Skład chemiczny gazu ziemnego

Trudno sobie wyobrazić rozwój współczesnego społeczeństwa ludzkiego bez użycia palnych minerałów. Oprócz ropy i węgla należą do nich gaz ziemny, którego skład i zastosowanie rozważymy.

Podziemna kuchnia natury

Około 400-600 milionów lat temu na głębokości od 1 do 3-6 km miały miejsce złożone procesy geochemiczne. Doprowadzili do powstania mieszaniny węglowej w stanie gazowym, którą nazywamy gazem ziemnym. Nauka jeszcze nie doszła do powszechnej opinii na temat mechanizmu powstawania tego rodzaju naturalnych minerałów, który jest jednym z głównych nośników energii.

Jak powstał gaz ziemny?

Istnieją dwie odpowiedzi na pytanie o pochodzenie gaz ziemny. Pierwszą z nich są tacy czołowi naukowcy w dziedzinie chemii, jak rosyjski naukowiec D. Mendelejew i Francuz P. Sabatier. Naukowcy opracowali teorię mineralnego (wulkanicznego) pochodzenia gazu ziemnego, na podstawie którego, nawet na początkowych etapach formowania się Ziemi jako planety, metale tworzące rdzeń Ziemi łączyły się z węglem, tworząc węgliki. Pod wpływem paranormalnych temperatur, ciśnień i katalizatorów, wodę przekształcono w parę wodną, ​​poddając reakcji z CaH ₂ , AlH ₃ , LiH, a gazowe węglowodory zsyntetyzowano w głębi planety, w szczególności metan (CH ₄ ) i etan (C ₂ H ₆₎ . Jako dowód, Sabatier wzorował powyższe procesy w swoim laboratorium i uzyskał mieszaninę metanu i jego homologów.

Zwolennicy teorii pochodzenia organicznego minerałów palnych, wśród których był twórca teorii biosfery, akademik V. Vernadsky, mają inną wizję: wierzą, że gaz ziemny powstał z resztek organizmów roślinnych i zwierzęcych, które wymarły na końcu Epoka paleozoiczna, który pod działaniem bakterii, wysokie ciśnienie i temperatura zamieniły się w mieszaninę gazowego węgla. To właśnie procesy biochemiczne zapewniły, według akademika V. Vernadsky'ego, dobrze znaną kompozycję gazu ziemnego: 80-98% metanu, 2-3% jego najbliższych homologów - etanu, propanu, butanu, pentanu, a także niewielką ilość zanieczyszczeń - siarkowodór, dwutlenek węgla azot.

Gaz ziemny jako mieszanka alkanów

Biorąc pod uwagę skład gazu ziemnego z punktu widzenia taksonomii chemicznej, należy przypomnieć, że jego lwią część zajmują nasycone węglowodory - alkany. Nazywa się je również nasyconymi. Zgodnie z ogólnym wzorem CnH _{2n + 2} , łatwo jest uzyskać wzór najprostszego alkanu mającego tylko jeden atom węgla w jego cząsteczce. To jest metan - CH ₄ . Pomimo prostoty konstrukcji, to zawartość tej substancji decyduje o jakości gazu ziemnego. Jeżeli obecność metanu, który jest częścią gazu ziemnego, jest wyższa niż 86%, to paliwo to jest wysoko-kaloryczne i należy do grupy H.

Rosyjski gaz ziemny charakteryzuje się maksymalną wartością opałową (98%) i jest najwyższą jakością na świecie.

Specyfika składu pól gazowych

Wiadomo, że rysowanie tak zwanych linii brodawkowych na końcach palców każdej osoby jest indywidualne. Skład chemiczny gazu ziemnego wytwarzanego z różnych pól jest również wyjątkowy. Różni się zawartością alkanów.

Pole Urengoj w Rosji jest najbogatsze. Skład wydobywanego tam gazu ziemnego (w procentach) przedstawia się następująco: metan - 87, etan - 6,2, propan - 3,4, butan - 1,98, pentan - 0,76, dwutlenek węgla - 0,12 , azot - 1,1. Rosyjskie pole niedźwiedzi, w którym tylko grupy H wytwarzają gaz ziemny, wyróżnia się składem. Zatem metan w nim jest większy o 12%, etan jest mniejszy o 6%, a propan wynosi 3%.

