Mineraalit: Maakaasu. Miten maakaasua tuotetaan ja käytetään?

Maakaasu, josta pääosa on metaania (92-98 %), on ylivoimaisesti lupaavin vaihtoehtoinen autopolttoaine. Maakaasua voidaan käyttää polttoaineena sekä puristetussa (puristetussa) että nesteytetyssä muodossa.

Metaani- yksinkertaisin hiilivety, väritön kaasu (normaaliolosuhteissa) hajuton, kemiallinen kaava- CH4. Liukenee heikosti veteen, kevyempi kuin ilma. Arkielämässä, teollisuudessa käytettynä metaaniin lisätään yleensä hajusteita (yleensä tioleja), joilla on tietty "kaasun haju". Metaani on myrkytöntä ja vaaratonta ihmisten terveydelle.

Poisto ja kuljetus

Kaasu sijaitsee maan suolistossa yhdestä useaan kilometriin syvyydessä. Ennen kaasuntuotannon aloittamista on suoritettava geologiset tutkimustyöt, jotka mahdollistavat esiintymien sijainnin määrittämisen. Kaasua tuotetaan tähän tarkoitukseen poratuista kaivoista yhdellä mahdollisista tavoista. Useimmiten kaasu kuljetetaan kaasuputkia pitkin. Kaasunjakeluputkien kokonaispituus Venäjällä on yli 632 tuhatta kilometriä - tämä etäisyys on lähes 20 kertaa maan ympärysmitta. Pituus pääkaasuputket Venäjän alueella - 162 tuhatta kilometriä.

Maakaasun käyttö

Sovellusalue maakaasu riittävän leveä: sitä käytetään tilan lämmitykseen, ruoanlaittoon, veden lämmitykseen, maaleihin, liimaan, etikkahappoon ja lannoitteisiin. Lisäksi maakaasua voidaan käyttää puristetussa tai nesteytetyssä muodossa moottoripolttoaine ajoneuvoissa, erikois- ja maatalouskoneissa, rautatie- ja vesiliikenteessä.

Maakaasu - ympäristöystävällinen moottoripolttoaine

90 % ilmansaasteista tulee ajoneuvoista.

Kuljetuksen siirtyminen ympäristöystävälliseen moottoripolttoaineeseen - maakaasuun - mahdollistaa erittäin myrkyllisen noen päästöjen vähentämisen aromaattiset hiilivedyt, hiilimonoksidi, tyydyttymättömät hiilivedyt ja typen oksidit.

Poltettaessa 1000 litraa nestemäistä öljymoottoripolttoainetta, 180-300 kg hiilimonoksidia, 20-40 kg hiilivetyjä, 25-45 kg typen oksideja vapautuu ilmaan yhdessä pakokaasujen kanssa. Kun maakaasua käytetään öljypolttoaineen sijasta, myrkyllisiä aineita vapautuu ympäristöön vähenee noin 2-3 kertaa hiilimonoksidilla, typen oksideilla - 2 kertaa, hiilivedyillä - 3 kertaa, savulla - 9 kertaa, ja dieselmoottoreille ominaista noen muodostumista ei esiinny.

Maakaasu - taloudellinen moottoripolttoaine

Maakaasu on edullisin moottoripolttoaine. Vaaditaan käsittelyyn minimikustannukset. Itse asiassa kaikki, mitä tarvitsee tehdä kaasulla ennen auton tankkausta, on puristaa se kompressoriin. Nykyään 1 kuutiometrin metaanin (joka energiaominaisuuksiltaan vastaa 1 litraa bensiiniä) keskimääräinen vähittäismyyntihinta on 13 ruplaa. Tämä on 2-3 kertaa halvempaa kuin bensiini tai dieselpolttoaine.

Maakaasu on turvallinen moottoripolttoaine

Maakaasun pitoisuus* ja lämpötila** syttymisrajat ovat huomattavasti korkeammat kuin bensiinin ja dieselpolttoaineen. Metaani on kaksi kertaa ilmaa kevyempää ja liukenee nopeasti ilmakehään vapautuessaan.

Venäjän hätätilanteiden ministeriön "palavien aineiden luokituksen herkkyysasteen mukaan" mukaan paineistettu maakaasu luokitellaan turvallisimmaksi, neljänteen luokkaan ja propaani-butaani - toiseksi.

* Räjähdyskelpoisen pitoisuuden muodostuminen tapahtuu, kun kaasuhöyrypitoisuus ilmassa on 5-15%. AT avoin tila räjähtävän seoksen muodostumista ei tapahdu.
** Metaanin itsesyttymisraja on 650°C.

