Maa soolestikus orgaanilise aine anaeroobse lagunemise käigus tekkinud gaaside segu.
Maagaas viitab mineraalidele. Seda seostatakse sageli naftatootmises gaasiga. Maagaas reservuaari tingimustes (maa sisemuses esinemise tingimused) on gaasilises olekus eraldi akumulatsioonide (gaasimaardlate) või nafta- ja gaasiväljade gaasikorgi kujul - see on vaba gaas või õlis või vees lahustunud olekus (reservuaari tingimustes) ja standardtingimustes (0,101325 MPa ja 20 °C) - ainult gaasilises olekus. Maagaas võib olla ka gaasihüdraatide kujul.
Keemiline koostis
Põhiosa maagaasist moodustab metaan (CH4) – kuni 98%. Maagaas võib sisaldada ka raskemaid süsivesinikke: etaan (C2H6),
propaan (C3H8),
butaan (C4H10)
Metaani homoloogid, aga ka muud ained, mis ei ole süsivesinikud: vesinik (H2),
vesiniksulfiid (H2S),
süsinikdioksiid (CO2),
lämmastik (N2),
heelium (He).
Maagaas on värvitu ja lõhnatu. Selleks, et leket oleks võimalik lõhna järgi tuvastada, lisatakse gaasile väike kogus merkaptaane, millel on tugev ebameeldiv lõhn.
Füüsikalised omadused
Ligikaudsed füüsilised omadused:
Tihedus: = 0,7 kg/m (kuiv gaasiline) või 400 kg/m (vedelik).
Süttimistemperatuur: t = 650 °C.
Kütteväärtus: 16 – 35 MJ/m (gaasilisele).
Oktaanarv kui kasutatakse sisepõlemismootoritel: 120–130.
Maagaasiväljad
Metaan ja mõned teised süsivesinikud on kosmoses laialt levinud. Metaan on vesiniku ja heeliumi järel universumis suuruselt kolmas gaas. Metaanijää kujul osaleb see paljude Päikesest kaugel asuvate planeetide ja asteroidide ehituses, kuid tavaliselt ei liigitata selliseid kogunemisi maagaasi leiukohtadeks ja neid pole veel leitud. praktilise rakendamise. Maa vahevöös leidub märkimisväärne kogus süsivesinikke, kuid needki ei paku huvi.
Hiiglaslikud maagaasivarud on koondunud maakoore settekihti. Nafta biogeense päritolu teooria kohaselt tekivad need elusorganismide jäänuste lagunemise tulemusena. Arvatakse, et maagaasi toodab kõrged temperatuurid ja rõhud kui nafta. Sellega on kooskõlas tõsiasi, et gaasimaardlad on sageli sügavamal kui naftamaardlad.
Tohutud maagaasivarud on Venemaal (Urengoiski maardla), USA-l, Kanadal. Teistest Euroopa riikidest väärib märkimist Norra, kuid selle varud on väikesed. Endiste vabariikide seas Nõukogude Liit Türkmenistanil on suured gaasivarud, aga ka Kasahstan (Karachaganaki leiukoht)
20. sajandi teisel poolel ülikoolis I. M. Gubkin avastas maagaashüdraadid (ehk metaanhüdraadid). Hiljem selgus, et maagaasi varud selles olekus on tohutud. Need asuvad nii maa all kui ka kerges süvendis merepõhja all.
Ekstraheerimine ja transport
Maagaasi leidub maapinnas 1000 meetri kuni mitme kilomeetri sügavusel. Super sügav kaev linna lähedal Uus Urengoy sai gaasi sissevoolu rohkem kui 6000 meetri sügavuselt. Soolestikus on gaas mikroskoopilistes tühimikes, mida nimetatakse poorideks. Poorid on omavahel ühendatud mikroskoopiliste kanalitega - praod, nende kanalite kaudu tuleb gaas pooridest koos kõrgsurve madalama rõhuga pooridesse, kuni see on kaevus. Gaasi liikumine reservuaaris järgib teatud seadusi. Gaasi ammutatakse maa sooltest kaevude abil. Kaevud püüavad paigutada ühtlaselt kogu põllule. Seda tehakse reservuaari rõhu ühtlaseks languseks reservuaaris. Vastasel juhul on võimalikud gaasivoolud põllu alade vahel, aga ka maardla enneaegne üleujutus.
Gaas väljub soolestikust tänu sellele, et reservuaaris on selle rõhk mitu korda kõrgem kui atmosfäärirõhk. Seega on liikumapanevaks jõuks rõhuerinevus reservuaari ja kogumissüsteemi vahel.
2005. aastal toodeti Venemaal maagaasi 548 miljardit m3. Kodutarbijaid varustati 220 piirkondliku gaasijaotusorganisatsiooni kaudu 307 miljardi m3. Venemaal on 24 maagaasihoidlat. Venemaa peamiste gaasijuhtmete pikkus on 155 000 km.
Maagaasi ettevalmistamine transpordiks
Kaevudest tulev gaas tuleb ette valmistada transportimiseks lõpptarbijani - keemiatehas, katlamaja, linna gaasivõrgud. Gaasi ettevalmistamise vajaduse tingib lisaks sihtkomponentidele (erinevad komponendid on suunatud erinevatele tarbijatele) lisandite olemasolu, mis tekitavad raskusi transportimisel või kasutamisel. Seega võivad gaasis sisalduvad veeaurud teatud tingimustel moodustada hüdraate või kondenseerudes koguneda erinevatesse kohtadesse (näiteks torujuhtme käänakusse), segades gaasi liikumist; vesiniksulfiid on väga söövitav gaasiseadmed(torud, soojusvaheti paagid jne).