Rosja jest gazowym gigantem

Produkcja gazu w Rosji koncentruje się głównie na Syberii Zachodniej, na Dalekim Wschodzie, w prowincji Wołga-Ural nafty i gazu. Złoże Yamburgskoye i Urengoyskoye są słusznie uważane za rdzeń kompleksu przemysłowo-energetycznego kraju. Zawierają 9,4 biliona metrów sześciennych gazu. Na polu Zapolyarnoje jest 4,4 tryliona m³ tego minerału, a 1,6 w Medvezhye. Na bazie tych unikatowych złóż ropy i gazu utworzono terytorialny kompleks produkcyjny o zasięgu zachodnio-syberyjskim. Tak więc pod względem rezerw gazu ziemnego Rosja zajmuje jedno z pierwszych miejsc na świecie.

Metody produkcji gazu ziemnego

Biorąc pod uwagę cechy geologiczne powstawania gazowej mieszaniny alkanów, a mianowicie ich złoża zbiornikowego, stosuje się tak zwane wiercenie obrotowe. Instalacje do ekstrakcji gazu koncentrują się przede wszystkim na warunkach, w których powstawał kondensat. Może występować w postaci mieszaniny wapienia lub łupku ilastego. Często nad złożami ropy znajdują się tzw. "Czapki gazowe". Rzadziej, gaz ziemny tworzy roztwory w wodzie (wodzianach gazowych) lub w oleju.

W wyniku wiercenia gaz wznosi się na powierzchnię, przestrzegając praw fizyki przejścia substancji ze strefy wysokiego ciśnienia do strefy jej minimalnej wartości. Ta metoda wiercenia nazywana jest metodą działania fontanny. Następnie otrzymane paliwo oddziela się, to znaczy oddziela się je od wody i stałych cząstek skał i przesyła do punktu zbierania gazów przemysłowych. Następnie jest transportowany do rurociągów przesyłowych, skąd trafia do użytkownika końcowego.

Obiecujący towarzysz

Skład i właściwości gazu ziemnego zależą od charakterystyki samych złóż. Stąd ich gradacja na gazie, skroplonym gazie i oleju.

Gazy naftowe, zwane związanymi gazami, są zazwyczaj rozpuszczane w oleju i uwalniane podczas jego produkcji. Powiązany zawiera mniej metanu, ale znacznie więcej jego homologów - etanu i propanu. Jeśli wcześniej w połowie XX wieku związane z tym gazy nie były powszechnie stosowane, a spalono je metodą flarową, teraz sytuacja zmieniła się radykalnie. Są uwięzieni w cyklu technologicznym produkcja oleju w specjalnych zbiornikach - drabiny.

Gazy towarzyszące bogate w propan i butan są nazywane tłuszczowymi. Od nich, odwodornienie (eliminacja) atomów wodoru podczas ogrzewania i w obecności katalizatorów, wytwarza alkeny, które są nienasyconymi węglowodorami, takimi jak propen i butadien. One z kolei służą jako surowce do chemii syntezy organicznej. Na przykład od nich otrzymują gumy i tworzywa sztuczne.

Czy powinienem "położyć" na łupkach?

Kolejną odmianą jest gaz łupkowy uzyskiwany z łupków - skały pochodzenia organicznego. Jeśli porównamy skład gazu ziemnego uzyskanego z łupków z klasyczną próbką pola gazowego z grupy N, wydajność jest gorsza pod względem zawartości metanu (mniej niż 85%) i wartości opałowej, która jest ponad 2,5 razy niższa.

Rozważmy zatem skład gazu ziemnego w procentach, uzyskany z łupków:

Technologie wiercenia poziomego i szczelinowania hydraulicznego stosowane w wydobyciu gazu łupkowego barbarzyńsko niszczą naturalne krajobrazy, a koktajl 85 chemikaliów wtłaczanych w głębiny odwiertów w celu rozbicia skorupy ziemskiej może zabić całe życie, jakie zachodzi na jego drodze.

Przemysł gazowy podstawą przemysłu ciężkiego

Gaz ziemny i ropa naftowa nazywane są "krwią", która zasila wszystkie branże, rolnictwo i sektor mieszkaniowy i utilities w kraju bez wyjątku. Metan, który jest częścią gazu ziemnego, jest nie tylko paliwem, ale także wstępnym ogniwem w łańcuchu reakcji syntezy organicznej, dostarczając gospodarce niezbędnych związków i materiałów: tworzyw sztucznych, alkoholi, lakierów, barwników.

Przy spalaniu 1 metra sześciennego gazu wydziela się do 54,4 kJ ciepła, dlatego jest jednym z najlepszych paliw dla potrzeb domowych i przemysłowych. Rośnie zakres wykorzystania gazu ziemnego jako paliwa silnikowego. Wsparcie życia i bezpieczeństwo państwa jest bezpośrednio związane z jego konsumpcją. Wartość tego rodzaju naturalnego surowca najlepiej wyraża się w jego nazwie - "niebieskie złoto".