Maakaasu - teknisesti edistynyt moottoripolttoaine

Maakaasu ei muodosta kerrostumia sisään polttoainejärjestelmä, ei pese öljykalvoa pois sylinterin seinistä, mikä vähentää kitkaa ja vähentää
moottorin kuluminen.

Maakaasun palaminen ei tuota kiinteitä hiukkasia ja tuhkaa, mikä lisää moottorin sylintereiden ja mäntien kulumista

Siten maakaasun käyttö moottoripolttoaineena mahdollistaa moottorin käyttöiän pidentämisen 1,5-2 kertaa.

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto muutamasta seikasta CNG:stä ja LNG:stä:

Hiilivetyjen seos, uskonnollisen palvonnan kohde, tutkijoiden välinen kiista ja tärkein raaka materiaali. Se on näkymätön ja hajuton. Venäjällä sitä on enemmän kuin missään muualla maailmassa.

Mistä maakaasu on tehty

Maakaasun perusta on metaani (CH 4) - yksinkertaisin hiilivety (orgaaninen yhdiste, joka koostuu hiili- ja vetyatomeista). Yleensä se sisältää myös raskaampia hiilivetyjä, metaanihomologeja: etaania (C 2 H 6), propaania (C 3 H 8), butaania (C 4 H 10) ja joitain ei-hiilivetyepäpuhtauksia.

Maakaasu voi esiintyä kaasuesiintymien muodossa, jotka sijaitsevat tiettyjen kivien kerroksissa, kaasukansien muodossa (öljyn yläpuolella) sekä liuenneena tai kiteisessä muodossa.

Kaasun haju

Mielenkiintoista on, että millään näistä kaasuista ei ole väriä tai hajua. Ominaista paha haju, johon lähes jokainen on törmännyt jokapäiväisessä elämässä, annetaan keinotekoisesti kaasua ja sitä kutsutaan hajuksi. Hajustettavina eli epämiellyttävän hajuisina aineina käytetään yleensä rikkipitoisia yhdisteitä. Ihminen voi haistaa yhden yleisimmistä tuoksuista - etaanitiolin - vaikka osa tästä aineesta olisi 50 miljoonassa osassa ilmaa. Hajuutuksen ansiosta kaasuvuodot voidaan havaita helposti.

Hajusteen lisäysvaihe
epämiellyttävällä hajulla.

Maakaasu, hajuton

Maakaasu
epämiellyttävällä hajulla

Tiedemiesten riita

Mitä tulee maakaasun (sekä muuten öljyn) alkuperään, tutkijoiden keskuudessa ei ole vieläkään yhteisymmärrys. Kaksi peruskäsitettä - biogeeninen ja mineraalinen - tila eri syistä hiilivetymineraalien muodostuminen maan suolistossa.

mineraali teoria

Mineraalien muodostuminen kivikerroksissa on osa maapallon kaasunpoistoprosessia. Maan sisäisen dynamiikan vuoksi suurilla syvyyksillä sijaitsevat hiilivedyt nousevat pienimmän paineen vyöhykkeelle muodostaen seurauksena kaasu- ja öljyesiintymiä.

Biogeeninen teoria

Vesistöjen pohjalle kuolleet ja uppoaneet elävät organismit hajosivat ilmattomassa tilassa. Geologisten liikkeiden johdosta vajoaneet hajonneen orgaanisen aineen jäänteet muuttuivat termobaaristen tekijöiden (lämpötila ja paine) vaikutuksesta hiilivetymineraaleiksi, mukaan lukien maakaasuksi.

näkymättömät huokoset

On melko yleinen harhakäsitys, että kaasu on maan alla jossain tyyppisissä tyhjiöissä, joista se on helppo poistaa kokonaan. Itse asiassa kaasu voi sijaita kiven sisällä, jonka huokoinen rakenne on niin pieni, ettei sitä ihmissilmä näe. Pitämällä käsissäsi suuresta syvyydestä louhittua hiekkakiven palaa, on melko vaikea kuvitella, että sisällä on maakaasua.

kaasun palvonta

Ihmiskunta on tiennyt maakaasun olemassaolosta pitkään. Ja vaikka jo IV vuosisadalla eKr. e. Kiinassa opittiin käyttämään sitä lämmitykseen ja valaistukseen, pitkään kirkas liekki, joka ei jätä tuhkaa, oli joillekin kansoille mystisen ja uskonnollisen kultin kohteena. Esimerkiksi Absheronin niemimaalla ( moderni alue Azerbaidžan) 700-luvulla pystytettiin tulenpalvojien Ateshgahin temppeli, jossa jumalanpalveluksia pidettiin 1800-luvulle asti.

