Semua tentang gas asli: komposisi dan sifat, pengeluaran dan penggunaan gas asli

Oleh kerana kecekapan tenaga yang tinggi dan keramahan alam sekitar, gas asli, bersama-sama dengan minyak, adalah amat penting.Ia digunakan secara meluas sebagai bahan api dan juga berfungsi sebagai bahan mentah yang berharga untuk industri kimia.

Dan walaupun penggunaan gas telah menjadi biasa dan biasa, ia masih kekal sebagai bahan yang kompleks dan agak berbahaya - untuk masuk ke dalam pembakar perkakas gas, ia melalui laluan yang panjang dan kompleks.

Dalam artikel itu kami akan menganalisis isu utama yang berkaitan dengan gas mudah terbakar asli - kami akan bercakap tentang komposisi dan sifatnya, kami akan menerangkan peringkat pengeluaran, pengangkutan dan pemprosesan gas, dan skop penggunaannya. Mari kita pertimbangkan idea moden tentang asal usul rizab hidrokarbon, fakta menarik dan hipotesis.

Apakah gas mudah terbakar asli?

Terdapat pendapat bahawa gas terletak di bawah tanah dalam lompang dan mudah diekstrak dari sana, yang mana ia cukup untuk menggerudi telaga. Tetapi pada hakikatnya, semuanya jauh lebih rumit: gas boleh berada di dalam batu berliang, ia boleh larut dalam air, hidrokarbon cecair, dan minyak.

Untuk memahami mengapa ini berlaku, cukup untuk mengingati bahawa perkataan "gas" berasal dari bahasa Yunani "huru-hara", yang mencerminkan prinsip kelakuan sesuatu bahan. Dalam keadaan gas, molekul bergerak secara huru-hara, cuba untuk mengisi secara seragam seluruh isipadu yang mungkin. Disebabkan ini, mereka dapat menembusi dan larut dalam bahan lain, termasuk cecair dan mineral yang lebih padat. Tekanan dan suhu tinggi dengan ketara meningkatkan proses resapan.Selalunya ia adalah dalam bentuk "koktel" sedemikian bahawa gas asli terkandung di dalam tanah bawah.

Tetapi pertama, mari kita bercakap tentang apa yang terdiri daripada gas dan apa itu - mari kita lihat komposisi kimia dan sifat fizikal gas mudah terbakar asli.

Ciri-ciri komposisi kimia

Gas yang diekstrak daripada tanah bawah, yang dipanggil "semula jadi", adalah campuran pelbagai gas.

Mengikut komposisinya, ia dibahagikan kepada tiga kumpulan komponen:

• mudah terbakar – hidrokarbon;
• tidak mudah terbakar (balast) – nitrogen, karbon dioksida, oksigen, helium, wap air;
• memudaratkan kekotoran – hidrogen sulfida dan merkaptan.

Kumpulan pertama dan utama ialah set hidrokarbon metana (homolog) dengan bilangan atom karbon dari 1 hingga 5. Peratusan terbesar dalam campuran ialah metana (dari 70 hingga 98%), yang mempunyai satu atom karbon. Kandungan gas lain (etana, propana, butana, pentana) berjulat dari unit hingga persepuluh peratus.

Gas yang diekstrak dari ladang dicirikan oleh kepekatan metana yang tinggi. Dalam produk sampingan yang diekstrak daripada minyak, bahagian metana jauh lebih rendah: 30 – 60%, dan homolog lebih tinggi: 10 – 20%

Sebagai tambahan kepada hidrokarbon, campuran mungkin mengandungi bahan tidak mudah terbakar dalam kuantiti yang kecil: hidrogen sulfida, nitrogen, karbon dioksida, karbon monoksida, hidrogen dan lain-lain. Tetapi, bergantung pada medan, perkadaran hidrokarbon, seperti komposisi gas lain, boleh berbeza dengan ketara.

