Mješavina plinova nastala u utrobi zemlje tijekom anaerobne razgradnje organske tvari.
Prirodni gas odnosi se na minerale. Često je popratni plin u proizvodnji nafte. Prirodni plin u ležišnim uvjetima (uvjetima pojavljivanja u zemljinoj unutrašnjosti) nalazi se u plinovitom stanju u obliku zasebnih nakupina (plinskih naslaga) ili u obliku plinske kape naftnih i plinskih polja – slobodni je plin, odn. u otopljenom stanju u nafti ili vodi (u ležišnim uvjetima), a u standardnim uvjetima (0,101325 MPa i 20 °C) - samo u plinovitom stanju. Prirodni plin može biti i u obliku plinskih hidrata.
Kemijski sastav
Glavni dio prirodnog plina je metan (CH4) - do 98%. Prirodni plin može sadržavati i teže ugljikovodike: etan (C2H6),
propan (C3H8),
butan (C4H10)
Homolozi metana, kao i druge neugljikovodične tvari: vodik (H2),
vodikov sulfid (H2S),
ugljikov dioksid (CO2),
dušik (N2),
helij (He).
Prirodni plin je bez boje i mirisa. Da bi se curenje moglo detektirati mirisom, u plin se dodaje mala količina merkaptana koji imaju jak neugodan miris.
Fizička svojstva
Približne fizičke karakteristike:
Gustoća: = 0,7 kg/m (suho plinovito) ili 400 kg/m (tekuće).
Temperatura paljenja: t = 650 °C.
Kalorična vrijednost: 16 – 35 MJ/m (za plinovite).
oktanski broj kada se koristi na motorima s unutarnjim izgaranjem: 120 - 130.
Polja prirodnog plina
Metan i neki drugi ugljikovodici široko su rasprostranjeni u svemiru. Metan je treći najzastupljeniji plin u svemiru, nakon vodika i helija. U obliku metanskog leda uključen je u strukturu mnogih planeta i asteroida udaljenih od Sunca, no takve se nakupine obično ne klasificiraju kao naslage prirodnog plina i još nisu pronađene. praktična aplikacija. Značajna količina ugljikovodika prisutna je u Zemljinom plaštu, ali oni također nisu od interesa.
Ogromne naslage prirodnog plina koncentrirane su u sedimentnoj ljusci zemljine kore. Prema teoriji biogenog podrijetla nafte, nastaju kao rezultat raspadanja ostataka živih organizama. Vjeruje se da prirodni plin proizvodi visoke temperature a pritisci od ulja. U skladu s tim je i činjenica da su plinska polja često dublja od naftnih.
Ogromne rezerve prirodnog plina posjeduju Rusija (polje Urengoyskoye), SAD, Kanada. Od ostalih europskih zemalja vrijedna je pažnje Norveška, ali su njene rezerve male. Među bivšim republikama Sovjetski Savez Turkmenistan posjeduje velike rezerve plina, kao i Kazahstan (polje Karachaganak)
U drugoj polovici 20. stoljeća na Sveučilištu u I. M. Gubkin otkrio je hidrate prirodnog plina (ili metan hidrate). Kasnije se pokazalo da su rezerve prirodnog plina u ovoj državi ogromne. Nalaze se kako pod zemljom, tako iu blagoj depresiji ispod morskog dna.
Vađenje i transport
Prirodni plin nalazi se u zemlji na dubinama od 1000 metara do nekoliko kilometara. Super duboki bunar u blizini grada Novi Urengoj primio dotok plina s dubine veće od 6000 metara. U crijevima se plin nalazi u mikroskopskim šupljinama koje se nazivaju pore. Pore su međusobno povezane mikroskopskim kanalima - pukotinama, kroz te kanale dolazi plin iz pora s visokotlačni u pore nižeg tlaka dok ne bude u bušotini. Kretanje plina u ležištu podliježe određenim zakonima. Plin se vadi iz utrobe zemlje pomoću bušotina. Bunare pokušajte postaviti ravnomjerno po cijelom polju. To se radi za ravnomjeran pad ležišnog tlaka u ležištu. U protivnom moguća su strujanja plina između područja polja, kao i prijevremeno plavljenje ležišta.
Plin izlazi iz crijeva zbog činjenice da je u rezervoaru pod tlakom višestruko većim od atmosferskog. Dakle, pokretačka sila je razlika tlaka između spremnika i sabirnog sustava.
U 2005. godini proizvodnja prirodnog plina u Rusiji iznosila je 548 milijardi m3. Domaći potrošači opskrbljeni su s 307 milijardi m3 preko 220 područnih plinskih distribucijskih organizacija. U Rusiji postoje 24 skladišta prirodnog plina. Duljina ruskih magistralnih plinovoda je 155 000 km.