Muuten, lähellä Ateshgahin temppeliä vuonna 1859, ensimmäinen yritys (melko lyhytaikainen) Venäjällä tehtiin käyttää maakaasua teollisiin tarkoituksiin - öljynjalostamolla Bakussa.

Lämpölamput ja ensimmäinen kaasu Venäjällä

Venäjän kaasuteollisuuden historia alkaa vuodesta 1811. Sitten keksijä Peter Sobolevsky loi ensimmäisen asennuksen keinotekoisen kaasun - lämpölamppujen - tuotantoon. Esitettyään tästä raportin Koko Venäjän kirjallisuuden, tieteiden ja taiteiden ystävien seuran kokouksessa Aleksanteri I:n asetuksella Sobolevsky sai tilauksen keksinnöstään. Muutamaa vuotta myöhemmin, vuonna 1819, Pietarin Aptekarsky-saarella sytytettiin ensimmäiset kaasulamput. Siten Venäjän kaasuteollisuuden historia alkoi lähes 200 vuotta sitten - vuonna 2011 sillä oli vuosipäivä.

1920-luvun puolivälissä koko Neuvostoliiton alueella tuotettiin 227,7 miljoonaa kuutiometriä kaasua. Vuonna 2010 Gazprom-konserni tuotti 508,6 miljardia kuutiometriä kaasua.

Venäjä on maailman ensimmäisellä sijalla maakaasuvaroilla mitattuna. Gazpromin osuus näistä varannoista on noin 70 %. Siten Gazpromilla on maailman rikkaimmat maakaasuvarat.

1900-luvun kynnyksellä Venäjän kaasuteollisuuden aktiivinen kehitys alkoi: ensimmäistä kertaa kehitettiin kaasukenttiä ja hyödynnettiin niihin liittyvää (maaöljy)kaasua.

Venäjän kekseliäisyyttä

Venäjällä 1900-luvulle asti maakaasu oli kuitenkin öljyntuotannon sivutuote ja sitä kutsuttiin liittyvä kaasu. Edes kaasu- tai kaasukondensaattikenttien käsitteitä ei ollut olemassa. Ne löydettiin sattumalta esimerkiksi arteesisia kaivoja porattaessa. On kuitenkin olemassa tapaus, jossa kekseliäs saratovin kauppias näki liekin veden sijasta porattaessa tällaista kaivoa tälle paikalle lasi- ja tiilitehtaita. Teollisuusmiehet alkoivat vähitellen ymmärtää, että maakaasu voi olla erittäin hyödyllistä.

Puhdas maakaasu on väritöntä ja hajutonta. Jotta vuoto voidaan määrittää hajun perusteella, pieni määrä aineita, joilla on voimakas epämiellyttävä haju (mätä kaali, mätä heinä, mätiä munia) (ns. hajusteet). Yleisimmin käytetty hajuaine on etyylimerkaptaani (16 g/1000 kuutiometriä maakaasua).

Maakaasun kuljetuksen ja varastoinnin helpottamiseksi se nesteytetään jäähdyttämällä korotetussa paineessa.

Fyysiset ominaisuudet

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

Kaasun ominaisuus olla kiinteässä tilassa maankuoressa

Tieteessä on pitkään uskottu, että maankuoressa on yli 60 molekyylipainoisia hiilivetykertymiä. nestemäinen tila, ja kevyemmät - kaasumaisessa. Kuitenkin venäläiset tutkijat A. A. Trofim4uk, N. V. Chersky, F. A. Trebin, Yu. Tämä ilmiö tunnustettiin tieteelliseksi löydökseksi ja merkittiin Neuvostoliiton valtion löytörekisteriin numerolla 75 etusijalla 1961.

Kaasu siirtyy kiinteään tilaan maankuoressa ja liittyy muodostusveteen hydrostaattisissa paineissa (jopa 250 atm) ja suhteellisen matalat lämpötilat(295°K asti). Kaasuhydraattikerrostumissa on verrattain korkeampi kaasupitoisuus huokoisen väliaineen tilavuusyksikköä kohti kuin tavallisissa kaasuesiintymissä, koska yksi tilavuus vettä sitoo jopa 220 tilavuusosaa kaasua siirtyessään hydratoituneeseen tilaan. Kaasuhydraattiesiintymien vyöhykkeet ovat keskittyneet pääasiassa ikiroudan levinneisyysalueille sekä Maailmanmeren pohjan alle.

