Tot sobre el gas natural: composició i propietats, producció i ús del gas natural
A causa de la seva alta eficiència energètica i respectuós amb el medi ambient, el gas natural, juntament amb el petroli, tenen una importància cabdal.S'utilitza àmpliament com a combustible i també serveix com a matèria primera valuosa per a la indústria química.
I tot i que l'ús del gas s'ha tornat quotidià i familiar, segueix sent una substància complexa i força perillosa: per entrar al cremador d'un aparell de gas, passa per un camí llarg i complex.
En l'article analitzarem els principals problemes relacionats amb el gas natural inflamable: parlarem de la seva composició i propietats, descriurem les etapes de producció, transport i processament del gas i l'abast de la seva aplicació. Considerem les idees modernes sobre l'origen de les reserves d'hidrocarburs, fets interessants i hipòtesis.
El contingut de l'article:
Què és el gas natural inflamable?
Hi ha l'opinió que el gas es troba sota terra en buits i s'extreu fàcilment d'allà, per a això n'hi ha prou amb perforar un pou. Però, en realitat, tot és molt més complicat: el gas pot estar dins d'una roca porosa, es pot dissoldre en aigua, hidrocarburs líquids i petroli.
Per entendre per què passa això, n'hi ha prou de recordar que la paraula "gas" prové del grec "Chaos", que reflecteix el principi de comportament d'una substància. En estat gasós, les molècules es mouen caòticament, intentant omplir uniformement tot el volum possible. A causa d'això, són capaços de penetrar i dissoldre's en altres substàncies, inclosos líquids i minerals més densos. L'alta pressió i la temperatura milloren significativament el procés de difusió.Sovint és en forma d'aquest "còctel" que el gas natural està contingut al subsòl.
Però primer, parlem de què consisteix el gas i què és: mirem la composició química i les propietats físiques del gas combustible natural.
Característiques de la composició química
El gas extret del subsòl, que s'anomena "natural", és una barreja de diferents gasos.
Segons la seva composició, es divideix en tres grups de components:
- inflamable - hidrocarburs;
- no inflamable (llasts) – nitrogen, diòxid de carboni, oxigen, heli, vapor d'aigua;
- nocius impureses – sulfur d'hidrogen i mercaptans.
El primer i principal grup és un conjunt d'hidrocarburs metànics (homòlegs) amb el nombre d'àtoms de carboni d'1 a 5. El percentatge més gran de la mescla és el metà (del 70 al 98%), que té un àtom de carboni. El contingut d'altres gasos (etan, propà, butà, pentà) oscil·la entre unitats i dècimes de per cent.
A més dels hidrocarburs, la mescla pot contenir substàncies no inflamables en petites quantitats: sulfur d'hidrogen, nitrogen, diòxid de carboni, monòxid de carboni, hidrogen i altres. Però, segons el camp, les proporcions d'hidrocarburs, com la composició d'altres gasos, poden variar significativament.
Propietats físiques del gas
Segons les propietats físiques del metà CH4 incolor i inodor, molt inflamable. A concentracions d'aire superiors al 4,5% - explosiu. Aquesta propietat, combinada amb la manca d'olor, suposa una gran amenaça i un problema. Sobretot a les mines, ja que el metà és absorbit pel carbó.
Vam escriure sobre les causes de les explosions de gas en condicions domèstiques a aquest material.
Per donar-li olor al gas per detectar-ne les fuites, abans del transport s'hi afegeixen substàncies especials amb una olor desagradable -odorants-. Molt sovint, es tracta de compostos que contenen sofre: etanotiol o etil mercaptà. La proporció de la impuresa es selecciona de manera que es noti una fuita a una concentració de gas de l'1%.
D'on prové el gas a les profunditats de la terra?
Tot i que la gent va aprendre a utilitzar el gas fa més de 200 anys, encara no hi ha consens sobre d'on prové el gas a les entranyes de la terra.