Sifat fizikal gas

Mengikut sifat fizikal metana CH₄ tidak berwarna dan tidak berbau, sangat mudah terbakar. Pada kepekatan udara lebih daripada 4.5% - bahan letupan. Harta ini, digabungkan dengan kekurangan bau, menimbulkan ancaman dan masalah yang besar. Terutamanya di lombong, kerana metana diserap oleh arang batu.

Kami menulis tentang punca letupan gas dalam keadaan domestik di bahan ini.

Untuk memberikan gas bau untuk mengesan kebocorannya, bahan khas dengan bau yang tidak menyenangkan - bau - ditambah kepadanya sebelum pengangkutan. Selalunya, ini adalah sebatian yang mengandungi sulfur - etanethiol atau etil merkaptan. Perkadaran kekotoran dipilih supaya kebocoran ketara pada kepekatan gas 1%.

Kelebihan utama bahan api biru ialah haba tentu pembakaran yang tinggi - 39 MJ/kg. Ini membebaskan bahan tidak berbahaya: air dan karbon dioksida. Ini juga merupakan faktor penting yang membenarkan penggunaan metana dalam kehidupan seharian

Dari manakah gas berasal dari kedalaman bumi?

Walaupun orang ramai belajar menggunakan gas lebih daripada 200 tahun yang lalu, masih belum ada konsensus tentang dari mana gas berasal dari perut bumi.

Teori asal usul utama

Terdapat dua teori utama asal usulnya:

• galian, yang menerangkan pembentukan gas melalui proses penyahgasan hidrokarbon dari lapisan bumi yang lebih dalam dan padat serta kenaikannya ke zon dengan tekanan yang lebih rendah;
• organik (biogenik), mengikut mana gas adalah hasil penguraian sisa organisma hidup di bawah keadaan tekanan tinggi, suhu dan kekurangan udara.

Dalam bidang, gas boleh dalam bentuk pengumpulan berasingan, penutup gas, larutan dalam minyak atau air, atau hidrat gas. Dalam kes kedua, mendapan terletak di dalam batuan berliang antara lapisan tanah liat yang kedap gas. Selalunya, batu tersebut adalah batu pasir yang dipadatkan, karbonat, dan batu kapur.

Bahagian medan gas konvensional hanya 0.8%. Peratusan yang lebih besar sedikit jatuh pada gas dalam, arang batu dan syal - daripada 1.4 hingga 1.9%.Jenis mendapan yang paling biasa ialah gas terlarut air dan hidrat - dalam perkadaran yang lebih kurang sama (46.9% setiap satu)

Memandangkan gas lebih ringan daripada minyak, dan air lebih berat, kedudukan mineral dalam takungan sentiasa sama: gas berada di atas minyak, dan air menopang seluruh medan minyak dan gas dari bawah.

Gas dalam pembentukan berada di bawah tekanan. Semakin dalam deposit, semakin tinggi ia. Secara purata, bagi setiap 10 meter, peningkatan tekanan ialah 0.1 MPa. Terdapat lapisan dengan tekanan tinggi yang luar biasa. Sebagai contoh, dalam deposit Achimov medan Urengoy ia mencapai 600 atmosfera dan lebih tinggi pada kedalaman 3800 hingga 4500 m.

Fakta dan hipotesis yang menarik

Tidak lama dahulu, dipercayai bahawa rizab minyak dan gas dunia harus habis pada awal abad ke-21. Sebagai contoh, ahli geofizik Amerika yang berwibawa Hubbert menulis tentang ini pada tahun 1965.

Sehingga kini, banyak negara terus meningkatkan kadar pengeluaran gas. Tiada tanda nyata bahawa rizab hidrokarbon hampir habis

Menurut Doktor Sains Geologi dan Mineralogi V.V. Polevanova, salah tanggapan tersebut disebabkan oleh fakta bahawa teori asal organik minyak dan gas masih diterima umum dan menguasai minda kebanyakan saintis. Walaupun masih D.I. Mendeleev menyokong teori asal-usul minyak dalam bukan organik, dan kemudian ini dibuktikan oleh Kudryavtsev dan V.R. Larin.