Maakaasukentät

Valtavat maakaasuesiintymät ovat keskittyneet maankuoren sedimenttikuoreen. Öljyn biogeenisen (orgaanisen) alkuperän teorian mukaan ne muodostuvat elävien organismien jäänteiden hajoamisen seurauksena. Uskotaan, että maakaasua muodostuu sedimenttikuoressa korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa kuin öljyä. Tämän kanssa on johdonmukaista, että kaasukentät ovat usein öljykenttiä syvemmällä.

Kaasua uutetaan maan suolistosta kaivojen avulla. Wells yrittää sijoittaa tasaisesti koko kentän. Tämä tehdään tasaisen säiliön paineen alenemiseksi säiliössä. Muuten kaasuvirrat esiintymän alueiden välillä ovat mahdollisia sekä esiintymän ennenaikainen tulviminen.

Kaasua tulee ulos suolistosta, koska se on säiliössä paineen alaisena monta kertaa korkeampi 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 - kemianlaitokseen, kattilataloon, lämpövoimalaitokseen, kaupungin kaasuverkkoihin. Kaasun valmistuksen tarve johtuu siitä, että siinä on kohdekomponenttien (eri komponentit on suunnattu eri kuluttajille) lisäksi myös kuljetuksessa tai käytössä vaikeuttavia epäpuhtauksia. Siten kaasun sisältämä vesihöyry voi tietyissä olosuhteissa muodostaa hydraatteja tai tiivistyessään kerääntyä eri paikoissa(esimerkiksi putkilinjan taivutus), häiritsee kaasun etenemistä; rikkivety on erittäin syövyttävää kaasulaitteet(putket, lämmönvaihdinsäiliöt jne.). Itse kaasun valmistuksen lisäksi on myös tarpeen valmistella putkilinja. Täällä käytetään laajalti typpikasveja, joita käytetään luomaan inertti ilmakehä putkilinjaan.

Kaasu valmistetaan erilaisia ​​järjestelmiä. Yhden mukaan kentän välittömään läheisyyteen rakennetaan kompleksinen kaasunkäsittelyyksikkö (CGTP), jossa kaasu puhdistetaan ja kuivataan absorptiokolonneissa. Tällainen järjestelmä on otettu käyttöön Urengoyn kentällä.

Jos kaasu sisältää suurissa määrissä heliumia tai rikkivetyä, sitten kaasu käsitellään kaasunkäsittelylaitoksessa, jossa helium ja rikki eristetään. 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 putkien läpi. Kaasu menettää potentiaalienergiaa liikkuessaan putkilinjan läpi, jolloin se voittaa kitkavoimat sekä kaasun ja putken seinämän välillä että kaasukerrosten välillä. 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 alkuinvestoinnin ja organisoinnin kannalta.

Putkikuljetusten lisäksi erityisiä kaasusäiliöitä 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 rannikolle terminaali, joka on paljon halvempi kuin perinteinen satama, kaasun nesteyttämiseksi ja sen pumppaamiseksi tankkereihin. ja itse tankkerit. Nykyaikaisten säiliöalusten tavanomainen kapasiteetti on 150 000 - 250 000 m³. Tämä kuljetustapa on paljon taloudellisempi kuin putkikuljetus, alkaen etäisyyksistä kuluttajaan. nesteytetty kaasu yli 2000-3000 km, koska pääkustannukset eivät ole kuljetus, vaan lastaus ja purkaminen, mutta se vaatii suurempia alkuinvestointeja infrastruktuuriin kuin putkistot. 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.

Kaasun kuljettamiseen on myös muita teknologioita, esimerkiksi rautatietankkeja käyttämällä.

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

Ekologia

Ympäristön kannalta maakaasu on puhtain fossiilisten polttoaineiden tyyppi. Sitä poltettaessa muodostuu huomattavasti pienempi määrä haitallisia aineita muihin polttoaineisiin verrattuna. Kuitenkin polttaminen valtava määrä monenlaisia polttoaine, mukaan lukien maakaasu, on viimeisen puolen vuosisadan aikana johtanut lievään kasvuun ilmakehän hiilidioksidissa, joka on kasvihuonekaasu. 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 on ratifioinut 181 maata maailmanlaajuisesti (näiden maiden yhteenlaskettu osuus maailmanlaajuisista päästöistä on yli 61 prosenttia).