Principals teories de l'origen
Hi ha dues teories principals sobre el seu origen:
- mineral, que explica la formació de gas pels processos de desgasificació d'hidrocarburs de capes més profundes i denses de la terra i el seu ascens a zones amb menor pressió;
- orgànic (biogènic), segons el qual el gas és producte de la descomposició de les restes dels organismes vius en condicions d'alta pressió, temperatura i manca d'aire.
En un camp, el gas pot tenir la forma d'una acumulació separada, una tapa de gas, una solució en petroli o aigua, o hidrats de gas. En aquest darrer cas, els dipòsits es troben en roques poroses entre capes d'argila estanques als gasos. Molt sovint, aquestes roques són arenisques compactades, carbonats i calcàries.
Com que el gas és més lleuger que el petroli i l'aigua és més pesada, la posició dels minerals a l'embassament és sempre la mateixa: el gas està a la part superior del petroli i l'aigua apuntala tot el jaciment de petroli i gas des de sota.
El gas de la formació està sota pressió. Com més profunds són els dipòsits, més alt és. De mitjana, per cada 10 metres, l'augment de pressió és de 0,1 MPa. Hi ha capes amb una pressió anormalment alta. Per exemple, als dipòsits d'Achimov del camp d'Urengoy arriba a les 600 atmosferes i més a una profunditat de 3800 a 4500 m.
Dades i hipòtesis interessants
No fa molt, es creia que les reserves mundials de petroli i gas s'havien d'esgotar a principis del segle XXI. Per exemple, l'autoritzat geofísic nord-americà Hubbert va escriure sobre això el 1965.
Segons el doctor en Ciències Geològiques i Mineralògiques V.V. Polevanova, aquestes idees errònies són causades pel fet que la teoria de l'origen orgànic del petroli i el gas encara és generalment acceptada i domina la ment de la majoria dels científics. Encara que encara D.I. Mendeleiev va corroborar la teoria de l'origen profund inorgànic del petroli, i després això va ser provat per Kudryavtsev i V.R. Larin.
Però molts fets parlen en contra de l'origen orgànic dels hidrocarburs.
Aquests són alguns d'ells:
- s'han descobert jaciments a profunditats de fins a 11 km, en soterranis cristal·lins, on l'existència de matèria orgànica ni tan sols és possible teòricament;
- amb l'ajuda de la teoria orgànica només es pot explicar el 10% de les reserves d'hidrocarburs, el 90% restant són inexplicables;
- La sonda espacial Cassini va descobrir l'any 2000 a la lluna de Saturn Tità recursos d'hidrocarburs gegantins en forma de llacs, diversos ordres de magnitud més grans que els de la Terra.
La hipòtesi d'una Terra inicialment hídrida proposada per Larin explica l'origen dels hidrocarburs mitjançant la reacció de l'hidrogen amb el carboni a les profunditats de la terra i la posterior desgasificació del metà.
Segons ell, no hi ha jaciments antics del període Juràssic. Tot el petroli i el gas es podrien haver format fa entre 1 i 15 mil anys. A mesura que avança la selecció, les reserves es poden reposar gradualment, cosa que s'ha observat en jaciments de petroli abandonats i abandonats.
Com es fa l'extracció i el transport?
El procés d'extracció de gas natural combustible comença amb la construcció de pous. Depenent de l'aparició de la formació de gasos, la seva profunditat pot arribar als 7 km. A mesura que avança la perforació, es baixa una canonada (carcassa) al pou. Per evitar que el gas s'escapi a través de l'espai entre la canonada i les parets del pou, s'omple el buit amb argila o ciment.
Al final de la construcció, s'elimina la torre i s'instal·la l'arbre de Nadal al capçal de la carcassa. És una estructura de vàlvules de comporta i s'utilitza per extreure gas del pou.
El nombre de pous pot ser bastant gran.
