Mineraalit: Maakaasu. Maakaasu - moottoripolttoaine

Kaasu on yksi yleisimmin käytetyistä mineraaleista. Sitä käytetään monilla ihmisen toiminnan alueilla polttoaineena ja sen avulla voit suorittaa tehtäviä, joita ei aiemmin voitu saavuttaa. Maakaasua, kuten hiiltä tai öljyä, uutetaan maan syvyyksistä erityisillä laitteilla. Se syntyi vaikutuksen alaisena korkea lämpötila ja jäännösten painetta eloperäinen aine eläinperäisiä tuhansia vuosia.

Melko heterogeeninen, riippuen sijainnista ja erilaisista ulkoiset tekijät se voi sisältää eri määriä: typpeä, etaania, butaania, propaania, vetyä, rikkivetyä jne.

Miten kaasua käytetään nykymaailmassa?

Pohjimmiltaan kaasua käytetään polttoaineena autoissa, lämpövoimaloissa, polttoaineena asuntojen lämmitykseen ja varastotilat sekä lämmitykseen ja ruoanlaittoon. Sitä käytetään laajalti kemian- ja polttoaine- ja energiateollisuudessa. Koska edulliseen hintaan ja ehdoton ympäristöystävällisyys (kaasua pidetään vaarattomimpana mineraalipolttoaineena luonnossa), sitä käytetään sekä kotitalouksien että teollisuuden tarpeisiin koko planeetalla.

Miten maakaasua käytetään kemianteollisuudessa?

Maakaasun käyttö sisään kemianteollisuus mahdollisti aineiden, kuten polyeteenin, syntetisoinnin, jota ei aiemmin ollut luonnossa. Lisäksi sitä käytetään raaka-aineena luomaan erilaisia ​​orgaanisia aineita: happoja, alkoholia, muoveja, kumia jne.

Omillani maakaasu Se on hajuton ja väritön. Tämän ominaisuuden vuoksi sitä ei voida käyttää puhtaassa muodossaan, koska sen vuoto on täysin huomaamaton. Suojella ihmisiä, aineita, joilla on paha haju kuten etyylimerkaptaani.

Miten maakaasua kuljetetaan ja missä sitä käytetään?

Luonnollinen kaivoista, jonka jälkeen se puhdistetaan erilaisia ​​epäpuhtauksia, lisätään makua ja syötetään putkistoon 75 ilmakehän paineessa. Se pumpataan kaasun siirtojärjestelmän kautta jakeluasemille, joista se lähetetään kuluttajille huomattavasti alhaisemmalla paineella.

Maakaasun nesteyttämiseen on myös menetelmä, jonka avulla se voidaan kuljettaa erityisillä säiliöaluksilla. Tällaisen kaasun jatkokäyttö ei eroa edellisestä vaihtoehdosta. Satamassa kaasu pumpataan pois ja syötetään kaasun kuljetusjärjestelmään.

Tällä hetkellä maakaasua käytetään laajalti polttoaine-, energia- ja kemianteollisuudessa.

Maakaasua käytetään laajalti halvana polttoaineena kotitalouksissa ja yksityisissä tiloissa kerrostaloja lämmitykseen, veden lämmitykseen ja ruoanlaittoon. Sitä käytetään polttoaineena autoissa, kattilahuoneissa ja lämpövoimalaitoksissa. Tämä on yksi parhaat näkymät polttoaineita kotitalouksien ja teollisuuden tarpeisiin. Maakaasun arvo polttoaineena piilee myös siinä, että se on ympäristöystävällinen mineraalipolttoaine. Poltettaessa muodostuu paljon vähemmän haitallisia aineita verrattuna muihin polttoaineisiin. Siksi maakaasu on yksi ihmisen toiminnan tärkeimmistä energianlähteistä.

Kemianteollisuudessa maakaasua käytetään raaka-aineena erilaisten orgaanisten aineiden, kuten muovien, kumin, alkoholin ja orgaanisten happojen valmistuksessa. Maakaasun käyttö auttoi syntetisoimaan monia kemikaaleja, joita ei ole luonnossa, esimerkiksi polyeteeniä.