Seuraava askel oli keväällä 2004 sanomattoman vaihtoehtoisen globaalin ohjelman toteuttaminen teknis-ekologisen kriisin seurausten voittamisen nopeuttamiseksi. Ohjelman lähtökohtana oli riittävä hinnoittelu energiankantajille niiden polttoaineen kaloripitoisuuden mukaan. Hinta määräytyy energian kantajan mittayksiköstä loppukulutuksessa saadun energian hinnan perusteella. Elokuusta 2004 elokuuhun 2007 sääntelijät suosittelivat ja tukivat suhdetta 0,10 dollaria kilowattitunnilta (öljyn keskihinta on 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 sääntelijät palauttavat määritellyn suhdeluvun. Kaasumarkkinoiden hallinnan puute viivästyttää riittävän hinnoittelun muodostumista. keskihinta kaasu määritetyssä suhteessa - 648 dollaria per 1000 m³.

Sovellus

Maakaasubussi

Maakaasua käytetään laajalti polttoaineena asuin-, yksityis- ja kerrostaloja lämmitykseen, veden lämmitykseen ja ruoanlaittoon; polttoaineena autoille (auton kaasu-polttoainejärjestelmä), kattilataloille, lämpövoimalaitoksille jne. Nyt sitä käytetään mm. kemianteollisuus raaka-aineena erilaisten tuotteiden valmistukseen eloperäinen aine esimerkiksi muovit. 1800-luvulla maakaasua käytettiin ensimmäisissä liikennevaloissa ja valaistukseen (käytettiin kaasulamppuja)

Huomautuksia

Linkit

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

Ihmiskunta on tiennyt maakaasun olemassaolosta pitkään. Varovaisimpien arvioiden mukaan maakaasua käytettiin Kiinassa lämmitykseen ja valaistukseen jo 400-luvulla eKr. Sen saamiseksi porattiin kaivoja ja tehtiin putkistoja bambusta. Lisäksi kirkas liekki, joka ei jätä tuhkaa, oli pitkään mystisen ja uskonnollisen kultin kohteena joillekin kansoille. Esimerkiksi Absheronin niemimaalle (nykyinen Azerbaidžanin alue) pystytettiin 700-luvulla tulenpalvojien Ateshgahin temppeli, jossa jumalanpalveluksia pidettiin 1800-luvulle asti.

Itse sanan "kaasu" loi 1600-luvun alussa flaamilainen luonnontieteilijä Jan Baptist van Helmont viittaamaan saamaansa "kuolleen ilmaan" (hiilidioksidiin). Helmont kirjoitti: "Kutsuin tällaista höyrykaasua, koska se ei juuri eroa muinaisten kaaoksesta." Mutta tässä tapauksessa kyseessä on yksi aineen olemassaolon muoto.

Tiedemiesten keskuudessa ei ole vielä yksimielisyyttä maakaasun alkuperästä. Kaksi pääkäsitettä - biogeeninen ja mineraali - esittävät erilaisia ​​syitä hiilivetymineraalien muodostumiseen maan suolistossa.

• mineraali teoria. Mineraalien muodostuminen kivikerroksissa on osa maapallon kaasunpoistoprosessia. Maan sisäisen dynamiikan vuoksi suurilla syvyyksillä sijaitsevat hiilivedyt nousevat pienimmän paineen vyöhykkeelle muodostaen seurauksena kaasukertymiä.
• Biogeeninen teoria. Vesistöjen pohjalle kuolleet ja uppoaneet elävät organismit hajosivat ilmattomassa tilassa. Geologisten liikkeiden johdosta vajoaneet hajonneen orgaanisen aineen jäänteet muuttuivat termobaaristen tekijöiden (lämpötila ja paine) vaikutuksesta hiilivetymineraaleiksi, mukaan lukien maakaasuksi.

Suhteellisen äskettäin ryhmä tutkijoita Venäjän tiedeakatemian öljy- ja kaasuongelmien instituutista, jota johtaa geologian ja mineraalitieteen tohtori Azariy Barenbaum, kehitti uuden käsitteen öljyn ja kaasun alkuperästä. Tämän teorian mukaan suuria hiilivetyesiintymiä ei voi syntyä miljoonien vuosien aikana, kuten aiemmin ajateltiin, vaan vain vuosikymmenien kuluessa.

