Де є природний газ. Корисні копалини: Природний газ

Наш юний друг! У минулих номерах журналу ми розповідали тобі про нафту, як вона з'явилася і що хіміки з неї роблять. А тепер хочемо розповісти тобі про газ і про те, чому ми так часто чуємо ці слова поруч: нафта та газ.

Природний газ

Наш молодий друг! У минулих номерах журналу ми розповідали тобі про нафту, як вона з'явилася і що хіміки з неї роблять. А тепер хочемо розповісти тобі про газ і про те, чому ми так часто чуємо ці слова поруч: нафта та газ

Звідки взявся газ?

Мільйонами років живі організми в морі, що загинули і опустилися на морське дно, потрапляли в такі умови, де вони не могли розпадатися в результаті окислення (адже на морському днінемає повітря і кисню), ні знищуватись мікробами (їх там просто не було). На них нашаровувалися нові пласти ґрунту, багато місць Світового океану стали сушею. Під тиском земної товщі та при високій температуріпротягом мільйонів років проходив процес, при якому вуглецю, що міститься в опадах, перейшов у сполуки, звані вуглеводнями. Свою назву вони отримали тому, що їхні молекули складаються з вуглецю та водню. Вуглеводні з великими молекулами- це рідкі речовини, З них утворилася нафта. А вуглеводні, які мають маленькі молекули - це гази. Вони й утворили природний газ. Газ, як і нафту, видобувають за допомогою свердловин, що бурять на суші та з морських платформ.

Навіщо нам потрібний газ?

Напевно, ти знаєш, що саме природний газ використовується в газових плитах для приготування їжі та для нагрівання води в колонках. Але це далеко не всі можливості його застосування. Природний газактивно використовується і в промисловості – він служить паливом на багатьох заводах, наприклад, у величезних печах, де обробляють метали. На газових електростанціях застосовують для отримання електроенергії. Крім того, природним газом можуть їздити автомобілі.

Це ще не все. Тепер найнесподіваніше - газ застосовується як сировина для виробництва деяких речей, наприклад, пластмас, добрив, ліків і навіть тканин!

Навіть твоя улюблена іграшка могла бути виготовлена ​​із використанням природного газу! З газу отримують деякі дуже важливі хімічні сполуки, Наприклад, аміак…. Знайомо? Аміак потім використовується для виготовлення добрив або медицини для виготовлення ліків. Поєднуючись з іншими хімічними речовинами, природний газ може перетворюватися на синтетичну тканину або пластмасу.

Наші поради

А тепер ми дамо вам кілька порад, щоб ти знав, як поводитися дітям в екстрених випадках.

Якщо відчуваєш запах газу

Якщо ти відчув запах газу, то насамперед треба відчинити вікна, щоб провітрити приміщення. Потім треба перевірити плиту, чи не включені конфорки. Якщо увімкнено - вимкнути. Якщо є газова колонка, треба перевірити, чи в ній не погас вогонь. Якщо колонка увімкнена, а вогню немає - вимкни її. У жодному разі не запалюй вогонь і не вмикай світло, якщо стався витік газу - може статися вибух. Потім треба викликати газову службу - набери «104» (для міського та мобільного телефонуномер один і той самий). Краще це робити від сусідів, навіть найменша іскра від телефону може викликати вибух.

Бережи себе, друже, ми тебе любимо!

Природний газ - одна з найважливіших горючих копалин, що займає ключові позиціїу паливно-енергетичних балансах багатьох держав, важлива сировина для хімічної промисловості. Майже на 90% він складається з вуглеводнів, головним чином метану СН4. Містить і важчі вуглеводні - етан, пропан, бутан, а також меркаптани і сірководень (зазвичай ці домішки шкідливі), азот і вуглекислий газ (вони в принципі марні, але й не шкідливі), пари води, корисні домішки гелію та інших інертних газів .

Енергетична та хімічна цінність природного газу визначається вмістом у ньому вуглеводнів. Дуже часто у родовищах він супроводжує нафту. Різниця у складі природного та попутного нафтового газу є. В останньому, як правило, більше порівняно важких вуглеводнів, які обов'язково відокремлюють, перш ніж використовувати газ.

Метан, що міститься в природному газі, є неабиякою цінністю для хімічної промисловості. При неповному згорянні його утворюються водень, оксид вуглецю, ацетилен, а від них починаються різноманітні ланцюги хімічних перетворень, що призводять до утворення альдегідів, спиртів, ацетону, оцтової кислоти, Аміаку ... Природний газ, а не вода є головним джерелом промислового отриманняводню. І все ж таки в основному метан йде на спалювання.