Priprema prirodnog plina za transport
Plin koji dolazi iz bušotina mora se pripremiti za transport do krajnjeg korisnika - kemijske tvornice, kotlovnice, gradske plinske mreže. Potreba za pripremom plina uzrokovana je prisutnošću u njemu, osim ciljnih komponenti (različite komponente su ciljane za različite potrošače), nečistoća koje uzrokuju poteškoće tijekom transporta ili uporabe. Dakle, pare vode sadržane u plinu, pod određenim uvjetima, mogu formirati hidrate ili se, kondenzirajući, akumulirati na različitim mjestima (na primjer, zavoj u cjevovodu), ometajući kretanje plina; vodikov sulfid je vrlo korozivan plinska oprema(cijevi, spremnici izmjenjivača topline itd.).
Plin se priprema prema raznim shemama. Prema jednom od njih, u neposrednoj blizini polja gradi se kompleksna jedinica za obradu plina (CGTP), gdje se plin čisti i suši. Takva je shema implementirana na polju Urengoyskoye.
Ako plin sadrži veliku količinu helija ili vodikovog sulfida, tada se plin tretira u postrojenju za preradu plina, gdje se izoliraju helij i sumpor. Ova shema je implementirana, na primjer, na polju Astrakhan.
Prijevoz prirodnog plina
Trenutno je glavni način transporta cjevovod. Plin pod pritiskom od 75 atmosfera kreće se kroz cijevi promjera do 1,4 metra. Dok se plin kreće kroz cjevovod, on gubi energiju, svladavajući sile trenja kako između plina i stijenke cijevi tako i između slojeva plina. Stoga je u određenim intervalima potrebno graditi kompresorske stanice (CS), gdje se plin komprimira na 75 atm. Izgradnja i održavanje plinovoda je vrlo skupo, ali ipak najviše jeftin način transport plina i nafte.
Osim cjevovodnog transporta koriste se posebni tankeri - brodovi za prijevoz plina. Riječ je o specijalnim brodovima na kojima se plin prevozi u ukapljenom stanju pod određenim termobaričkim uvjetima. Dakle, za transport plina na ovaj način potrebno je protegnuti plinovod do mora, izgraditi postrojenje za ukapljeni plin, luku za tankere, te same tankere na obali. Ova vrsta transporta smatra se ekonomski opravdanom kada je udaljenost potrošača ukapljenog plina veća od 3000 km.
Godine 2004. međunarodna opskrba plinom kroz cjevovode iznosila je 502 milijarde m3, ukapljeni plin - 178 milijardi m3.
Postoje i drugi projekti transporta plina, na primjer, korištenjem zračnih brodova ili u stanju plinskog hidrata, ali ti projekti nisu dobili široku primjenu iz različitih razloga.
Primjena
Prirodni plin naširoko se koristi u kemijskoj industriji kao sirovina. Koristi se i kao pogonsko gorivo, za grijanje stambenih zgrada, gorivo za automobile, elektrane itd.
Deset najvećih proizvođača plina
Početkom 2007. Rusija je pokrenula proces stvaranja plinskog kartela po uzoru na OPEC. Ovo pitanje bilo je ključna tema razgovora Vladimira Putina s kraljem Saudijske Arabije i katarskim emirom.
vidi također
Ulje
Močvarni gas
Hidrati prirodnog plina
Bilješke
Prirodni plin je mineralno bogatstvo. Plin, poput nafte i ugljena,
nastala u dubini zemlje od organske tvari životinjskog podrijetla
(odnosno naslage dugovječnih organizama) pod utjecajem visokih tlakova i
temperature.
U takve su upali živi organizmi koji su umrli i potonuli na morsko dno
uvjetima u kojima se ne bi mogle razgraditi uslijed oksidacije (uostalom, na moru
na dnu nema zraka i kisika), niti ih uništavaju mikrobi (jednostavno ih nije bilo).
Naslage ovih organizama formirale su muljevite sedimente. Kao rezultat
geološkim pokretima ti su sedimenti prodrli u velike dubine. Tamo ispod
utjecaj tlaka i visoke temperature milijunima godina
proces kojim se ugljik sadržan u sedimentima pretvara u spojeve,
nazivaju ugljikovodici. Ime su dobili jer su
molekule se sastoje od ugljika i vodika. Ugljikovodici s velikim molekulama
(visoko molekularne težine) - to su tekuće tvari, od njih je nastalo ulje. A
ugljikovodici niske molekulske mase (koji imaju male molekule) su plinovi. Oni-
i formirao prirodni plin. Ali samo je plin nastao pod utjecajem više
višim temperaturama i pritiscima od ulja.
Zato naftna polja uvijek sadrže prirodni plin.