Aluksi ihmisillä ei ollut aavistustakaan hyödyllisiä ominaisuuksia kaasua Öljytuotannon aikana se on usein liittyvä kaasu. Sellainen liittyvä kaasu Aiemmin se yksinkertaisesti poltettiin kaivospaikalla. Tuolloin maakaasun kuljettaminen ja myynti oli kannattamatonta, mutta ajan myötä ne kehittyivät tehokkaita menetelmiä maakaasun kuljetus kuluttajalle, joista pääasiallinen on putkisto. Tällä menetelmällä kaivoista peräisin oleva kaasu, joka on aiemmin puhdistettu, tulee putkiin valtavan paineen - 75 ilmakehän - alaisena. Lisäksi käytetään menetelmää nesteytetyn kaasun kuljettamiseen erityisissä säiliöaluksissa - kaasusäiliöaluksissa. Nestekaasu turvallisempi kuljetuksen ja varastoinnin aikana kuin puristettuna.

Ja maakaasun polttaminen on lailla kiellettyä useissa maissa, mutta joissain maissa sitä harjoitetaan edelleen...

Tiesitkö että...

Puhdas maakaasu on väritöntä ja hajutonta. Voidakseen havaita vuodon kotimainen kaasu hajun perusteella ne eivät lisää sitä suuri määrä aineet, joilla on voimakas epämiellyttävä haju. Useimmiten tähän tarkoitukseen käytetään etyylimerkaptaania.

Maakaasu on sedimenttikiviryhmän mineraali, joka on kaasujen seos. Tämä resurssi syntyi orgaanisen aineen hajoamisen seurauksena maan suolistossa. Ympäristönsuojelijat tunnustavat maakaasun puhtaimpana fossiilisena polttoaineena.

Maakaasun ominaisuudet ja tyypit

Maakaasun ominaisuudet riippuvat sen koostumuksesta. Se on 1,8 kertaa ilmaa kevyempi, itsestään palamislämpötila on 650 °C. Kuivan kaasun tiheys on 0,68 kg/m3 - 0,85 kg/m3 ja nestekaasun 400 kg/m3. Kaasun ja ilman seos, jonka tilavuudesta on 5-15 %, on räjähtävää. Ominaispalamislämpö 8-12 kW-h/m3. Käytettäessä maakaasua polttomoottoreissa oktaaniluku on välillä 120-130.

Suurin osa maakaasusta on kaasumaisten hiilivetyjen seos. Pääosa on metaania (CH 4 - jopa 98 %) sekä raskaita hiilivetyjä - etaania C 2 H 6, propaania C 3 H 8, butaani C 4 H 10. Koostumus sisältää myös muita ei-hiileviä aineita: vety H2, rikkivety H2S, hiilidioksidi CO2, typpi N2, helium He.

Puhtaassa muodossaan maakaasulla ei ole väriä eikä hajua. Vuodon sijainnin määrittämisen helpottamiseksi siihen sekoitetaan hajusteita, epämiellyttävän hajuisia aineita.

Maakaasutyypit:

• nesteytetty (LPG);
• suo;
• öljy;
• hiilihappo;
• kaasuhydraatit;
• liuskekivi;
• valaistus;
• koksi;
• puristettu tai puristettu (CNG);
• niihin liittyvät öljyt;
• Liitukauden savikerroksen tasoja ja alatasoja pitkin, mistä se louhitaan nykyään - Turonian, Cenomanian, Valanginian, Achimov.

Maakaasukenttä

Pohjimmiltaan maakaasuesiintymiä löytyy maankuoren sedimenttikuoresta. Venäjällä on valtavat maakaasuvarannot (Urengoy-kenttä), Euroopassa - Norjassa, Alankomaissa, useimmissa Persianlahden maissa, Iranissa, Kanadassa, Yhdysvalloissa, suuria esiintymiä on Azerbaidžanissa, Uzbekistanissa, Turkmenistanissa ja Kazakstanissa. Kaasuhydraatteja on valtavia määriä suurissa syvyyksissä merenpohjan alla sekä maan alla.