Синтетичні можливості інших вуглеводнів, які у природному газі, багатші, ніж метану. Ці вуглеводні перетворюють насамперед на етилен і пропілен - найважливіша сировинадля пластичних мас. Головна гілка перетворень бутану виглядає так: бутан – бутилен – бутадієн – ізопрен – синтетичні каучуки. На жаль, бутана фракція природного газу порівняно невелика і становить у середньому близько 1%.

Дуже важливо та цінно, що природний газ можна транспортувати на значні відстані з відносно невеликими витратами – газопроводами. Перший у СРСР магістральний газопровід Саратов – Москва було введено в експлуатацію у 1946 р.

Відомий район видобутку газу в нашій країні Західно-Сибірська платформа. У числі газових родовищу цьому районі - Уренгойське, Ведмеже, Заполярне, Комсомольське та ін.

Частина світових запасів газу зосереджена як так званих газових гідратів складу М-дгНгО (де М - молекула газу, а величина п коливається від 5,75 до 17), або клатратів. Зовні вони нагадують спресований сніг. Їхні родовища існують в умовах вічної та багаторічної мерзлотиі є потенційне джереловидобутку газу методами, подібними до традиційних способів видобутку твердих горючих копалин. Але поки що газові гідрати ускладнюють роботу газодобувачів Півночі - забивають свердловини та трубопроводи, зменшують їх пропускну здатність. Для боротьби з ними до свердловини закачують деякі хімікати або спалюють частину газу.

Зберігають природний газ у підземних газосховищах, нерідко використовуючи при цьому колишні вироблення та величезні природні печери. У газгольдерах (від англійського «хольдер» - власник) зберігається лише мінімально необхідний запас газу. Газгольдери призначені головним чином для того, щоб за допомогою регулювати добові нерівномірності споживання газу на виробництві.

Горіння природного газу

Природний газ– це корисна копалина в газоподібному стані. Воно використовується в дуже широких межах як паливо. Але сам природний газ не використовується як паливо, з нього виділяють його складові для окремого використання. Часто є попутним газом у видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) знаходиться в газовому станіу вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ– це вільний газ; або в розчиненому стані в нафті або воді (у пластових умовах), а в стандартних умовах – лише у газовому стані. Також природний газ може бути у вигляді газогідратів.

Майже 90% він складається з вуглеводнів, головним чином метану (СН 4). Містить і більш важкі вуглеводні - етан, пропан, бутан, а також меркаптани і сірководень (зазвичай ці домішки шкідливі), азот і вуглекислий газ (вони в принципі марні, але й не шкідливі), пари води, корисні домішки гелію та інших інертних газів.

Хімічний склад

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

• етан (C 2 H 6),
• пропан (C 3 H 8),
• бутан (C 4 H 10),
• та інші алкани – від 5 і вище

А також інші невуглеводневі речовини:

• водень (H 2),
• сірководень (H 2 S),
• діоксид вуглецю (СО 2),
• азот (N 2),
• Більш ретельний аналіз дозволив виявити в природному газі і невелику кількість гелію (Не).

Фізичні властивості

Орієнтовні Фізичні характеристики(залежать від складу):

• Густина:
  • від 0,7 до 1,0 кг/м 3 - сухий газоподібний, при зв. у.
  • 400 кг/м 3 рідкий.
• Температура спалаху 650 °C.
• Теплота згоряння одного м 3 природного газу в газоподібному стані за н.у.: 28-46 МДж, або 6,7-11,0 Мкал.
• Октанове число при використанні у двигунах внутрішнього згоряння: 120-130.
• Концентраційні межі займання (вибуху) газу (метану) перебувають у діапазоні від 5 до 15 %. Поза цими межами газоповітряна суміш не здатна до поширення полум'я. При вибуху тиск у замкнутому обсязі підвищується до 0,8...1 МПа.
• Чистий природний газ не має кольору та запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, в газ додають невелику кількість одорантів (найчастіше як одорант застосовується етил-меркаптан), що мають сильний неприємний запах, це одоранти.
• Природний газ швидко випаровується і розсіюється в атмосфері, що важливо з погляду безпеки.

Запаси природного газу

Карта запасів природного газу у світі

Метан та деякі інші вуглеводні широко поширені у космосі. Метан- третій за поширеністю газ всесвіту, 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.

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

Величезними запасами природного газу має Росія (Уренгойське родовище), США, Канада. З інших європейських країнВарто відзначити Норвегію, та її запаси невеликі. Серед колишніх республік Радянського Союзувеликими запасами газу володіє Туркменія, і навіть Казахстан (Карачаганакское родовище).