Tijekom vremena te su se naslage spustile duboko - bile su prekrivene slojevima sedimentnih stijena.
Prirodni plin nije homogena tvar. Sastoji se od mješavine plinova.
Glavninu prirodnog plina (98%) čini plin metan. Osim metana,
prirodni plin sadrži etan, propan, butan i neke
neugljikovodične tvari - vodik, dušik, ugljikov dioksid, sumporovodik.
Prirodni plin nalazi se u tlu na dubini od 1 do nekoliko kilometara. U
U utrobi zemlje plin se nalazi u mikroskopskim šupljinama - porama. pore
međusobno povezani mikroskopskim kanalima – pukotinama. Prema ovima
kanala, plin teče iz pora s visokim tlakom u pore s nižim
pritisak.
Plin se vadi iz utrobe zemlje pomoću bušotina. Plin izlazi iz podzemlja kroz
bušotine prema van zbog činjenice da je ležište pod pritiskom, više puta
prekoračenje atmosferskog. Dakle, pokretačka snaga proizvodnje plina iz
dubina je razlika tlaka između spremnika i sabirnog sustava.
Trenutno se prirodni plin naširoko koristi u industriji goriva i energije te kemijskoj industriji.
Prirodni plin naširoko se koristi kao jeftino gorivo u stambenim i komercijalnim objektima stambene zgrade za grijanje, grijanje vode i kuhanje. Koristi se kao gorivo za automobile, kotlovnice, termoelektrane. Ovo je jedan od najbolji pogledi gorivo za domaće i industrijske potrebe. Vrijednost prirodnog plina kao
goriva također leži u činjenici da je to ekološki prihvatljivo mineralno gorivo. Kada se sagorijeva, proizvodi se mnogo manje štetnih tvari u usporedbi s drugim vrstama goriva. Stoga je prirodni plin jedan od glavnih izvora energije u ljudskim aktivnostima.
U kemijskoj industriji prirodni se plin koristi kao sirovina za proizvodnju raznih organskih tvari, poput plastike, gume, alkohola i organskih kiselina. Korištenje prirodnog plina pomoglo je sintetizirati mnoge kemijske tvari koji ne postoje u prirodi, poput polietilena.
U početku ljudi nisu bili svjesni korisna svojstva plin. U proizvodnji nafte često je to prateći plin. Takav popratni plin se jednostavno spaljivao na mjestu proizvodnje. U to je vrijeme bilo neisplativo transportirati i prodavati prirodni plin, no s vremenom je učinkovite metode transport prirodnog plina do potrošača, od kojih je glavni plinovod. Ovom metodom plin iz bušotina, prethodno pročišćen, ulazi u cijevi pod ogromnim pritiskom - 75 atmosfera. Osim toga, koristi se metoda prijevoza ukapljenog plina u posebnim tankerima - nosačima plina. Ukapljeni plin je sigurniji za transport i skladištenje od komprimiranog plina.
I spaljivanje prirodnog plina u nizu država je zabranjeno zakonom, ali u nekim zemljama se i danas prakticira ...
A jeste li znali da...
Čisti prirodni plin je bez boje i mirisa. Kako bi se mirisom moglo utvrditi curenje kućnog plina, dodaje mu se mala količina tvari jakog neugodnog mirisa. Najčešće se u tu svrhu koristi etil merkaptan.
Čovječanstvo već dugo zna za postojanje prirodnog plina. Prema najkonzervativnijim procjenama, prirodni plin u Kini se koristio za grijanje i rasvjetu još u 4. stoljeću pr. Za njegovo dobivanje izbušene su bušotine, a cjevovodi su izrađeni od bambusa. Osim toga, dugo vremena je svijetli plamen koji ne ostavlja pepeo bio predmet mističnog i religioznog kulta kod nekih naroda. Na primjer, na poluotoku Absheron (moderno područje Azerbajdžana) u 7. stoljeću podignut je hram obožavatelja vatre Ateshgah, u kojem su se službe održavale do 19. stoljeća.
Samu riječ "plin" skovao je početkom 17. stoljeća flamanski prirodoslovac Jan Baptist van Helmont kako bi označio "mrtvi zrak" (ugljični dioksid) koji je primio. Helmont je napisao: "Nazvao sam takvu paru plinom, jer se gotovo ne razlikuje od kaosa drevnih." Ali u ovom slučaju imamo posla s jednim od oblika postojanja materije.
Još uvijek nema konsenzusa među znanstvenicima o podrijetlu prirodnog plina. Dva glavna koncepta - biogeni i mineralni - navode različite razloge nastanka minerala ugljikovodika u utrobi Zemlje.
