Фізико-хімічні властивості природного газу. Видобуток і застосування природного газу

Газоподібний стан речовини - найпоширеніше в порівнянні з іншими агрегатними параметрами з`єднань. Адже в цьому стані знаходяться:

• зірки;
• міжзоряний простір;
• планети;
• атмосфера;
• космос в цілому.

  

Головні відмінні властивості газів - це слабкі міжмолекулярні взаємодії в кристалічній решітці, через які і проявляються всі основні характеристики цих речовин. Газів, безумовно, дуже багато. Однак ми розглянемо найважливіший і третій за поширеністю на нашій планеті - природний.

Природний газ: склад

Якщо характеризувати якісний склад природного газу, то відразу потрібно виділити компоненти двох груп: органічні та неорганічні. Оскільки хоч і прийнято вважати, що він складається з метану, однак це не зовсім так.

До органічних складових належать:

• метан - СН₄;
• пропан - З₃Н₈;
• бутан - З₄Н₁₀;
• етан - З₂Н₄;
• важчі вуглеводні з кількістю атомів вуглецю більше п`яти.

Неорганічні компоненти включають в себе наступні з`єднання:

• водень (в невеликих кількостях) - Н₂;
• вуглекислий газ - СО₂;
• гелій - Чи не;
• азот - N₂;
• сірководень - H₂S.

Яким саме буде склад тієї чи іншої суміші, залежить від джерела, тобто родовища. Цими ж причинами пояснюються і різні фізико-хімічні властивості природного газу. Однак видобувається будь-який з них, і цінність також має кожен. Просто якийсь вид застосовується як паливо, а насичений сторонніми домішками занадто жирно використовується в хімічній галузі для синтезів сполук.

Фізико-хімічні властивості природного газу

Щоб вказати подібні параметри в точності, слід знати, який саме склад газової суміші. Адже якщо в ній переважає в основному метан (до 97%), то характеристики можна приводити, орієнтуючись саме на нього.

Якщо ж неорганічних компонентів або важких вуглеводнів в надлишку (до декількох відсотків), тоді фізико-хімічні властивості природного газу різко змінюються.

Тому можна вказати лише приблизні граничні показники по фізичних характеристиках.

1. Температура самозаймання - 650-700⁰С.
2. Октанове число - 120-130.
3. Не має кольору, смаку і запаху.
4. Легше повітря майже в 2 рази, легко концентрується в верхніх шарах приміщення.
5. Щільність в вигляді звичайного стану (газу) - 0,68-0,85 кг / м³.
6. При стандартних умовах завжди перебувати в газоподібному агрегатному стані.
7. При змішуванні з повітрям в обсягах від 5-15% є вибухонебезпечним.
8. Теплота згоряння - близько 46 МДж / м³.

Крім цього, слід зазначити і хімічну сторону параметрів природного газу.

1. Є сильно горючою речовиною, здатний самозайматися при подачі іскри і без неї при певній температурі.
2. Так як основний компонент - метан, то має всі його хімічними властивостями.
3. вступає в реакції заміщення, дегідрірованія, піролізу, піддається рефракції.
4. Стискається і зріджується при низьких температурах і підвищеному тиску.

   

Очевидно, що подібні фізико-хімічні властивості природного газу визначають широкий спектр його використання в промисловості.

Особлива властивість природного газу

Особлива властивість розглянутого з`єднання - це здатність утворювати газогідратні поклади, тобто перебувати в твердому стані. Дані структури є поглинені молекулами пластової води обсяги природного газу в співвідношенні 1/220. Тому подібні поклади є надзвичайно багатими породами. Місця їх зосередження в природі:

• глибинні піддонні шари Світового океану;
• скупчення вічної мерзлоти.

Умови існування - гідродинамічний тиск і низькі температури.

Природні родовища газу

Якщо говорити про зміст природного газу в природі, то можна виділити основні місця концентрації:

1. Це гірська осадова порода, корисна копалина, яке формується протягом багатьох тисячоліть анаеробним розпадом органіки в глибоких шарах земної кори.
2. Розчинений в підземних водах.
3. Входить до складу нафти, формуючи над нею нафтогазову шапку.
4. Залягає у вигляді газогідратів в шарах морського дна і точках крайньої Півночі.

Якщо ж позначати поширення родовищ газу територіально, то лідерами є такі країни:

• Росія.
• Країни Перської затоки.
• США.
• Канада.
• Іран.
• Казахстан.
• Азербайджан.
• Узбекистан.
• Норвегія.
• Туркменія.
• Нідерланди.