Gaas valmistatakse erinevate skeemide järgi. Neist ühe järgi on põllu vahetusse lähedusse rajamisel kompleksne gaasipuhastusplokk (CGTP), kus gaasi puhastatakse ja kuivatatakse. Selline skeem on rakendatud Urengoyskoje väljal.
Kui gaas sisaldab suures koguses heeliumi või vesiniksulfiidi, siis töödeldakse gaasi gaasitöötlustehases, kus heelium ja väävel eraldatakse. Seda skeemi on rakendatud näiteks Astrahani põllul.
Maagaasi transport
Praegu on peamine transpordiliik torujuhe. 75-atmosfäärilise rõhu all olev gaas liigub läbi kuni 1,4-meetrise läbimõõduga torude. Kui gaas liigub läbi torujuhtme, kaotab see energiat, ületades hõõrdejõud nii gaasi ja toru seina vahel kui ka gaasikihtide vahel. Seetõttu on teatud ajavahemike järel vaja ehitada kompressorjaamu (CS), kus gaas surutakse kokku 75 atm-ni. Torustiku ehitus ja hooldus on väga kulukas, kuid sellegipoolest kõige kallim odav viis gaasi ja nafta transport.
Lisaks torutranspordile kasutatakse spetsiaalseid tankereid - gaasikandjaid. Need on spetsiaalsed laevad, millel veetakse gaasi veeldatud olekus teatud termobaarilistes tingimustes. Seega on sellisel viisil gaasi transportimiseks vaja venitada gaasitrass mereranda, ehitada vedelgaasi tehas, tankerite sadam ja rannikul tankerid ise. Seda transpordiliiki peetakse majanduslikult põhjendatuks, kui vedelgaasi tarbija vahemaa on üle 3000 km.
2004. aastal moodustasid rahvusvahelised gaasitarned torujuhtmete kaudu 502 miljardit m3, vedelgaasi - 178 miljardit m3.
Gaasi transportimiseks on ka teisi projekte, näiteks õhulaevu kasutades või gaasihüdraadis, kuid need projektid pole erinevatel põhjustel laialdast kasutust leidnud.
Rakendus
Maagaasi kasutatakse keemiatööstuses lähteainena laialdaselt. Seda kasutatakse ka kütusena, elamute kütmiseks, autode, elektrijaamade jms kütusena.
Kümme parimat gaasi tootvat riiki
2007. aasta alguses algatas Venemaa OPECi eeskujul gaasikartelli loomise protsessi. See küsimus oli võtmeteema Vladimir Putini ning Saudi Araabia kuninga ja Katari emiiri kõnelustel.
Vaata ka
Õli
Rabagaas
Maagaasi hüdraadid
Märkmed
Maagaas on maavara. Gaas, nagu nafta ja kivisüsi,
tekkis maa sügavustes loomse päritoluga orgaanilisest ainest
(ehk pikaealiste organismide ladestused) kõrge rõhu mõjul ja
temperatuurid.
Sellistesse sattusid surnud ja merepõhja vajunud elusorganismid
tingimustes, kus nad ei saanud oksüdatsiooni tagajärjel laguneda (merel ju
põhjas pole õhku ja hapnikku), ega mikroobide poolt hävitatud (neid lihtsalt polnud).
Nende organismide ladestused on moodustanud mudased setted. Tulemusena
geoloogiliste liikumiste tõttu tungisid need setted suurde sügavusse. Seal all
rõhu ja kõrge temperatuuri mõju on möödunud miljoneid aastaid
protsess, mille käigus setetes sisalduv süsinik muudetakse ühenditeks,
nimetatakse süsivesinikeks. Nad said oma nime, sest nad
molekulid koosnevad süsinikust ja vesinikust. Suurte molekulidega süsivesinikud
(kõrge molekulmass) - need on vedelad ained, neist moodustus õli. A
madala molekulmassiga süsivesinikud (millel on väikesed molekulid) on gaasid. Nad-
ja moodustas maagaasi. Kuid rohkemate mõjul tekkis ainult gaas
kõrgemad temperatuurid ja rõhud kui õli.
Seetõttu sisaldavad naftaväljad alati maagaasi.
Aja jooksul läksid need ladestused sügavale alla – need olid kaetud settekivimite kihtidega.
Maagaas ei ole homogeenne aine. See koosneb gaaside segust.
Põhiosa maagaasist (98%) moodustab metaangaas. Lisaks metaanile,
maagaas sisaldab etaani, propaani, butaani ja mõnda
mittesüsivesinikud - vesinik, lämmastik, süsinikdioksiid, vesiniksulfiid.
Maagaasi leidub maa sees 1 kuni mitme kilomeetri sügavusel. IN
Maa soolestikus leidub gaasi mikroskoopilistes tühimike - poorides. poorid
omavahel ühendatud mikroskoopiliste kanalitega - praod. Nende järgi
kanalid, gaas voolab kõrge rõhuga pooridest madalamate pooridesse
survet.
Gaasi ammutatakse maa sooltest kaevude abil. Gaas väljub aluspinnasest läbi
kaevud väljapoole, kuna reservuaar on korduvalt surve all
üle atmosfääri. Seega on gaasi tootmise liikumapanev jõud alates
sügavus on rõhu erinevus reservuaari ja kogumissüsteemi vahel.