Tetapi banyak fakta menentang asal organik hidrokarbon.

Berikut adalah sebahagian daripada mereka:

• mendapan telah ditemui pada kedalaman sehingga 11 km, di ruang bawah tanah kristal, di mana kewujudan bahan organik tidak mungkin secara teori;
• dengan bantuan teori organik, hanya 10% rizab hidrokarbon boleh dijelaskan, baki 90% tidak dapat dijelaskan;
• Siasatan angkasa lepas Cassini ditemui pada tahun 2000 pada sumber hidrokarbon raksasa Titan bulan Zuhal dalam bentuk tasik, beberapa urutan magnitud lebih besar daripada yang ada di Bumi.

Hipotesis Bumi yang mulanya terhidrid yang dikemukakan oleh Larin menerangkan asal usul hidrokarbon melalui tindak balas hidrogen dengan karbon di kedalaman bumi dan penyahgasan metana yang seterusnya.

Menurutnya, tidak ada deposit purba zaman Jurassic. Semua minyak dan gas boleh terbentuk antara 1 dan 15 ribu tahun dahulu. Apabila pemilihan diteruskan, rizab boleh diisi semula secara beransur-ansur, yang telah diperhatikan di ladang minyak yang telah lama habis dan terbiar.

Bagaimanakah pengekstrakan dan pengangkutan dijalankan?

Proses mengekstrak gas mudah terbakar asli bermula dengan pembinaan telaga. Bergantung pada kejadian pembentukan galas gas, kedalaman mereka boleh mencapai 7 km. Semasa penggerudian berlangsung, paip (selongsong) diturunkan ke dalam telaga. Untuk mengelakkan gas daripada keluar melalui ruang antara paip dan dinding telaga, palam dilakukan - mengisi jurang dengan tanah liat atau simen.

Pada akhir pembinaan, derik dikeluarkan dan pokok Xmas dipasang pada kepala selongsong. Ia adalah struktur injap pintu dan digunakan untuk mengeluarkan gas dari telaga.

Bilangan telaga boleh agak besar.

Pokok Xmas mempunyai beberapa fungsi: ia memegang pam dan paip pemampat yang digantung di dalam telaga, mengawal mod operasi, dan mengukur parameter bahagian luaran dan dalaman telaga.

Keseluruhan kitaran pengeluaran gas mudah terbakar asli berlaku dalam tiga peringkat:

1. Pembangunan medan gas. Hasil daripada penggerudian, perbezaan tekanan dicipta. Disebabkan ini, gas bergerak melalui pembentukan ke telaga.
2. Operasi telaga gas. Pada peringkat ini, gas bergerak melalui selongsong.
3. Pengumpulan dan penyediaan untuk pengangkutan. Gas dari semua pokok Krismas dibekalkan ke kompleks teknologi khas loji rawatan gas. Mereka mengeringkan gas, pembersihan daripada kekotoran yang berbahaya.

Walaupun kepekatan kecil hidrogen sulfida, wap air atau zarah pepejal membawa kepada kakisan yang cepat, pembentukan hidrat dan kerosakan mekanikal pada permukaan dalaman saluran paip.

Persediaan terakhir untuk pengangkutan berlaku di kerja kepala. Ia termasuk pasca rawatan dan penyingkiran kondensat hidrokarbon, penyejukan gas untuk mengurangkan jumlahnya.

Jenis utama pengangkutan gas dalam jarak jauh ialah saluran paip gas utama. Ia adalah sistem struktur kejuruteraan yang kompleks daripada saluran paip itu sendiri hingga kemudahan penyimpanan bawah tanah.

Di titik akhir saluran paip terdapat stesen pengedaran gas (GDS). Di sini pembersihan akhir habuk dan kekotoran cecair berlaku, tekanan dikurangkan ke tahap yang diperlukan oleh pengguna, ia stabil, penggunaan gas diambil kira dan bau ditambah.