Maakaasun tuotanto

Ennen louhintaa suoritetaan ensin etsintä - gravitaatio, magneettinen, seisminen tai geokemiallinen. Ainoa luotettava tapa selvittää, onko alla kaasuvarastoa, on kuitenkin porata kaivo. Maakaasua löytyy kilometrin syvyydestä. Maan suolistossa kaasua löytyy mikroskooppisista huokosista, jotka ovat yhteydessä toisiinsa kanavilla - halkeamilla, joiden kautta korkeapaine tämä tärkeä resurssi tunkeutuu huokosiin enemmän alhainen paine kunnes se on kaivojen sisällä. Kaikki tämä suoritetaan Darcyn lain mukaisesti - kaasujen ja nesteiden suodatus huokoisessa väliaineessa. Kaasua tulee ulos syvyyksistä sen seurauksena, että kaivoissa se on paineen alaisena, joka on useita kertoja korkeampi kuin ilmanpaine.

Kaasu otetaan kaivoista, jotka jakautuvat tasaisesti koko kenttäalueelle. Tämä tehdään säiliön paineen tasaisen laskun varmistamiseksi säiliössä. Poistettu kaasu valmistellaan kuljetusta varten. Kaasua kuljetetaan putkistoja, erikoiskaasusäiliöaluksia ja rautatiesäiliöitä pitkin.

Maakaasun käyttö

Maakaasua käytetään erittäin taloudellisena polttoaineena voimalaitoksissa, sementti- ja lasiteollisuudessa, rauta- ja ei-rautametalliteollisuudessa, rakennusmateriaalien valmistuksessa sekä erilaisten orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa. Tätä tärkeää resurssia käytetään kuntien ja kotitalouksien tarpeisiin. Energialähde megakaupungeille, moottoripolttoaine, maali, liima, etikka, ammoniakki - kaikki tämä meillä on maakaasun ansiosta.

Puhdas maakaasu on väritöntä ja hajutonta. Jotta vuoto voidaan havaita hajun perusteella, pieni määrä aineita, joilla on voimakas epämiellyttävä haju (mätä kaali, mätä heinä, Mädät kananmunat) (ns. hajusteet). Useimmiten hajusteena käytetään etyylimerkaptaania (16 g / 1000 kuutiometriä maakaasua).

Maakaasun kuljetuksen ja varastoinnin helpottamiseksi se nesteytetään jäähdyttämällä korotetussa paineessa.

Fyysiset ominaisuudet

Likimääräiset fysikaaliset ominaisuudet (riippuen koostumuksesta; normaaleissa olosuhteissa, ellei toisin mainita):

Kaasun ominaisuus kiinteässä tilassa maankuoressa

Tieteessä on pitkään uskottu, että maankuoressa on yli 60 molekyylipainoisia hiilivetyjen kertymiä. nestemäinen tila, ja kevyempiä - kaasumaisessa muodossa. Kuitenkin venäläiset tutkijat A. A. Trofim4uk, N. V. Chersky, F. A. Trebin, Yu. F. Makogon, V. G. Vasiliev löysivät maakaasun ominaisuuden tietyissä termodynaamisissa olosuhteissa muuttua kiinteään tilaan maankuoressa ja muodostaa kaasuhydraattikerrostumia. Tämä ilmiö tunnustettiin tieteelliseksi löydökseksi ja kirjattiin Neuvostoliiton valtion löytörekisteriin numerolla 75 etusijalla vuodesta 1961 lähtien.

Kaasu muuttuu kiinteään tilaan maankuoressa ja yhdistyy muodostumisveteen hydrostaattisissa paineissa (jopa 250 atm) ja suhteellisen matalat lämpötilat(295°K asti). Kaasuhydraattikerrostumissa on verrattain korkeampi kaasupitoisuus huokoisen väliaineen tilavuusyksikköä kohti kuin tavanomaisissa kaasukentissä, koska yksi tilavuus vettä, kun se siirtyy hydraattitilaan, sitoo jopa 220 tilavuusosaa kaasua. Kaasuhydraattiesiintymien vyöhykkeet ovat keskittyneet pääasiassa ikiroudan alueille sekä Maailman valtameren pohjan alle.

Maakaasukentät

Valtavat maakaasuesiintymät ovat keskittyneet maankuoren sedimenttikuoreen. Öljyn biogeenisen (orgaanisen) alkuperän teorian mukaan ne muodostuvat elävien organismien jäänteiden hajoamisen seurauksena. Maakaasua uskotaan muodostuvan sedimenttiin korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa kuin öljyä. Tämän kanssa on johdonmukaista, että kaasukentät sijaitsevat usein syvemmällä kuin öljykentät.