Praegu kasutatakse maagaasi laialdaselt kütuse- ning energia- ja keemiatööstuses.
Maagaasi kasutatakse laialdaselt odava kütusena elamutes ja kaubanduses korterelamud kütmiseks, vee soojendamiseks ja toiduvalmistamiseks. Seda kasutatakse kütusena autodes, katlamajades, soojuselektrijaamades. See on üks parimad vaated kütus koduseks ja tööstuslikuks tarbeks. Maagaasi väärtus as
kütus seisneb ka selles, et tegemist on keskkonnasõbraliku mineraalkütusega. Selle põletamisel tekib palju vähem kahjulikke aineid võrreldes teiste kütuseliikidega. Seetõttu on maagaas inimtegevuses üks peamisi energiaallikaid.
Keemiatööstuses kasutatakse maagaasi toorainena erinevate orgaaniliste ainete, näiteks plastide, kummi, alkoholi ja orgaaniliste hapete tootmiseks. Just maagaasi kasutamine aitas paljudel sünteesida keemilised ained mida looduses ei eksisteeri, näiteks polüetüleen.
Alguses polnud inimesed sellest teadlikud kasulikud omadused gaas. Naftatootmises seostatakse seda sageli gaasiga. Sellist seotud gaasi põletati varem lihtsalt tootmiskohas. Tol ajal oli maagaasi transportimine ja müük kahjumlik, kuid aja jooksul tõhusad meetodid maagaasi transport tarbijani, millest peamine on torujuhe. Selle meetodi abil siseneb eelnevalt puhastatud kaevude gaas torudesse tohutu rõhu all - 75 atmosfääri. Lisaks kasutatakse veeldatud gaasi transportimise meetodit spetsiaalsetes tankerites - gaasikandurites. Vedelgaasi on ohutum transportida ja ladustada kui surugaasi.
Ja maagaasi põletamine on paljudes osariikides seadusega keelatud, kuid mõnes riigis kasutatakse seda endiselt ...
Ja kas teadsid, et...
Puhas maagaas on värvitu ja lõhnatu. Et olmegaasi leket oleks võimalik lõhna järgi määrata, lisatakse sellele väike kogus tugeva ebameeldiva lõhnaga aineid. Kõige sagedamini kasutatakse selleks etüülmerkaptaani.
Inimkond on maagaasi olemasolust teadnud juba pikka aega. Kõige konservatiivsemate hinnangute kohaselt kasutati maagaasi Hiinas kütteks ja valgustamiseks juba 4. sajandil eKr. Selle saamiseks puuriti kaevud ja bambusest torujuhtmed. Lisaks oli ere leek, mis ei jäta tuhka, pikka aega mõne rahva jaoks müstilise ja religioosse kultuse objektiks. Näiteks Absheroni poolsaarele (kaasaegne Aserbaidžaani territoorium) püstitati 7. sajandil tulekummardajate Ateshgah tempel, milles jumalateenistused toimusid kuni 19. sajandini.
Sõna "gaas" võttis 17. sajandi alguses kasutusele flaami loodusteadlane Jan Baptist van Helmont, et viidata tema saadud "surnud õhule" (süsinikdioksiidile). Helmont kirjutas: "Ma nimetasin sellist aurugaasiks, sest see peaaegu ei erine iidsete inimeste kaosest." Kuid antud juhul on meil tegemist mateeria eksisteerimise ühe vormiga.
Teadlaste seas pole endiselt üksmeelt maagaasi päritolu osas. Kaks peamist mõistet - biogeenne ja mineraalne - viitavad erinevatele põhjustele süsivesinike mineraalide tekkeks Maa soolestikus.
- mineraalide teooria. Mineraalide teke kivimikihtides on osa Maa degaseerimisprotsessist. Maa sisemise dünaamika tõttu tõusevad suurel sügavusel asuvad süsivesinikud madalaima rõhu tsooni, moodustades selle tulemusena gaasimaardlaid.
- Biogeenne teooria. Surnud ja veekogude põhja vajunud elusorganismid lagunesid õhuta ruumis. Geoloogiliste liikumiste tõttu üha sügavamale vajudes muutusid lagunenud orgaanilise aine jäänused termobaarsete tegurite (temperatuur ja rõhk) mõjul süsivesinikmineraaladeks, sealhulgas maagaasiks.
Suhteliselt hiljuti töötas rühm Venemaa Teaduste Akadeemia nafta- ja gaasiprobleemide instituudi teadlasi eesotsas geoloogia- ja mineraaliteaduste doktor Azariy Barenbaumiga välja uue nafta ja gaasi päritolu kontseptsiooni. Selle teooria kohaselt võivad suured süsivesinike lademed tekkida mitte miljonite aastate jooksul, nagu varem arvati, vaid ainult aastakümnete jooksul.
Maagaas võib esineda gaasimaardlate kujul, mis paiknevad teatud kivimite kihtides, gaasikorkide kujul (õli kohal), aga ka lahustunud või kristalses vormis. Maagaas võib olla ka gaasihüdraatide kujul (maagaasihüdraadid on gaasihüdraadid ehk klatraadid – kristalsed ühendid, mis tekivad teatud termobaarsetes tingimustes veest ja gaasist).
