Химичен състав на природния газ

Трудно е да си представим развитието на съвременното човешко общество без използването на горивни минерали. Освен петрол и въглища, те включват природен газ, чийто състав и използване ще разгледаме.

Подземен кухненски бокс

Преди около 400-600 милиона години на дълбочина от 1 до 3-6 км се осъществяват сложни геохимични процеси. Те доведоха до образуването на въглеродна смес в газовото състояние, което наричаме природен газ. Науката все още не е стигнала до общо мнение за механизма на формиране на този вид природни минерали, който е един от основните енергоносители.

Как дойде природен газ?

Има два отговора на въпроса за произхода природен газ. Първият се дава от водещи учени по химическа наука като руския учен Д. Менделеев и французина П. Сабатие. Те усъвършенстват теорията за минералния (вулканичен) произход на природния газ, на базата на която, дори на първите етапи на земната формация като планета, металите, които съставляват ядрото на Земята, са комбинирани с въглерод, образувайки карбиди. Под действието на паранормални температури, налягания и катализатори, водата се превръща във водна пара, реагира с CaH2, AlH3, LiH и се синтезират газообразни въглеводороди в дълбините на планетата, особено метан (СН ₄ ) и етан (C2H6 ₎ . Като доказателство, Сабатие моделира горните процеси в своята лаборатория и получава смес от метан и негови хомолози.

Привържениците на теорията за органичния произход на запалими минерали, сред които е създател на теорията на биосферата, академик В. Вернадски, имат различна визия: те вярват, че природният газ е формиран от остатъците от растителни и животински организми, които измряха в края Ера на палеозоя, което под действието на бактерии, високо налягане и температура се превръща в смес от газообразен въглерод. Това е биохимичните процеси, които осигуряват, според академик В. Вернадски, добре известния състав на природния газ: 80-98% метан, 2-3% от най-близките му хомолози - етан, пропан, бутан, пентан, а също и малко количество примеси - сероводород, въглероден диоксид азот.

Природен газ като смес от алкани

Отчитайки състава на природния газ от гледна точка на химическата таксономия, уместно е да се припомни, че лъвският дял в него е зает от наситени въглеводороди - алкани. Те също се наричат ​​наситени. Следвайки общата формула CnH _{2n + 2} , е лесно да се извлече формулата на най-простия алкан, имащ само един въглероден атом в своята молекула. Това е метан - СН4. Независимо от простотата на структурата, съдържанието на това вещество определя качеството на природния газ. Ако присъствието на метан, който е част от природен газ, е по-високо от 86%, тогава това гориво се нарича висококалорично и принадлежи към група H.

Руският природен газ се характеризира с максимална калоричност (98%) и е най-високото качество в света.

Специфика на състава на газовите находища

Известно е, че изчертаването на така наречените папиларни линии на пръстите на всеки човек е индивидуално. Химическият състав на природния газ, произведен от различни области, също е уникален. Той се различава по съдържание на алкан.

Полето на Уренгой в Русия е най-богатото. Съставът на природния газ (в проценти), който се добива там, е следният: метан - 87, етан - 6.2, пропан - 3.4, бутан - 1.98, пентан - 0.76, въглероден диоксид - 0.12 азот - 1,1. Руското месо, в което само Н-групи произвеждат природен газ, се отличава със своя състав. Така метанът в него е повече с 12%, етанът е по-малко с 6%, а пропанът е 3%.

Русия е газов гигант

Производството на газ в Русия е съсредоточено главно в Западен Сибир, в Далечния Изток, в Волга-Урал. Ямбургското и Уренгойското находища с право се считат за ядрото на индустриалния и енергийния комплекс на страната. Те съдържат 9,4 трилиона кубични метра газ. В полето „Заполярно” има 4,4, трилиона m³ от този минерал и 1,6 в Медвежье. На базата на тези уникални запаси от нефт и газ бе създаден Западно-Сибирският програмен-целеви териториален производствен комплекс. Така, по отношение на резервите на природен газ, Русия заема едно от първите места в света.

Методи за производство на природен газ

Като се вземат предвид геоложките особености на образуването на газообразна смес от алкани, а именно резервоарното им наслояване, се използва т. Нар. Ротационно пробиване. Газ-екстракционните инсталации са насочени предимно към условията, при които се образува кондензатът. Тя може да бъде под формата на смес между варовик или шисти. Често съществуват така наречените "газови капачки", разположени над нефтените залежи. По-рядко природният газ образува разтвори във вода (газови хидрати) или масло.

В резултат на пробиването газът се издига на повърхността, като се подчиняват на физичните закони на прехода на вещество от зоната на високо налягане към зоната на нейната минимална стойност. Този метод на пробиване се нарича метод на работа с фонтани. След това полученото гориво се отделя, т.е. отделя се от водата и твърдите частици от скали и се изпраща в промишлената точка за събиране на газ. След това се транспортира до магистрални тръбопроводи, откъдето преминава към крайния потребител.

Обещаващ спътник

Съставът и свойствата на природния газ зависят от характеристиките на самите находища. От тук тяхната градация на газ, газ-кондензат и масло.

Петролните газове, наречени свързани газове, обикновено се разтварят в масло и се освобождават по време на неговото производство. Свързаните съдържат по-малко метан, но много повече от неговите хомолози - етан и пропан. Ако по-рано в средата на ХХ век свързаните газове не се използват широко и те се изгарят по метода на факела, сега положението се е променило радикално. Те са уловени в технологичния цикъл добив на нефт в специални резервоари - стълби.

Свързаните газове, богати на пропан и бутан, се наричат ​​мастни. От тях, дехидрогениране (елиминиране) на водородни атоми по време на нагряване и в присъствието на катализатори произвежда алкени - ненаситени въглеводороди, като пропен и бутадиен. Те от своя страна служат като суровини за химията на органичния синтез. Например, от тях получават гуми и пластмаси.

Трябва ли да "сложа" на шисти

Друг сорт е шистовият газ, добит от шисти - скала от органичен произход. Ако сравним състава на природния газ, получен от шисти, с класическа проба от газово находище от N-група, характеристиките са по-лоши при съдържание на метан (по-малко от 85%) и калоричност, което е повече от 2,5 пъти по-ниско.

Така че, разгледайте състава на природния газ в проценти, получен от шисти:

Технологиите за хоризонтално пробиване и хидравлично разбиване, използвани при извличането на шистов газ, унищожават природните ландшафти, а коктейл от 85 химикали, инжектирани в дълбините на сондажите с цел счупване на земната кора, може да убие целия живот, който се среща по пътя му.

Газовата промишленост като основа на тежката промишленост

Природният газ и петролът се наричат ​​„кръв”, който захранва всички индустрии, селското стопанство и жилищно-комуналния сектор на страната без изключение. Метанът, който е част от природен газ, е не само гориво, но и първоначална връзка във веригата от реакции на органичен синтез, осигуряваща на икономиката необходимите съединения и материали: пластмаси, алкохоли, лакове, багрила.

При изгаряне на 1 кубичен метър газ се отделя до 54,4 kJ топлина, така че е едно от най-добрите горива за битови и промишлени нужди. Нараства обхватът на използване на природен газ като моторно гориво. Животоподдържането и сигурността на държавата са пряко свързани с неговото потребление. Стойността на този вид природна суровина се изразява най-добре в нейното наименование - „синьо злато“.