Что такое природный газ

Что такое газ? Откуда появляется? Из чего состоит? Эти и многие другие вопросы мы разбирали не час. Ни на минуту не сомневались, что это интересующая людей информация.  

Итак, природный газ - один из видов важных источников энергии в мире. Используется в производстве электроэнергии, отоплении, транспорте и промышленности. В этой статье рассматриваем химический состав, физические характеристики, происхождение, добычу, подготовку и основные области эксплуатации.

Особенности химического состава 

Одна из основных характеристик, определяющих свойства и применение углеводородов - структура. В химии - основной компонент метан (CH₄), который составляет от 70% до 90% его общего объема. Однако кроме метана, “голубое топливо” может состоять из других углеводородов, например, этилен (C₂H₄), пропан (C₃H₈), бутан (C₄H₁₀), пентан (C₅H₁₂), этан (C₂H₆). В структуре могут быть: азот (N₂), сероводород (H₂S), двуокись углерода (CO₂) и гелий (He). Единицей измерения объема является кубический метр (м3).

Метан (CH₄)

Метан - основной компонент и обладает высокой энергетической концентрацией. Он бесцветный при нормальных условиях, но может гореть с ярким синим пламенем при сжигании. Метан широко применяется в производстве электроэнергии, отоплении и в качестве топлива для автомобилей.

Этан (C₂H₆)

Основной представитель углеводородов высших классов, обладает теплотворной способностью.

Пропан (C₃H₈) и бутан (C₄H₁₀)

Пропан и бутан - это легко сжимаемые углеводороды, которые часто эксплуатируют в бытовых и коммерческих целях. Они обладают насыщенностью энергии и широко пользуются спросом в качестве топлива для газовых, автомобильных баллонов и пропановых баков для газовых горелок.

Этилен (C₂H₄)

Этилен является важным сырьем для производства пластмасс, резиновых изделий и синтетических материалов. Он также годится в сельском хозяйстве для стимуляции роста растений.

Гелий (He)

Гелий является инертным, он иногда содержится в “голубом топливе”. Он применяется в различных промышленных и научных приложениях, а также в медицинских методиках.

Физические свойства 

Бесцветность и прозрачность

Одни из основных физических свойств - бесцветность и прозрачность. Природный газ не имеет цвета и не имеет запаха (если не добавлены специальные ароматизаторы для обнаружения утечек), что делает его невидимым и незаметным для человеческого глаза.

Легкость

Газ легче воздуха. Поэтому он будет подниматься вверх, если выпускается в атмосферу без соответствующих мер предосторожности. Эта характеристика делает его особенно опасным в случае утечки, так как он может собираться в завышенных местах и создавать опасность возгорания или взрыва. 

Горючесть

При правильном смешивании с кислородом “голубое топливо” может гореть с ярким и чистым пламенем, выделяя при этом значительное количество тепла. Это свойство делает его идеальным источником тепла и энергии для многих промышленных и бытовых приложений.

Насыщенность

“Голубое топливо” обладает низкой концентрацией в газообразном состоянии, что делает его легким и удобным для транспортировки и хранения в специальных резервуарах или трубопроводах. При сжатии или охлаждении он может превращаться в жидкую или сжатую форму, что увеличивает его энергетическую насыщенность и облегчает его транспортировку на длительные расстояния.

Теплопроводность

Газ обладает теплопроводностью, что делает его эффективным источником тепла и энергии. Это свойство позволяет употреблять его для отопления домов, зданий и промышленных объектов, а также в производственных процессах, где требуется высокая температура.

Сжимаемость

Еще одно важное физическая характеристика - способность к сжатию. Может быть сжат до очень высоких давлений без значительного увеличения его объема, что делает его удобным для хранения и транспортировки в сжатом состоянии.

Откуда берется в недрах земли

Процесс формирования

Образуется в результате длительного процесса геологического образования и трансформации органических элементов в недрах земли. Органические вещества образуются из-за растительных и животных остатков, которые накапливаются на дне водоемов, в болотах или на морском дне. Эти органические остатки подвергаются глубокой заморозке и компрессии под действием горного давления на протяжении миллионов лет.
Под действием давлений органические остатки превращаются в уголь и нефть, а также в “голубое топливо”. Процесс этого превращения называется диагенезом и термогенезом. В результате этого процесса образуется природный газ, который застревает в пористых и проницаемых горных породах, таких как песчаник, известняк и сланец.

Места образования

Возникает в разных геологических условиях и типах пород. Часто образуется в ареалах, где происходит активное осадкообразование, таких как дельты рек, прибрежные зоны и морские днища. Также возникает в результате процессов, связанных с геологическими разломами и складчатыми структурами земной коры.

Добыча и подготовка

Добыча

Процесс добычи начинается с геологических исследований для определения месторождений углеводородов. Это включает в себя анализ геологических структур и формирований, пробуренных скважин, а также практику геофизических методов, таких как сейсмическая томография.
После того как месторождение углеводородов обнаружено, добывается путем бурения скважин. Это включает в себя вертикальное или горизонтальное бурение, в зависимости от особенностей геологической структуры месторождения. Скважины могут бурить на суше или на морском дне, в зависимости от расположения месторождения.
После бурения скважины “голубое топливо” начинает поступать на поверхность. Он может поступать в скважину самопроизвольно из-за давления в горных породах, или он может потребовать дополнительных методов стимуляции, таких как гидроразрыв пород (гидрофракция) или гидравлический разрыв (фракционирование).

Подготовка

После добычи углеводородов требует подготовки перед тем, как они будут употребляться как источник энергии или сырьё для производства различных химических продуктов. Этот процесс включает в себя ряд этапов:

1. Очистка: Прежде чем газ применять, примеси должны быть удалены. Это делается с помощью специальных установок для очистки газа.
2. Десульфурация: Сероводород (H₂S) токсичный и коррозионно активный. Прежде чем газ может быть применен, сероводород должен быть удален путем процесса десульфурации.
3. За очисткой и десульфурацией углеводороды сжимается до высоких давлений для облегчения его транспортировки и хранения. Это делается с помощью компрессорных установок.
4. Транспортировка: Сжатый природный газ может быть транспортирован по трубопроводам к потребителям или к точкам хранения. Это позволяет перевозки на значительные расстояния от месторождения.

Где используется

1. Производство электроэнергии

Углеводороды сжигаются в тепловых электростанциях для привода генераторов, что позволяет производить электричество с эффективностью и относительной чистотой. Это делает gas одним из предпочтительных источников энергии для электростанций во многих странах.

2. Отопление и обогрев

Годен в системах центрального отопления, газовых котлах, обогревателях и каминных устройствах. Эксплуатация для отопления обеспечивает эффективность, комфорт и удобство в управлении температурой в помещениях.

3. Транспорт

Используется как топливо для автотранспорта. Автомобили, работающие на “голубом топливе” (газомоторные автомобили), обладают низкими выбросами вредных веществ и углекислого газа, что делает их более экологически чистыми по сравнению с автомобилями, работающими на бензине или дизеле. Также эксплуатируется в грузовом и общественном транспорте, а также в железнодорожной отрасли.

4. Промышленность

В промышленности используется в качестве сырья для производства различных химических продуктов, таких как аммиак, метанол, водород и синтетические удобрения. Эксплуатируется в металлургической и стекольной промышленности, а также в производстве стекловолокна и керамики.

Заключение

Природный газ представляет собой горючую смесь, которая играет ключевую роль в мировой энергетике и экономике. Его энергетическая концентрация, относительная чистота и универсальность использования делают его важным источником энергии. Однако необходимо контролировать добычу и потребление, чтобы минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.