Maagaasil on teiste kütuste ja lähteainete ees mitmeid eeliseid:
- maagaasi kaevandamise kulud on palju madalamad kui muud tüüpi kütused; tööviljakus selle kaevandamisel on kõrgem kui nafta ja kivisöe kaevandamisel;
- vingugaasi puudumine maagaasides hoiab ära inimeste mürgitamise võimaluse gaasilekkega;
- juures gaasiküte linnad on palju vähem saastatud õhubasseinid;
- maagaasil töötades on võimalik põlemisprotsesse automatiseerida, saavutatakse kõrge efektiivsus;
- kõrged põlemistemperatuurid (üle 2000°C) ja eripõlemissoojus võimaldavad maagaasi efektiivselt kasutada energia- ja protsessikütusena.
Gaas on naftast noorem kütus. Maagaasi ajastu sai tegelikult alguse Groningeni leiukoha avastamisest Hollandis 1959. aastal ja sellele järgnenud gaasivarude avastamisest Suurbritannia poolt Põhjamere lõunaosast 1960. aastate keskel.
IEA andmetel alates 70ndate algusest. gaasi osatähtsus globaalses energiabilansis kasvas 2008. aastal 16%-lt 21%-le. BP Statistical Review of World Energy andmetel on see osakaal 2008.–2010. maailmas oli energiatarbimine veelgi suurem - umbes 24%. BP uuring Global Energy Outlook 2030 väidab, et maagaas on järgmise 25 aasta jooksul kõige kiiremini kasvav kütus. Samas usuvad Rahvusvahelise Energiaagentuuri eksperdid, et gaasi osakaal globaalses energiabilansis kasvab 2035. aastaks 21%-lt 25%-le, gaasist saab nafta järel teine energiakandja, tõrjudes söe kolmandale kohale.
Keemiline koostis
Maagaasi keemiline koostis on üsna lihtne. Seda tüüpi gaasi põhiosa moodustab metaan (CH4) - kõige lihtsam süsivesinik (süsiniku- ja vesinikuaatomitest koosnev orgaaniline ühend), selle osakaal ületab 92%.
Sõltuvalt metaani sisaldusest eristatakse kahte peamist maagaasi rühma:
- Maagaasi grupp H(H-gaas, st kõrge kalorsusega gaas) on kõrge metaanisisalduse tõttu (87% kuni 99%) kõrgeima kvaliteediga. Venemaa maagaas kuulub H rühma ja on kõrge kütteväärtusega. Tänu kõrgele metaanisisaldusele (~98%) on tegemist maailma kvaliteetseima maagaasiga.
- Maagaasi rühm L(L-gaas, st madala kalorsusega gaas) on madalama metaanisisaldusega maagaas - 80% kuni 87%. Kui kvaliteedinõuded ei ole täidetud (11,1 kWh/m3), siis sageli ei saa gaasi ilma täiendava töötlemiseta otse lõpptarbijani toimetada.
Lisaks metaanile võib maagaas sisaldada raskemaid süsivesinikke, metaani homolooge: etaani (C2H6), propaani (C3H8), butaani (C4H10) ja mõningaid mittesüsivesinike lisandeid. Samas on oluline, et maagaasi koostis ei oleks püsiv ja varieerub põlluti.
Füüsikalised omadused
Ligikaudsed füüsikalised omadused (olenevalt koostisest):
- Tihedus: 0,7–1,0 kg/m3 (kuiv gaasiline, tavatingimustes) või 400 kg/m3 (vedelik).
- Süttimistemperatuur: t = 650°C.
- Ühe m3 maagaasi põlemissoojus gaasilises olekus n.c.: 28-46 MJ ehk 6,7-11,0 Mcal.
- Oktaanarv sisepõlemismootorites kasutamisel: 120-130.
- See on õhust 1,8 korda kergem, seetõttu ei kogune see lekkides madalikule, vaid tõuseb üles.
Rakendus
Omades selliseid eeliseid teiste energiakandjate ees nagu näiteks tõhusus ja keskkonnasõbralikkus, omandab maagaas kõik suurem väärtus tööstuses ja majapidamistes.
Maagaasi fossiilse energiakandjana kasutatakse peamiselt elamute ja tööstusruumide kütmiseks, toiduvalmistamiseks, elektri tootmiseks ning tööstussektoris soojuse tootmiseks.
Maagaasi kasutatakse vähesel määral mootorikütusena. Bensiini hinnatõusu tõttu eest viimased aastad ja kuude jooksul on gaasimootoritele ümberehitatud erasõidukite arv kasvanud. Lisaks varustatakse veoautod ja bussid ümber maagaasil sõitmiseks. Kuluteguri kõrval on oluliseks argumendiks maagaasi kasuks ka kahjulike ainete väiksem heitkoguste tase atmosfääri.