Maakaasu voi esiintyä kaasuesiintymien muodossa, jotka sijaitsevat tiettyjen kivien kerroksissa, kaasukansien muodossa (öljyn yläpuolella) sekä liuenneena tai kiteisessä muodossa. Maakaasu voi olla myös kaasuhydraattien muodossa (maakaasuhydraatit ovat kaasuhydraatteja tai klatraatteja - kiteisiä yhdisteitä, jotka muodostuvat tietyissä termobaarisissa olosuhteissa vedestä ja kaasusta).

Maakaasulla on useita etuja muihin polttoaineisiin ja raaka-aineisiin verrattuna:

• maakaasun louhintakustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin muiden polttoaineiden; työn tuottavuus sen louhinnassa on korkeampi kuin öljyn ja hiilen louhinnassa;
• hiilimonoksidin puuttuminen maakaasuista estää ihmisten myrkytyksen kaasuvuodoilla;
• klo kaasulämmitys kaupungit ja siirtokunnat ilma-allas on paljon vähemmän saastunut;
• kun työskentelet maakaasulla, on mahdollista automatisoida polttoprosesseja, saavutetaan korkea hyötysuhde;
• korkeita lämpötiloja palamisprosessissa (yli 2000°C) ja ominaispalolämpö mahdollistavat maakaasun tehokkaan käytön energia- ja prosessipolttoaineena.

Kaasu on nuorempi polttoaine kuin öljy. Itse asiassa maakaasun aikakausi alkoi Groningenin kentän löytämisestä Alankomaista vuonna 1959 ja sitä seuranneesta Ison-Britannian kaasuvarantojen löytämisestä Pohjanmeren eteläiseltä alueelta 1960-luvun puolivälissä.

IEA:n mukaan 70-luvun alusta lähtien. kaasun osuus globaalista energiataseesta kasvoi 16 prosentista 21 prosenttiin vuonna 2008. BP Statistical Review of World Energyn mukaan tämä osuus vuosina 2008-2010. maailman energiankulutus oli vielä korkeampi - noin 24 %. BP:n Global Energy Outlook 2030 -tutkimuksen mukaan maakaasu on nopeimmin kasvava polttoaine seuraavien 25 vuoden aikana. Samaan aikaan Kansainvälisen energiajärjestön asiantuntijat uskovat, että kaasun osuus globaalista energiataseesta kasvaa 21 prosentista 25 prosenttiin vuoteen 2035 mennessä, kaasusta tulee toinen energian kantaja öljyn jälkeen, mikä syrjäyttää hiilen kolmannelle sijalle.

Kemiallinen koostumus

Maakaasun kemiallinen koostumus on melko yksinkertainen. Suurin osa tämäntyyppisestä kaasusta on metaani (CH4) - yksinkertaisin hiilivety (orgaaninen yhdiste, joka koostuu hiili- ja vetyatomeista), sen osuus ylittää 92%.

Metaanin pitoisuudesta riippuen erotetaan kaksi maakaasun pääryhmää:

• Maakaasuryhmä H(H-kaasu, eli korkeakalorinen kaasu) korkean metaanipitoisuuden (87 % - 99 %) vuoksi on korkealaatuisinta. Venäläinen maakaasu kuuluu H-ryhmään ja sillä on korkea lämpöarvo. Korkean metaanipitoisuutensa (~98 %) ansiosta se on maailman laadukkain maakaasu.
• Maakaasuryhmä L(L-kaasu, eli vähäkalorinen kaasu) on maakaasua, jonka metaanipitoisuus on pienempi - 80–87%. Jos laatuvaatimukset eivät täyty (11,1 kWh/m3), niin usein kaasua ei voida toimittaa suoraan loppukäyttäjälle ilman lisäkäsittelyä.

Maakaasu voi sisältää metaanin lisäksi raskaampia hiilivetyjä, metaanihomologeja: etaania (C2H6), propaania (C3H8), butaania (C4H10) ja joitain muita kuin hiilivetyjä epäpuhtauksia. Samalla on tärkeää, että maakaasun koostumus ei ole vakio ja vaihtelee kentästä toiseen.

Fyysiset ominaisuudet

Likimääräiset fyysiset ominaisuudet (riippuen koostumuksesta):

• Tiheys: 0,7 - 1,0 kg/m3 (kuiva kaasumainen, normaaleissa olosuhteissa) tai 400 kg/m3 (neste).
• Syttymislämpötila: t = 650°C.
• Yhden m3:n maakaasun palamislämpö kaasumaisessa tilassa n.c.:ssä: 28-46 MJ eli 6,7-11,0 Mcal.
• Oktaaniluku käytettäessä polttomoottoreissa: 120-130.
• Se on 1,8 kertaa ilmaa kevyempi, joten vuotaessaan se ei keräänny alamaille, vaan nousee ylös.