Kaasua otetaan maan syvyyksistä kaivojen avulla. He yrittävät sijoittaa kaivoja tasaisesti koko pellon alueelle. Tämä tehdään säiliön paineen tasaisen laskun varmistamiseksi säiliössä. Muuten kaasuvirrat pellon alueiden välillä sekä esiintymän ennenaikainen kastelu ovat mahdollisia.

Kaasua tulee ulos syvyyksistä, koska muodostuma on paineen alla, joka on monta kertaa suurempi kuin ilmanpaine. Siten käyttövoimana on säiliön ja keräysjärjestelmän välinen paine-ero.

Katso myös: Luettelo maista kaasuntuotannon mukaan

Maakaasun valmistelu kuljetusta varten

Maakaasun valmistuslaitos.

Kaivoista tuleva kaasu on valmisteltava kuljetettavaksi loppukäyttäjälle - kemian laitos, kattilatalo, lämpövoimalaitos, kaupungin kaasuverkot. Kaasun valmistuksen tarve johtuu siitä, että siinä on kohdekomponenttien (eri komponentit eri kuluttajille kohde) lisäksi myös kuljetuksessa tai käytössä vaikeuttavia epäpuhtauksia. Näin ollen kaasun sisältämä vesihöyry voi tietyissä olosuhteissa muodostaa hydraatteja tai tiivistyessään kerääntyä erilaisia ​​paikkoja(esimerkiksi putkilinjan taivutus), kaasun virtauksen häiritseminen; Rikkivety on erittäin syövyttävää kaasulaitteet(putket, lämmönvaihdinsäiliöt jne.). Itse kaasun valmistuksen lisäksi on myös tarpeen valmistella putkilinja. Täällä käytetään laajalti typpiyksiköitä, joita käytetään luomaan inertti ympäristö putkilinjaan.

Kaasu valmistetaan mukaisesti erilaisia ​​järjestelmiä. Yhden mukaan kentän välittömään läheisyyteen rakennetaan integroitu kaasunkäsittelyyksikkö (CGTU), jossa kaasu puhdistetaan ja kuivataan absorptiokolonneissa. Tämä järjestelmä on otettu käyttöön Urengoyskoye-kentällä.

Jos kaasu sisältää suuren määrän heliumia tai rikkivetyä, niin kaasu käsitellään kaasunkäsittelylaitoksessa, jossa helium ja rikki erotetaan. Tätä järjestelmää on toteutettu esimerkiksi Orenburgin kentällä.

Maakaasun kuljetus

Tällä hetkellä pääasiallinen kuljetusmuoto on putkisto. Kaasua, jonka paine on 75 atm, pumpataan halkaisijaltaan jopa 1,4 m:n putkien läpi. Kaasu menettää potentiaalienergiaa liikkuessaan putkilinjan läpi, jolloin se voittaa kitkavoimat sekä kaasun ja putken seinämän välillä että kaasukerrosten välillä. , joka haihtuu lämmön muodossa. Siksi tietyin väliajoin on tarpeen rakentaa kompressoriasemia (CS), joissa kaasu puristetaan 75 atm:iin ja jäähdytetään. Putken rakentaminen ja ylläpito on erittäin kallista, mutta siitä huolimatta se on halvin tapa kuljettaa kaasua lyhyitä ja keskipitkiä matkoja alkuinvestoinneilla ja organisoinnilla.

Putkikuljetusten lisäksi erikoiskaasusäiliöaluksia käytetään laajalti. Nämä ovat erikoisaluksia, joissa kaasua kuljetetaan nesteytetyssä tilassa erityisissä isotermisissä säiliöissä lämpötilassa -160 - -150 °C. Samalla puristussuhde saavuttaa 600-kertaisen tarpeen mukaan. Siten kaasun kuljettamiseksi tällä tavalla on välttämätöntä venyttää kaasuputki kentältä lähimpään meren rannikolle, rakentaa onshore-terminaali, joka on paljon halvempi kuin perinteinen satama, kaasun nesteyttämiseksi ja sen pumppaamiseksi tankkereihin, ja itse tankkerit. Nykyaikaisten säiliöalusten tyypillinen kapasiteetti on 150 000 - 250 000 m³. Tämä kuljetustapa on paljon taloudellisempi kuin putkilinja, alkaen yli 2000-3000 km:n etäisyyksiltä nestekaasun kuluttajalle, koska pääkustannukset eivät ole kuljetus, vaan lastaus- ja purkutoimet, mutta se vaatii suurempia alkuinvestointeja infrastruktuuria kuin putkimenetelmää. Sen etuja ovat myös se, että nestekaasu on paljon turvallisempaa kuljetuksen ja varastoinnin aikana kuin painekaasu.