20 parimat maailma riiki tõestatud gaasivarude poolest (vastavalt 2010. aasta tulemustele)
| Riik | Aktsiad (triljonit kuupmeetrit) | Globaalne osakaal (%) | |
| 1 | RF | 44,76 | 23,9 |
| 2 | Iraan | 29,61 | 15,8 |
| 3 | Katar | 25,32 | 13,5 |
| 4 | Türkmenistan | 8,03 | 4,3 |
| 5 | Saudi Araabia | 8,01 | 4,3 |
| 6 | USA | 7,71 | 4,1 |
| 7 | AÜE | 6,43 | 3,4 |
| 8 | Venezuela | 5,45 | 2,9 |
| 9 | Nigeeria | 5,29 | 2,8 |
| 10 | Alžeeria | 4,50 | 2,4 |
| 11 | Iraak | 3,16 | 1,7 |
| 12 | Indoneesia | 3,06 | 1,6 |
| 13 | Austraalia | 2,92 | 1,6 |
| 14 | Hiina | 2,80 | 1,5 |
| 15 | Malaisia | 2,39 | 1,3 |
| 16 | Egiptus | 2,21 | 1,2 |
| 17 | Norra | 2,04 | 1,1 |
| 18 | Kasahstan | 1,84 | 1 |
| 19 | Kuveit | 1,78 | 1 |
| 20 | Kanada | 1,72 | 0,9 |
Allikas
20 parimat riiki maailmas gaasitarbimise poolest (2010. aasta tulemuste järgi)
| Riik | Tarbimine (miljard kuupmeetrit) | Globaalne osakaal (%) | |
| 1 | USA | 683,4 | 21,7 |
| 2 | RF | 414,1 | 13 |
| 3 | Iraan | 136,9 | 4,3 |
| 4 | Hiina | 109,0 | 3,4 |
| 5 | Jaapan | 94,5 | 3 |
| 6 | Suurbritannia | 93,8 | 3 |
| 7 | Kanada | 93,8 | 3 |
| 8 | Saudi Araabia | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Saksamaa | 81,3 | 2,6 |
| 10 | Itaalia | 76,1 | 2,4 |
| 11 | Mehhiko | 68,9 | 2,2 |
| 12 | India | 61,9 | 1,9 |
| 13 | AÜE | 60,5 | 1,9 |
| 14 | Ukraina | 52,1 | 1,6 |
| 15 | Prantsusmaa | 46,9 | 1,5 |
| 16 | Usbekistan | 45,5 | 1,4 |
| 17 | Egiptus | 45,1 | 1,4 |
| 18 | Tai | 45,1 | 1,4 |
| 19 | Holland | 43,6 | 1,4 |
| 20 | Argentina | 43,3 | 1,4 |
Allikas: BP Statistical Review of World Energy 2011
20 juhtivat riiki maailmas gaasitootmise osas (2010. aasta tulemuste järgi)
| Riik | Kaevandamine (miljardit kuupmeetrit) | Globaalne osakaal (%) | |
| 1 | USA | 611 | 19,3 |
| 2 | Venemaa | 588,9 | 18,4 |
| 3 | Kanada | 159,8 | 5 |
| 4 | Iraan | 138,5 | 4,3 |
| 5 | Katar | 116,7 | 3,6 |
| 6 | Norra | 106,4 | 3,3 |
| 7 | Hiina | 96,8 | 3 |
| 8 | Saudi Araabia | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Indoneesia | 82 | 2,6 |
| 10 | Alžeeria | 80,4 | 2,5 |
| 11 | Holland | 70,5 | 2,2 |
| 12 | Malaisia | 66,5 | 2,1 |
| 13 | Egiptus | 61,3 | 1,9 |
| 14 | Usbekistan | 59,1 | 1,8 |
| 15 | Suurbritannia | 57,1 | 1,8 |
| 16 | Mehhiko | 55,3 | 1,7 |
| 17 | AÜE | 51 | 1,6 |
| 18 | India | 50,9 | 1,6 |
| 19 | Austraalia | 50,4 | 1,6 |
| 20 | Trinidad ja Tobago | 42,4 | 1,3 |
Allikas: BP Statistical Review of World Energy 2011
Vedel ja gaasiline. Peaaegu iga vedelik võib omandada ülejäänud kaks. Paljud tahked ained võivad sulamisel, aurustamisel või põletamisel õhu sisu täiendada. Kuid mitte iga gaas ei saa muutuda tahkete materjalide või vedelike komponendiks. teatud erinevad tüübid gaasid, mis erinevad üksteisest omaduste, päritolu ja kasutusomaduste poolest.
Definitsioon ja omadused
Gaas on aine, mida iseloomustab molekulidevaheliste sidemete puudumine või minimaalne väärtus, samuti osakeste aktiivne liikuvus. Igat tüüpi gaaside peamised omadused:
- Vedelikkus, deformeeritavus, volatiilsus, maksimaalse mahu poole püüdlemine, aatomite ja molekulide reaktsioon temperatuuri langusele või tõusule, mis väljendub nende liikumise intensiivsuse muutumises.
- Need eksisteerivad temperatuuril, mille juures rõhu tõus ei too kaasa üleminekut vedelasse olekusse.
- Kergesti kokku surutav, mahult vähenev. See lihtsustab transporti ja kasutamist.
- Enamik neist vedeldub kokkusurumise teel teatud rõhu ja kriitiliste soojusväärtuste piirides.
Uurimistöö kättesaamatuse tõttu kirjeldatakse neid järgmiste põhiparameetrite abil: temperatuur, rõhk, maht, molaarmass.
Väljade klassifikatsioon
IN looduskeskkond igasuguseid gaase leidub õhus, maal ja vees.
- Õhukomponendid: hapnik, lämmastik, süsinikdioksiid, argoon, lämmastikoksiid neooni, krüptoni, vesiniku, metaani lisanditega.
