цих тріщин газ у землі може рухатися від пір з високим тиском у пори з низьким.

Також газ може розташовуватись у вигляді газової шапки над родовищем нафти. Крім того, він може перебувати і в розчиненому стані – у нафті чи воді. Чистий природний газ не має кольору та запаху.

Видобуток та транспортування газу

Газ видобувається із землі за допомогою свердловин. За рахунок того, що на глибині тиск більший, газ виривається із свердловин через трубу.

Для полегшення транспортування та зберігання природний газ зріджують, впливаючи низькими температурамипри підвищеному тиску. Метан та етан не можуть існувати в рідкому стані, тому газ поділяють. В результаті в балонах перевозять тільки суміш пропану та важчих вуглеводнів.