У другій половині ХХ століття університеті ім. І. М. Губкіна було відкрито природні газогідрати (або гідрати метану). Пізніше з'ясувалося, що запаси природного газу в даному станівеличезні. Вони розташовуються як під землею, і на незначному заглибленні під морським дном.

Видобуток та обробка природного газу

Газові родовища

Поклад нафти чи газу є скупчення вуглеводнів, які заповнюють пори проникних порід. Якщо скупчення велике та її експлуатації економічно доцільна, поклад вважають промисловою. Поклади, що займають значні площі, утворюють родовища.

Осушення газу

Вміст вологи в газі під час його транспортування часто викликає серйозні експлуатаційні труднощі. За певних зовнішніх умов(температурі та тиску) волога може конденсуватися, утворювати крижані пробки та кристалогідрати, а в присутності сірководню та кисню викликати корозію трубопроводів та обладнання. Щоб уникнути перерахованих труднощів, газ осушують, знижуючи температуру точки роси на 5...7 °С нижче робочої температури в газопроводі.

Очищення газу від сірководню та вуглекислого газу

У горючих газах використовуваних для газопостачання міст вміст сірководню не повинен перевищувати 2 г на 100 м 3 газу. Зміст Вуглекислий газнорми не лімітують, проте з техніко-економічних міркувань у газі, що транспортується, воно не повинно перевищувати 2%.

Одоризація газу

Природний газ немає запаху. Тому для своєчасного виявлення витоків газу йому надають запах – газ одарують. Як одорант застосовують етил-меркаптан (З 2 Н 5 SН). За токсичністю якісно та кількісно він ідентичний сірководню, має різкий неприємний запах.

Транспортування

Основним видом транспорту газу, нині, є трубопровідний. Газ рухається трубами великого діаметрупід тиском 75 атмосфер (7,5 МПа). Просуваючись трубопроводом газ, втрачає енергію, вона витрачається на подолання сили тертя як між стінкою труби і газом, так і між шарами самого газу. Щоб тиск у трубопроводі підтримувався на заданому рівні, на певній відстані один від одного потрібна наявність компресорних станцій (КС), які повинні підтримувати тиск у трубопроводі на рівні 75 атмосфер. Обслуговування та спорудження трубопроводу коштує не малих грошей, але, тим не менш, трубопровід є найдешевшим способом транспортування нафти та газу.

Іншим способом транспортування газу використання спеціальних танкерів – газовозів. Це спеціально обладнані кораблі, для перевезення газу в зрідженому стані при певних умов. Для транспортування газу цим способом необхідно, крім самих танкерів, провести ряд підготовчих заходівдля їх використання. Потрібно протягнути газопровід до берега моря, побудувати порт для танкерів, завод для зрідження газу і самі танкери. Проте цей вид транспортування газу є економічно обґрунтованим при віддаленості споживача від місць видобутку понад 3000 км.

Синтез природного газу

Існує безліч способів отримання природного газу з інших органічних речовин, наприклад відходів сільськогосподарської діяльності, деревообробної та харчової промисловостіі т.д.

Застосування природного газу

• Природний газ використовується як паливо в багатоквартирних та житлових приватних будинках для приготування їжі, опалення та підігріву води. Також його можна використовувати як паливо для машин та котелень.
• Природний газ (метан) застосовується як вихідна сировина в хімічній промисловості для отримання різноманітних органічних речовин, наприклад, пластмас.
• Природним газом можна заправляти газові лампи для освітлення. Власне метан застосовується як сировина для виробництва ацетилену, аміаку, метанолу та ціаністого водню. Природний газ є головною сировинною базою під час виробництва аміаку. Майже три чверті всього аміаку застосовується для азотних добрив. Ціаністий водень, що отримується вже з аміаку, разом з ацетиленом служить початковою сировиною для виробництва різних синтетичних волокон. З ацетилену можна виробляти різні пласти-кати, які досить широко застосовуються в промисловості та в побуті. Також за допомогою нього виготовляється ацетатний шовк.
• У хімічній промисловості метан використовується не тільки для отримання різних пластмас, але і для виробництва каучуку, органічних кислотта спирту. Саме з використанням природного газу стало можливо створювати багато хімічні речовини, які не існують у природі, наприклад - поліетилен.
• Природний газ є одним з кращих видівпалива, що використовуються для промислових та побутових потреб. Його цінність як пального полягає також у тому, що це мінеральне паливо є досить чистим екологічно. При його згорянні з'являється набагато менше шкідливих речовинякщо порівняти з іншими видами палива. Саме тому природний газ – це одне з основних джерел енергії у всій людській діяльності.