Vuonna 2004 kansainvälisiä kaasutoimituksia putkistojen kautta oli 502 miljardia m³ ja nestekaasua 178 miljardia m³.

On myös muita kaasunkuljetustekniikoita, esimerkiksi rautatietankkeja käyttämällä.

Projekteja oli myös ilmalaivojen käyttämisestä tai kaasuhydraattitilassa, mutta niitä ei eri syistä käytetty.

Ekologia

Ympäristön kannalta maakaasu on puhtain fossiilisten polttoaineiden tyyppi. Palaessaan muodostuu huomattavasti pienempi määrä haitallisia aineita muihin polttoaineisiin verrattuna. Kuitenkin ihmiskunnan valtavien määrien polttaminen erilaisia ​​tyyppejä polttoaineet, mukaan lukien maakaasu, ovat lisänneet jonkin verran ilmakehän hiilidioksidia, kasvihuonekaasua, viimeisen puolen vuosisadan aikana. Tämän perusteella jotkut tutkijat päättelevät, että on olemassa kasvihuoneilmiön ja sen seurauksena ilmaston lämpenemisen vaara. Tältä osin jotkin maat allekirjoittivat vuonna 1997 Kioton pöytäkirjan kasvihuoneilmiön rajoittamiseksi. 26. maaliskuuta 2009 mennessä pöytäkirjan oli ratifioinut 181 maata (näiden maiden yhteenlaskettu osuus maailmanlaajuisista päästöistä on yli 61 prosenttia).

Seuraava askel oli keväällä 2004 lausumattoman vaihtoehtoisen globaalin ohjelman toteuttaminen teknis-ekologisen kriisin seurausten nopeuttamiseksi. Ohjelman lähtökohtana oli energiavarojen riittävä hinnoittelu niiden polttoaineen kaloripitoisuuden perusteella. Hinta määräytyy loppukulutuksessa saadun energian kustannusten perusteella energian kantajan mittayksikköä kohden. Elokuusta 2004 elokuuhun 2007 sääntelijät suosittelivat ja tukivat suhdetta 0,10 dollaria kilowattitunnilta (öljyn keskihinta 68 dollaria tynnyriltä). Elokuusta 2007 lähtien suhde on arvostettu uudelleen 0,15 dollariin kilowattitunnilta (öljyn keskihinta on 102 dollaria tynnyriltä). Finanssi- ja talouskriisi on tehnyt omat korjauksensa, mutta sääntelyviranomaiset palauttavat tämän suhteen. Kaasumarkkinoiden hallittavuuden puute viivästyttää riittävän hinnoittelun muodostumista. keskihinta kaasu määritetyssä suhteessa - 648 dollaria per 1000 m³.

Sovellus

Maakaasulla toimiva bussi

Maakaasua käytetään laajalti polttoaineena asuin-, yksityis- ja kerrostaloissa lämmitykseen, veden lämmitykseen ja ruoanlaittoon; polttoaineena autoihin (auton kaasupolttoainejärjestelmä), kattilataloihin, lämpövoimaloihin jne. Nyt sitä käytetään kemianteollisuudessa raaka-aineena erilaisten orgaanisten aineiden, esimerkiksi muovien, valmistukseen. 1800-luvulla maakaasua käytettiin ensimmäisissä liikennevaloissa ja valaistukseen (käytettiin kaasulamppuja)

Huomautuksia

Linkit

• Eri kentiltä peräisin olevan maakaasun kemiallinen koostumus, sen lämpöarvo, tiheys

Maamme on runsaasti luonnonvaroja, ja yksi niistä on maakaasu. Se muodostuu maan syvyyksissä eläinperäisistä orgaanisista aineista korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta.