- IN maakoor lämmastik, vesinik, metaan ja muud süsivesinikud, süsinikdioksiid, vääveloksiid jt on gaasilises ja vedelas olekus. Samuti on veekihtidega segatud tahkes fraktsioonis gaasisademeid rõhul umbes 250 atm. suhteliselt madalatel temperatuuridel (kuni 20˚С).
- Reservuaarid sisaldavad lahustuvaid gaase - vesinikkloriidi, ammoniaaki ja halvasti lahustuvaid gaase - hapnikku, lämmastikku, vesinikku, süsinikdioksiidi jne.
Looduskaitsealad ületavad tunduvalt kunstlikult loodud kaitsealade arvu.
Süttivuse klassifikatsioon
Kõik gaasitüübid, olenevalt käitumisomadustest süüte- ja põlemisprotsessides, jagunevad oksüdeerijateks, inertseks ja põlevaks.
- Oksüdeerivad ained soodustavad põlemist ja toetavad põlemist, kuid ei põle ise: õhk, hapnik, fluor, kloor, lämmastikoksiid ja -dioksiid.
- Inertsed ei osale põlemisel, kuid kipuvad hapnikku välja tõrjuma ja protsessi intensiivsuse vähenemist mõjutama: heelium, neoon, ksenoon, lämmastik, argoon,
- Hapnikuga ühinedes süttivad või plahvatavad põlevad ained: metaan, ammoniaak, vesinik, atsetüleen, propaan, butaan, etaan, etüleen. Enamikku neist iseloomustab põlemine ainult gaasisegu teatud koostise tingimustes. Selle omaduse tõttu on gaas kõige levinum kütuseliik. Selles mahus kasutatakse metaani, propaani, butaani.
Süsinikdioksiid ja selle roll
See on üks levinumaid gaase atmosfääris (0,04%). Kell normaalne temperatuur ja atmosfäärirõhu tihedus on 1,98 kg/m 3 . Võib olla tahkes või vedelas olekus. Tahke faas toimub kl negatiivsed näitajad kuumus ja konstantne atmosfäärirõhk, nimetatakse seda "kuivaks jääks". CO 2 vedel faas on võimalik rõhu suurenemisel. Seda kinnisvara kasutatakse ladustamiseks, transpordiks ja tehnoloogilisteks rakendusteks. Sublimatsioon (üleminek gaasilisse olekusse tahkest olekust, ilma vahepealse vedela faasita) on võimalik temperatuuril -77 - -79˚С. Vees lahustuvus vahekorras 1:1 realiseerub t=14-16˚С juures.
Sõltuvalt päritolust eristatakse süsinikdioksiidi tüüpe:
- Taimede ja loomade jäätmed, vulkaanide heitmed, gaasiheitmed maa sisikonnast, aurustumine veekogude pinnalt.
- Inimtegevuse tulemused, sealhulgas igat tüüpi kütuse põletamisel tekkivad heitmed.
Kasuliku ainena kasutatakse seda:
- süsinikdioksiidiga tulekustutites.
- Silindrites kaarkeevitamiseks sobivas CO 2 keskkonnas.
- Toiduainetööstuses säilitusainena ja vee karboniseerimiseks.
- Külmutusagensina ajutiseks jahutamiseks.
- keemiatööstuses.
- metallurgias.
Olles planeedi, inimese, masinate ja tervete tehaste elu asendamatu komponent, koguneb see atmosfääri alumises ja ülemises kihis, viivitades soojuse vabanemisega ja tekitades "kasvuhooneefekti".
ja tema roll
Loodusliku päritoluga ja tehnoloogilise otstarbega ainete hulgas on neid, millel on kõrge tuleohtlikkus ja kütteväärtus. Ladustamiseks, transportimiseks ja kasutamiseks kasutatakse järgmisi vedelgaasi liike: metaan, propaan, butaan, samuti propaani-butaani segud.
Butaan (C 4 H 10) ja propaan on komponendid naftagaasid. Esimene vedeldub temperatuuril -1 - -0,5˚С. Puhta butaani transportimine ja kasutamine pakase ilmaga ei toimu selle külmumise tõttu. Propaani (C 3 H 8) veeldamistemperatuur -41 - -42˚C, kriitiline rõhk - 4,27 MPa.
Metaan (CH 4) - põhikomponent Gaasiallika tüübid - naftamaardlad, biogeensete protsesside saadused. Vedeldamine toimub järkjärgulise kokkusurumise ja kuumuse vähendamise kaudu -160 - -161˚С. Igal etapil surutakse see kokku 5-10 korda.
Vedeldamine toimub spetsiaalsetes tehastes. Eraldi toodetakse propaani, butaani, aga ka nende segu koduseks ja tööstuslikuks kasutamiseks. Metaani kasutatakse tööstuses ja transpordikütusena. Viimast saab väljastada ka kokkusurutud kujul.
Surugaas ja selle roll
IN Hiljuti populaarseks sai surumaagaas. Kui propaani ja butaani puhul kasutatakse ainult vedeldamist, siis metaani saab toota nii veeldatud kui ka kokkusurutuna. Kõrgsurvega 20 MPa balloonides oleval gaasil on tuntud veeldatud gaasi ees mitmeid eeliseid.
- Kõrge aurustumiskiirus, sealhulgas negatiivse õhutemperatuuri korral, negatiivsete akumulatsiooninähtuste puudumine.
- Madalam toksilisuse tase.
- Täielik põlemine, kõrge kasutegur, ei mõjuta negatiivselt seadmeid ega atmosfääri.