Видобуток в світі складає щорічно приблизно 3643 млрд м ³ на рік. З них тільки на Росію припадає 673,46 млрд м ³.

Температура природного газу, при якій він згоряє, дорівнює 650 ⁰С. Тобто це той показник, при якому він здатний самозайматися. При цьому виділяється більша кількість теплової енергії, ніж при горінні будь-якого іншого виду палива. Природно, це не могло не відбитися на областях використання даної речовини.

Саме тому багато країн, що не мають природних запасів газу, змушені імпортувати його з інших держав. Транспортування здійснюється декількома способами:

• по трубопроводу в газоподібному стані;
• в цистернах по морському шляху - в рідкому вигляді;
• в залізничних вагонах-цистернах - скраплений.

Кожен із шляхів має свої переваги і недоліки. Зокрема, морський і залізничний варіанти більш безпечні, так як хімічна активність зрідженого газу в охолоджених балонах набагато нижче, ніж в газоподібному стані. По трубопроводу ж збільшується дальність передачі і її обсяги, крім того, даний спосіб економічно вигідний.

Метан в складі природного газу

Газ метан є основним сировинним компонентом в складі природної суміші. Його вміст коливається в межах 70-98%. Сам по собі це третій за поширеністю на планеті газ, який входить в склад нафти, міжзоряного простору, атмосфери інших планет.

З точки зору хімії, газ метан - граничний вуглеводень, відноситься до ряду насичених аліфатичних з`єднань. Найперший представник алканів або парафінів. Хімічна активність його невелика, він досить спокійний. Здатний вступати в реакції:

• заміщення;
• повного окислення;
• конверсії.

Горить безбарвним некоптящем полум`ям, запаху не має.

Види природного газу

Існує три основних види даної речовини.

1. Сухий природний газ - це такий, в якому метану понад 97%. Тобто вміст домішок, в тому числі інших вуглеводнів, вкрай низька.
2. Худий газ. Так називають суміш, яка містить незначну кількість важких вуглеводнів.
3. Жирний природний газ - той, що багатий на важкі вуглеводні і неорганічні компоненти (азот, водень, гелій, аргон, вуглекислий газ, сірководень).

   

Таке поняття, як коефіцієнт сухості газу, дозволяє оцінити якість сировини, з якого в подальшому буде виготовлятися продукція. Адже сам природний газ - це лише база. Для різних галузей промисловості потрібен свій продукт, тому він проходить ретельну обробку і очищення відповідно до конкретних вимог.

Якість продукції

Якість природного газу безпосередньо залежить від складу. Якщо метан переважає, то такий продукт буде найкращим як джерело палива. Якщо ж найбільше в складі жирних вуглеводнів, то для хімічної промисловості таку сировину - найбільш підходяще.

Щоб постачати природний газ належної якості, існують спеціальні хімічні заводи, на яких він проходить ретельне очищення та обробку до подальшої відправки в кінцевий пункт. Методи роботи будуть залежати від того, для яких цілей призначається продукт.

Так, наприклад, якщо він буде використовуватися для побутових цілей, то в нього додають спеціальні речовини-одоранти, зокрема меркаптани. Це робиться для того, щоб газ став мати запах, адже тоді в разі витоку його нескладно буде знайти. Все меркаптани мають різкий неприємний запах.

Використання природного газу

Споживання природного газу здійснюється багатьма галузями промисловості і об`єктами. наприклад:

• ТЕЦ.
• Котельні.
• Газові двигуни.
• Хімічне виробництво (виготовлення пластмас і інших матеріалів).
• Паливо для машин.
• Обігрів житлових приміщень.
• Приготування їжі.

Тому світовий видобуток даної сировини так велика, і імпорт і експорт оцінюються в мільярди доларів.

Екологічний аспект

З точки зору чистоти для природи немає кращого джерела палива, ніж природний газ. Екологічні організації повністю схвалюють його використання. Однак в останні роки згоряння природного газу призводить до накопичення одного з продуктів реакції - діоксиду вуглецю.

А так як він ставиться до парникових газів, то для планети його скупчення дуже небезпечні. Тому ведуться множинні роботи, розробляються проекти щодо захисту екологічного стану планети від насувається парникового ефекту.

Статті схожі на "Фізико-хімічні властивості природного газу. Видобуток і застосування природного газу"

Природний газ: формула. Хімічна формула газу. Всі види природного газу

Видобування газу. Способи видобутку газу. Видобуток газу в росії

Попутний нафтовий газ: склад. Природний і попутний нафтовий газ

Застосування природного газу. Природний газ: склад, властивості