Sovellus

Maakaasun etuja muihin energiankantajiin, kuten taloudellisuuteen ja ympäristöystävällisyyteen verrattuna, on tulossa yhä tärkeämpi teollisuudessa ja kotitalouksissa.

Maakaasua käytetään fossiilisena energian kantajana pääasiassa asuntojen lämmitykseen ja teollisuustilat, ruoanlaittoon, sähköntuotantoon sekä teollisuussektorille lämpöenergian tuotantoon.

Maakaasua käytetään vähäisessä määrin moottoripolttoaineena. Bensan hinnan nousun vuoksi viime vuodet ja kuukausia kaasumoottoreiksi muunnettujen yksityisajoneuvojen määrä on lisääntynyt. Lisäksi kunnostus kuorma-autot ja maakaasulla kulkevat bussit. Kustannustekijän ohella tärkeä argumentti maakaasun puolesta on vähäisemmät haitallisten aineiden päästöt ilmakehään.

Maailman 20 parasta maata todistetuilla kaasuvaroilla mitattuna (vuoden 2010 tulosten mukaan)

Lähde

Maailman 20 parasta maata kaasunkulutuksella mitattuna (vuoden 2010 tulosten mukaan)

Lähde: BP Statistical Review of World Energy 2011

20 johtavaa maata maailmassa kaasuntuotannossa (vuoden 2010 tulosten mukaan)

Lähde: BP Statistical Review of World Energy 2011

Kaasu on ympäristöystävällisin polttoaine. Se erottuu palamisen täydellisyydestä ilman savua ja nokea; ei tuhkaa palamisen jälkeen; syttymisen helppous ja palamisprosessin säätely; polttoainetta käyttävien laitteistojen korkea hyötysuhde; kustannustehokkuus ja kuljetuksen helppous kuluttajalle; mahdollisuus varastoida puristetussa ja nesteytetyssä tilassa; ei haitallisia aineita.

Merkittävä rooli on myös kaasuntuotannon alhaisilla kustannuksilla verrattuna muiden polttoaineiden - kivihiilen, turpeen, öljyn - tuotantokustannuksiin. Jos otamme hiilen kustannukset (1 tonnin vakiopolttoainetta) 100 %:ksi, kaasun hinta on vain 10 %.

Korkeiden kulutusominaisuuksiensa, alhaisten tuotanto- ja kuljetuskustannustensa sekä laajan käyttöalueensa ansiosta maakaasulla on erityinen paikka polttoaine-, energia- ja raaka-ainepohjassa. Tältä osin sen varastojen ja kulutuksen kasvu etenee kovaa vauhtia.

Kaasuteollisuus on polttoainekompleksin nuorin ala. Kaasua käytetään kansantaloudessa polttoaineena teollisuudessa ja kotitalouksissa sekä kemianteollisuuden raaka-aineena. Kansantaloudessa käytetään kaasukentiltä hankittua maakaasua, öljyn mukana tuotettua kaasua sekä liuskeen kaasutuksessa kivihiilestä saatua keinokaasua. Lisäksi kaasu, joka on saatu tuotantoprosessit joillakin metallurgian ja öljynjalostusteollisuuden aloilla.

Kaasua käytetään suuria määriä polttoaineena metallurgiassa, lasi-, sementti-, keramiikka-, kevyt- ja elintarviketeollisuudessa korvaten kokonaan tai osittain sellaisia ​​polttoaineita kuin hiiltä, ​​koksia, polttoöljyä tai se on kemianteollisuuden raaka-aine.

Teollisuuden suurin kaasun kuluttaja on rautametallurgia. Masuuneissa maakaasun osittainen käyttö säästää niukkaa koksia jopa 15 % (1 kuutiometri maakaasua korvaa 0,9–1,3 kg koksia), lisää uunin tuottavuutta, parantaa valuraudan laatua ja vähentää sen tehoa. kustannus. Kupoleissa kaasun käyttö vähentää koksin kulutusta puoleen.

Myös raudan suorapelkistysmenetelmä malmeista perustuu kaasumaisen polttoaineen käyttöön.