Üha enam kasutatakse seda mitte ainult veoautode jaoks, vaid ka autod, samuti katlaseadmete jaoks.
Gaas on silmapaistmatu, kuid inimeluks asendamatu aine. Osade kõrge kütteväärtus õigustab maagaasi erinevate komponentide laialdast kasutamist kütusena tööstuses ja transpordis.
Maagaas, millega me kõik oma köökides nii harjunud oleme, on nafta lähisugulane. See koosneb peamiselt metaanist koos raskemate süsivesinike (etaan, propaan, butaan) lisanditega. Looduslikes tingimustes sisaldab see sageli ka teiste gaaside lisandeid (heelium, lämmastik, vesiniksulfiid, süsinikdioksiid).
Maagaasi tüüpiline koostis:
süsivesinikud:
- metaan - 70-98%
- etaan - 1-10%
- Propaan - kuni 5%
- butaan - kuni 2%
- Pentaan - kuni 1%
- Heksaan - kuni 0,5%
lisandid:
- Lämmastik - kuni 15%
- Heelium - kuni 5%
- Süsinikdioksiid - kuni 1%
- Vesiniksulfiid - alla 0,1%
Maagaas on maa soolestikus äärmiselt laialt levinud. Seda võib leida maakoore paksusest mitme sentimeetri kuni 8 kilomeetri sügavusel. Nii nagu nafta, langeb maagaas maapõues rändeprotsessis lõksudesse (läbilaskvad kihid, mida piirab läbilaskmatu kivimass), mille tulemusena tekivad gaasiväljad.
Venemaa viis suurimat gaasimaardlat:
- Urengoy (gaas)
- Yamburgskoje (nafta ja gaasi kondensaat)
- Bovanenkovo (nafta ja gaasi kondensaat)
- Shtokmanovskoje (gaasi kondensaat)
- Leningrad (gaas)
Looduslik (süsivesinik) gaas on naftaväljade sagedane kaaslane. Tavaliselt sisaldub see õlis lahustunud kujul ja mõnel juhul koguneb see hoiuste ülemisse ossa, moodustades nn gaasikorgi. Pikka aega oli naftatootmise käigus eralduv gaas, mida nimetatakse assotsieerunud gaasiks, ekstraheerimisprotsessi soovimatuks komponendiks. Enamasti põletati see lihtsalt tõrvikutes.
Alles viimastel aastakümnetel on inimkond õppinud täielikult ära kasutama maagaasi kõiki eeliseid. Sellise üliväärtusliku kütuseliigi väljatöötamise hilinemine on suuresti tingitud asjaolust, et gaasi transport ning selle kasutamine tööstuses ja igapäevaelus eeldab üsna kõrget tehnilist ja tehnoloogilist arengutaset. Lisaks moodustab maagaas õhuga segatuna plahvatusohtliku segu, mille kasutamisel on vaja kõrgendatud ohutusmeetmeid.
Gaasi rakendus
Mõned katsed gaasi kasutada tehti juba 19. sajandil. Helendav gaas, nagu seda tollal nimetati, oli valgustuse allikas. Gaasiväljade väljaarendamist toona veel ei tehtud ning valgustuseks kasutati koos naftaga toodetud gaasi. Seetõttu nimetatakse sellist gaasi sageli naftaks. Selline naftagaas on näiteks Kaasanit juba ammu valgustanud. Seda kasutati ka Peterburi ja Moskva valgustamiseks.
Tänapäeval mängib gaas maailma energiasektoris üha olulisemat rolli. Selle rakendusala on väga lai. Seda kasutatakse tööstuses, kodus, katlamajades, soojuselektrijaamades, autode mootorikütusena ja lähteainena keemiatööstuses.
Gaasi peetakse suhteliselt puhtaks kütuseks. Gaasi põletamisel tekib ainult süsihappegaas ja vesi. Samas on süsihappegaasi emissioon peaaegu kaks korda väiksem kui kivisöe põletamisel ja 1,3 korda väiksem kui nafta põletamisel. Rääkimata sellest, et nafta ja kivisöe põletamisel jääb tahm ja tuhk alles. Tulenevalt asjaolust, et kõigist fossiilkütustest on gaas kõige keskkonnasõbralikum tüüp, on see kaasaegsete megalinnade energeetikas domineeriv positsioon.
Kuidas gaasi toodetakse
Nii nagu naftat, ammutatakse maagaasi kaevudest, mis jaotuvad ühtlaselt kogu gaasiväljale. Tootmine toimub rõhuerinevuse tõttu gaasi kandvas reservuaaris ja pinnal. Reservuaari rõhu toimel surutakse gaas läbi kaevude pinnale, kus see siseneb kogumissüsteemi. Edasi juhitakse gaas kompleksi gaasipuhastisse, kus see puhastatakse lisanditest. Kui toodetud gaasis on vähesel määral lisandeid, saab selle kohe saata gaasitöötlemistehasesse, jättes mööda komplekspuhastist.
Kuidas gaasi transporditakse
Gaasi transporditakse peamiselt torustike kaudu. Põhilised gaasikogused transporditakse magistraalgaasitorustike kaudu, kus gaasirõhk võib ulatuda 118 atm-ni. Tarbijad saavad gaasi jaotus- ja majasiseste gaasitorustike kaudu. Esiteks läbib gaas gaasijaotusjaama, kus selle rõhku vähendatakse 12 atm-ni. Seejärel suunatakse see gaasijaotustorustike kaudu gaasi juhtimispunktidesse, kus selle rõhku taas alandatakse, seekord 0,3 atm-ni. Peale seda tuleb majasiseste gaasitorustike kaudu gaas meie kööki.