Tot el cicle de producció de gas natural combustible es produeix en tres etapes:
- Desenvolupament del camp de gas. Com a resultat de la perforació, es crea una diferència de pressió. A causa d'això, el gas es mou a través de la formació fins als pous.
- Explotació de pous de gas. En aquesta etapa, el gas viatja a través de la carcassa.
- Recollida i preparació per al transport. El gas de tots els arbres de Nadal es subministra als complexos tecnològics especials de la depuradora. Assequen el gas, neteja d'impureses nocives.
Fins i tot petites concentracions de sulfur d'hidrogen, vapor d'aigua o partícules sòlides condueixen a una ràpida corrosió, formació d'hidrats i danys mecànics a la superfície interna de la canonada.
La preparació final per al transport es fa a la capçalera. Inclou posttractament i eliminació de condensats d'hidrocarburs, refrigeració per gas per reduir el seu volum.
El principal tipus de transport de gas a llargues distàncies és gasoducte principal. Es tracta d'un sistema d'estructures d'enginyeria complexes des de les mateixes canonades fins a magatzems subterranis.
Al punt final del gasoducte hi ha estacions de distribució de gas (GDS). Aquí té lloc la neteja final de pols i impureses líquides, la pressió es redueix al nivell requerit pels consumidors, s'estabilitza, es té en compte el consum de gas i s'hi afegeix un odorant.
Un altre tipus comú de transport de metà és el transport marítim amb vaixells especials: transportadors de gas.
La transformació del gas en estat líquid es realitza en plantes especials de GNL. El procés es produeix en dues etapes: primer, el metà es refreda a -50 °C, i després a -163 °C. Al mateix temps, el seu volum disminueix 600 vegades.
Tramitació i àmbit d'aplicació
L'elevada inflamabilitat del gas natural determina el seu ús principal. S'utilitza com a combustible en fàbriques, fàbriques, centrals tèrmiques, calderes, institucions, edificis residencials, instal·lacions agrícoles i molts altres. Us recomanem que llegiu les normes ús del gas a la vida quotidiana.
La producció i refinació de petroli sempre va acompanyada de l'alliberament de gas associat. En alguns casos, els seus volums poden ser impressionants i arribar als 300 metres cúbics per metre cúbic de petroli cru.
Però hi ha un gran nombre de jaciments on no s'utilitza gas natural associat, sinó que es quema. Per exemple, a tota Rússia, d'aquesta manera es perden fins a un 25% de les matèries primeres útils.
Part del gas associat es subministra a les plantes de processament de gas. D'ell s'obté gas sec purificat, que s'utilitza per escalfar. Un altre component valuós és una barreja d'hidrocarburs lleugers.
Després es divideix en fraccions en instal·lacions especials. El resultat són hidrocarburs com propà, butà, isobutà i pentà. Per reduir el volum, la facilitat de transport i emmagatzematge dels mateixos liquar.
El propà i el butà s'utilitzen per a la calefacció d'habitatges gas embotellat o per a cotxes. Però la major part es destina a un processament posterior en la producció petroquímica.
Mitjançant l'escalfament a alta temperatura (piròlisi), s'utilitzen per obtenir la matèria primera principal de tots els materials sintètics: monòmers: etilè, propilè, butadiè. Sota la influència dels catalitzadors es combinen en polímers. La sortida són materials tan valuosos com el cautxú, el PVC, el polietilè i molts altres.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
El documental parla del gas d'una manera accessible i visual:
Aquesta pel·lícula educativa està dedicada als principals transports de gas:
Encara no ho sabem tot sobre el gas natural; el seu origen encara guarda molts misteris. Només podem esperar que el combustible blau sigui realment un regal inesgotable que serà suficient per a nosaltres i els nostres descendents.
Encara tens preguntes després de llegir el material anterior? O voleu complementar l'article amb comentaris útils, dades interessants o fotografies? Escriu els teus comentaris, fes preguntes, participa en la discussió: el formulari de comentaris es troba a continuació.