Satu lagi jenis pengangkutan metana yang biasa ialah pengangkutan laut dengan kapal khas - pembawa gas.

Tangki sfera yang besar tidak akan membenarkan pembawa gas dikelirukan dengan jenis kapal lain. Ia adalah termos yang mengekalkan suhu yang diperlukan untuk cecair metana -163 °C

Perubahan gas kepada keadaan cecair dijalankan di loji LNG khas. Proses ini berlaku dalam dua peringkat: pertama, metana disejukkan kepada -50 °C, dan kemudian kepada -163 °C. Pada masa yang sama, jumlahnya berkurangan sebanyak 600 kali.

Pemprosesan dan skop permohonan

Kemudahbakaran tinggi gas asli menentukan kegunaan utamanya. Ia digunakan sebagai bahan api di kilang, kilang, loji kuasa haba, rumah dandang, institusi, bangunan kediaman, kemudahan pertanian dan lain-lain lagi. Kami mengesyorkan anda membaca peraturan penggunaan gas dalam kehidupan seharian.

Pengeluaran dan penapisan minyak sentiasa disertai dengan pembebasan gas yang berkaitan. Dalam sesetengah kes, isipadunya boleh mengagumkan dan berjumlah sehingga 300 meter padu bagi setiap meter padu minyak mentah.

Tetapi terdapat sebilangan besar medan di mana gas berkaitan asli tidak digunakan, tetapi dibakar. Sebagai contoh, di seluruh Rusia, sehingga 25% bahan mentah yang berguna hilang dengan cara ini.

Sebahagian daripada gas yang berkaitan dibekalkan kepada loji pemprosesan gas. Daripadanya, gas kering yang disucikan diperolehi, yang digunakan untuk pemanasan. Satu lagi komponen berharga ialah campuran hidrokarbon ringan.

Rajah menunjukkan gambaran umum proses pemprosesan gas yang dihasilkan. Peranan produk akhir untuk industri kimia moden tidak boleh dianggarkan terlalu tinggi

Ia kemudiannya dibahagikan kepada pecahan dalam pemasangan khas. Hasilnya ialah hidrokarbon seperti propana, butana, isobutana, dan pentana. Untuk mengurangkan volum, memudahkan pengangkutan dan penyimpanannya mencairkan.

Menukar kereta kepada gas dengan cepat membayar sendiri dan memberikan penjimatan kos yang ketara. Peluasan rangkaian stesen pengisian minyak menyumbang kepada peningkatan armada kereta dengan LPG. Bukan sahaja pemandu mendapat manfaat, tetapi juga pejalan kaki yang tidak perlu menghidu asap berbahaya

Propana dan butana digunakan untuk memanaskan rumah gas dalam botol atau untuk kereta. Tetapi kebanyakannya digunakan untuk pemprosesan selanjutnya dalam pengeluaran petrokimia.

Dengan pemanasan suhu tinggi (pirolisis), ia digunakan untuk mendapatkan bahan mentah utama untuk semua bahan sintetik - monomer: etilena, propilena, butadiena. Di bawah pengaruh pemangkin mereka digabungkan menjadi polimer. Keluaran adalah bahan berharga seperti getah, PVC, polietilena dan lain-lain lagi.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Dokumentari itu menceritakan tentang gas dengan cara yang boleh diakses dan visual:

Filem pendidikan ini didedikasikan untuk pengangkutan gas utama:

Kami masih tidak mengetahui segala-galanya tentang gas asli—asalnya masih menyimpan banyak misteri. Kami hanya boleh berharap bahawa bahan api biru adalah benar-benar hadiah yang tidak habis-habis yang akan mencukupi untuk kami dan keturunan kami.

Adakah anda masih mempunyai soalan selepas membaca bahan di atas? Atau adakah anda ingin menambah artikel dengan komen yang berguna, fakta menarik atau gambar? Tulis komen anda, tanya soalan, ambil bahagian dalam perbincangan - borang maklum balas terletak di bawah.