Merenpohjaan kuolleet ja uppoaneet elävät organismit tunkeutuivat ympäristöön, jossa ne eivät hajoa hapettumisen seurauksena eivätkä mikrobit tuhonneet niitä. Tällaisten organismien kerrostumat muodostivat lietesedimenttejä. Geologisten liikkeiden aikana sedimentit asettuivat suuriin meren syvyyksiin. Siellä tapahtui korkean lämpötilan ja paineen vaikutuksesta useiden miljoonien vuosien aikana prosessi, jossa sedimenteissä ollut hiili muuttui hiilivedyiksi. He perivät tämän nimen, koska molekyylit sisältävät hiiltä ja vetyä. Suurimolekyylipainoiset hiilivedyt ovat nestemäisiä aineita, joista saadaan öljyä, ja pienillä molekyyleillä ne ovat kaasuja. Ne tuottavat maakaasua. Mutta kaasua muodostuu korkeampien paineiden ja lämpötilojen vaikutuksesta kuin öljy.

Tästä syystä maakaasua on aina kentillä, joilla öljy sijaitsee.

Jonkin ajan kuluttua sedimentit asettuivat vielä syvemmälle, koska ne olivat peittyneet suurella kerroksella sedimenttikiviä.

Maakaasu sisältää kaasuseoksen. Sen pääosa (noin 98 %) on metaania. Maakaasuun kuuluvat metaanin lisäksi propaani, butaani, etaani sekä pieniä määriä typpeä, hiilidioksidia, vetyä ja rikkivetyä.

Maakaasu sijaitsee maan suolistossa, jonka syvyys voi olla yhdestä useaan kilometriin. Maan syvyyksissä kaasua löytyy mikroskooppisten onteloiden, niin sanottujen huokosten, muodossa. Huokoset ovat yhteydessä toisiinsa paljaalla silmällä näkymättömillä kanavilla. Näiden kanavien kautta kaasu siirtyy korkeapaineisista huokosista matalapaineisiin huokosiin.

Kaasua tuotetaan kaivoista. Se tulee ulos maan suolistosta kaivojen kautta. Tämä johtuu siitä, että välikerroksen maakaasun paine on useita kertoja korkeampi kuin ilmanpaine. Siksi vipu maakaasun poistamiseen suurista syvyyksistä on paine-ero välikerroksessa ja keräysjärjestelmässä.

Päällä Tämä hetki Maakaasua käytetään laajalti polttoaine- ja energiateollisuudessa sekä kemianteollisuudessa.

Maakaasua käytetään laajalti myös edullisena polttoaineena kodeissa veden lämmitykseen, lämmitykseen ja ruoanlaittoon. Sitä käytetään lämpövoimaloiden, kattilahuoneiden ja koneiden polttoaineena. Maakaasu on yksi parhaista polttoainetyypeistä teollisuuden ja kotitalouksien tarpeisiin. Tämän kaasun arvo polttoaineena piilee myös siinä, että se on ympäristöystävällinen mineraalipolttoaine. Palamisen aikana muodostuu huomattavasti pienempi määrä haitallisia aineita muihin polttoaineisiin verrattuna. Siksi maakaasua pidetään yhtenä ihmisen toiminnan tärkeimmistä energialähteistä.

Kemianteollisuudessa sitä käytetään raaka-aineena erilaisten orgaanisten aineiden, kuten kumin, muovin jne., uuttamiseen. Maakaasun käyttö mahdollisti suuren määrän kemikaaleja, joita luonnossa ei ole, esimerkiksi polyeteenin syntetisoimisen.

Aluksi ihmiset eivät tienneet maakaasun hyödyllisistä ominaisuuksista. Aina läsnä öljyntuotannon aikana. Aiemmin se yksinkertaisesti poltettiin kaivospaikalla. Maakaasun kuljetus ja myynti oli tuolloin kannattamatonta, mutta jonkin ajan kuluttua ne löytyivät tehokkaita tapoja maakaasun kuljetus ostajalle, joista tärkein on putkisto. Lisäksi käytetään menetelmää nesteytetyn kaasun kuljettamiseksi erityisillä säiliöaluksilla. Nestekaasua pidetään kuljetuksen ja varastoinnin aikana turvallisempana kuin painekaasu.