Kogu see tohutu gaasijaotustaristu on tõeliselt mastaapne pilt. Sajad ja sadu tuhandeid kilomeetreid gaasijuhtmeid, mis on mässinud peaaegu kogu Venemaa territooriumi. Kui kogu see gaasitorude võrk on venitatud ühte ritta, siis piisab selle pikkusest, et jõuda Maalt Kuule ja tagasi. Ja see on ainult Venemaa gaasitranspordisüsteem. Kui räägime kogu globaalsest gaasitranspordi infrastruktuurist, siis räägime miljonitest kilomeetritest torujuhtmetest.
Kuna maagaasil pole ei lõhna ega värvi, siis gaasilekke kiireks tuvastamiseks antakse sellele kunstlikult ebameeldiv lõhn. Seda protsessi nimetatakse lõhnastamiseks ja see toimub gaasijaotusjaamades. Tavaliselt kasutatakse lõhnaainetena ehk ebameeldiva lõhnaga ainetena väävlit sisaldavaid ühendeid, nagu etaantiool (EtSH).
Gaasi tarbimine on hooajaline. Talvel selle tarbimine suureneb ja suvel väheneb. Gaasitarbimise hooajaliste kõikumiste tasandamiseks ehitatakse suurte tööstuskeskuste lähedusse maa-aluseid gaasihoidlaid (MAG). Need võivad olla ammendatud gaasiväljad, mis on kohandatud gaasi hoidmiseks või kunstlikult loodud maa-alused soolakoopad. Suvel suunatakse transporditava gaasi ülejääk maa-alustesse hoidlatesse ja talvel vastupidi, võimalik võimsuse puudumine. torujuhtme süsteem kompenseeritakse gaasi võtmisega hoidlatest.
Maailmapraktikas transporditakse maagaasi lisaks gaasitorustikule sageli veeldatud kujul spetsiaalsete anumate - gaasikandjate (metaanikandjate) abil. Veeldatud kujul väheneb maagaasi maht 600 korda, mis on mugav mitte ainult transportimiseks, vaid ka ladustamiseks. Veeldamiseks jahutatakse gaas kondensatsioonitemperatuurini (-161,5 ° C), mille tulemusena muutub see vedelikuks. Sellises jahutatud kujul transporditakse. Peamised veeldatud maagaasi tootjad on Katar, Indoneesia, Malaisia, Austraalia ja Nigeeria.
Väljavaade ja trendid
Tänu oma keskkonnasõbralikkusele ning tehnoloogia ja tehnoloogia pidevale täiustamisele nii gaasi tootmisel kui ka kasutamisel on see kütuseliik muutumas üha populaarsemaks. Näiteks BP prognoosib, et nõudlus gaasi järele ületab muud fossiilkütused.
Kasvav nõudlus gaasi järele viib uute, sageli ebatavaliste gaasiallikate otsimiseni. Need allikad võivad olla:
- Söekihigaas
- Põlevkivigaasi
- Gaasihüdraadid
♦ Söekihigaas kaevandamine algas alles 1980. aastate lõpus. Seda tehti esmakordselt USA-s, kus seda tüüpi kaevandamise äriline teostatavus on tõestatud. Venemaal alustas Gazprom selle meetodi katsetamist 2003. aastal, kui alustas Kuzbassis kivisöekihi metaani proovitootmist. Gaasi tootmine söeõmblustest toimub ka teistes riikides - Austraalias, Kanadas ja Hiinas.
♦ Põlevkivigaasi. Möödunud kümnendil USA-s toimunud põlevkivirevolutsioon gaasitootmises on olnud perioodiliste väljaannete esikülgedel. Horisontaalse puurimistehnoloogia areng on võimaldanud madala läbilaskvusega põlevkivist gaasi ammutada kogustes, mis tasuvad ära selle kaevandamise kulud. Põlevkivigaasi tootmise kiire arengu fenomen Ameerika Ühendriikides tõukab teisi riike seda suunda arendama. Lisaks USA-le käib aktiivne töö kildagaasi kaevandamisel Kanadas. Hiinal on märkimisväärne potentsiaal ka suuremahulise põlevkivigaasi tootmise arendamiseks.
♦ Gaasihüdraadid. Märkimisväärne osa maagaasist on kristallilises olekus nn gaasihüdraatide (metaanhüdraatide) kujul. Ookeanides ja mandrite igikeltsa tsoonides on suured gaasihüdraatide varud. Hinnangulised gaasihüdraadivarud ületavad praegu nafta, kivisöe ja tavapärase gaasi kombineeritud varusid. Jaapanis, USA-s ja mõnes teises riigis tegeletakse intensiivselt majanduslikult tasuvate gaasihüdraatide kaevandamise tehnoloogiate väljatöötamisega. Jaapan pöörab sellele teemale erilist tähelepanu, olles ilma traditsioonilistest gaasivarudest ja sunnitud ostma seda tüüpi ressursse ülikõrgete hindadega.
Maagaasil kütusena ja keemiliste elementide allikana on suur tulevik. Pikemas perspektiivis peetakse seda peamiseks kütuseliigiks, mida hakatakse kasutama maailma energia üleminekul puhtamatele taastuvatele ressurssidele.