Metallurgiassa ja konepajateollisuudessa maakaasua käytetään myös lämmitykseen valssaukseen, taontaan, lämpö- ja sulatusuunit ja kuivattiin. Metallintyöstössä kaasun käyttö lisäsi uunien hyötysuhdetta lähes 2-kertaiseksi ja osien kuumennusaika pieneni 40 %. Kaasun käyttö metallurgiassa pidentää lisäksi vuorauksen käyttöikää. Valuraudan rikin määrä vähenee.

Maakaasun käyttö lasiteollisuudessa generaattorikaasun sijaan lisää lasinsulatusuunien tuottavuutta 10–13 % ja pienentää polttoaineen ominaiskulutusta 20–30 %. Sementin hinta laskee 20 - 25%. Tiilituotannossa kierto pienenee 20 % ja työn tuottavuus kasvaa 40 %.

Maakaasun käyttöönoton myötä lasinvalmistuksessa tarvitaan erityistoimenpiteitä kaasun kirkkauden saattamiseksi (eli lämmönsiirron lisäämiseksi liekistä lasimassaan) nestemäisen polttoaineen liekin valoisuuden tasolle, on 2–3 kertaa, mikä saavutetaan noen muodostumisella kaasumaiseen väliaineeseen.

Elintarviketeollisuudessa kaasua käytetään elintarvikkeiden, vihannesten, hedelmien, leipomo- ja makeisten kuivaamiseen.

Kaasua käytettäessä voimalaitoksilla polttoaineen varastoinnin, valmistelun ja hävikin sekä tuhkanpoistojärjestelmän käyttökustannukset pienenevät, kattiloiden peruskorjausajoa lisätään, tuhkakaappialueita ei varata, sähkönkulutus omiin tarpeisiin vähennetään, operatiivisen henkilöstön määrä vähenee ja pääomakustannukset pienenevät.

Tarkasteltavana olevan alan tuotteita tarjoavat siis teollisuus (noin 45 % kansantalouden kokonaiskulutuksesta), lämpövoimateollisuus (35 %) ja yleishyödylliset laitokset (yli 10 %). Kaasu on ympäristöystävällisin polttoaine ja arvokas raaka-aine kemiallisten tuotteiden valmistuksessa.

Luku 2. Venäjän paikka maailman maakaasuvarannoista

Venäjä on 1. maailmassa kaasuvarantojen suhteen; 2. sija vuosituotannossa; 2. sija kaasunkulutuksessa ja tarjoaa 21 prosenttia tämäntyyppisten polttoaineiden maailmankaupasta. Noin 75 % kaasusta käytetään kotimaan markkinoilla, kaasu tuottaa 50 % maan sähköntuotannosta. Ainutlaatuisen kaasunkuljetusjärjestelmän ansiosta Venäjällä on tärkeä rooli Keski-Aasian kaasun kauttakulun varmistamisessa Eurooppaan ja IVY-maihin.

Venäjän kaasuteollisuus on joukko yrityksiä, jotka harjoittavat geologista tutkimusta maissa ja avomerellä, tuotantokaivojen poraamista, maakaasun, kaasukondensaatin ja öljyn tuotantoa ja käsittelyä, kuljetusta ja jakelua, maanalaista varastointia jne. Kaasuteollisuudessa tapahtuu seuraava toimintaketju: etsintä > kaivos > varastointi > jalostus > kuljetus > jakelu. Kaasumarkkinoiden aihekoostumus sisältää kaasun tuottajat, kaasun jakeluorganisaatiot, kaasun myyntiyhtiöt ja kaasun kuluttajat. Venäjän kaasukompleksin rakenne on esitetty kuvassa 1.

Venäjän maakaasuvarannon nykytilalle on ominaista perusesiintymien voimakas ehtyminen. Monimutkaisten ja vaikeasti talteenotettavien varantojen osuutta on taipumus lisätä. Niiden kehittämisen ongelmat liittyvät vaikeisiin luonnon- ja ilmasto-olosuhteisiin, tulevien suurten kaasuntuotantokeskusten syrjäisyyteen vakiintuneista kaasuteollisuuden kehittämiskeskuksista. Valtion ohjelman puuttuminen mineraalivarakannan lisäämiseksi ja järkeväksi käyttämiseksi on Negatiivinen vaikutus malminetsintätyön tehokkuudesta. Johtava asema kaasuntuotannossa on OAO Gazpromilla. Seuralla on maailman rikkaimmat maakaasuvarat.

Riisi. 1 - Venäjän kaasukompleksin rakenne