- teorija minerala. Stvaranje minerala u slojevima stijena dio je procesa otplinjavanja Zemlje. Zbog unutarnje dinamike Zemlje, ugljikovodici koji se nalaze na velikim dubinama dižu se u zonu najmanjeg tlaka, stvarajući kao rezultat naslage plina.
- Biogena teorija. Živi organizmi koji su umrli i potonuli na dno vodenih tijela razgradili su se u bezzračnom prostoru. Tonući sve dublje zbog geoloških kretanja, ostaci raspadnute organske tvari pretvarali su se pod utjecajem termobaričkih čimbenika (temperatura i tlak) u ugljikovodične minerale, uključujući i prirodni plin.
Relativno nedavno, skupina znanstvenika s Instituta za probleme nafte i plina Ruske akademije znanosti, predvođena doktorom geoloških i mineraloških znanosti Azarijem Barenbaumom, razvila je novi koncept podrijetla nafte i plina. Prema ovoj teoriji, velike naslage ugljikovodika ne mogu nastati tijekom milijuna godina, kao što se ranije mislilo, već samo tijekom desetljeća.
Prirodni plin može postojati u obliku plinskih naslaga smještenih u slojevima određenih stijena, u obliku plinskih kapa (iznad nafte), kao iu otopljenom ili kristalnom obliku. Prirodni plin može biti i u obliku plinskih hidrata (hidrati prirodnog plina su plinski hidrati ili klatrati – kristalni spojevi nastali pod određenim termobaričkim uvjetima iz vode i plina).
Prirodni plin ima brojne prednosti u odnosu na druga goriva i sirovine:
- trošak vađenja prirodnog plina znatno je niži od ostalih vrsta goriva; produktivnost rada u njegovom vađenju veća je nego u vađenju nafte i ugljena;
- odsutnost ugljičnog monoksida u prirodnim plinovima sprječava mogućnost trovanja ljudi curenjem plina;
- na plinsko grijanje gradovi i mjesta su mnogo manje zagađeni zračni bazen;
- pri radu na prirodnom plinu moguće je automatizirati procese izgaranja, postiže se visoka učinkovitost;
- visoke temperature pri izgaranju (više od 2000°C) i specifična toplina izgaranja omogućuju učinkovito korištenje prirodnog plina kao energetskog i procesnog goriva.
Plin je mlađe gorivo od nafte. Era prirodnog plina, zapravo, započela je otkrićem polja Groningen u Nizozemskoj 1959. godine i naknadnim otkrićem rezervi plina od strane Velike Britanije u južnom bazenu Sjevernog mora sredinom 1960-ih.
Prema IEA, od ranih 70-ih. udio plina u globalnoj energetskoj bilanci porastao je sa 16% na 21% u 2008. Prema BP Statistical Review of World Energy, ovaj udio u razdoblju 2008.-2010. u svijetu je potrošnja energije bila još veća - oko 24%. BP-ova studija Global Energy Outlook 2030 navodi da će prirodni plin biti najbrže rastuće gorivo u sljedećih 25 godina. Istodobno, stručnjaci Međunarodne agencije za energiju vjeruju da će udio plina u globalnoj energetskoj bilanci porasti s 21% na 25% do 2035. godine, plin će postati drugi energent nakon nafte, istiskujući ugljen na treće mjesto.
Kemijski sastav
Kemijski sastav prirodnog plina prilično je jednostavan. Glavni dio ove vrste plina je metan (CH4) - najjednostavniji ugljikovodik (organski spoj koji se sastoji od atoma ugljika i vodika), njegov udio prelazi 92%.
Ovisno o sadržaju metana, razlikuju se dvije glavne skupine prirodnog plina:
- Prirodni plin grupe H(H-plin, tj. visokokalorični plin) zbog visokog udjela metana (od 87% do 99%) je najkvalitetniji. Ruski prirodni plin pripada skupini H i ima visoku kaloričnu vrijednost. Zbog visokog udjela metana (~98%) najkvalitetniji je prirodni plin na svijetu.
- Prirodni plin grupe L(L-gas, tj. niskokalorični plin) je prirodni plin s nižim udjelom metana - od 80% do 87%. Ako nisu ispunjeni zahtjevi kvalitete (11,1 kWh/m3), tada se plin često ne može isporučiti izravno do krajnjeg korisnika bez dodatne obrade.
Osim metana, prirodni plin može sadržavati i teže ugljikovodike, homologe metana: etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) i neke neugljikovodične nečistoće. Pritom je važno da sastav prirodnog plina nije konstantan i varira od polja do polja.
Fizička svojstva
Približne fizičke karakteristike (ovisno o sastavu):
- Gustoća: od 0,7 do 1,0 kg/m3 (suho plinovito, u normalnim uvjetima) ili 400 kg/m3 (tekuće).
- Temperatura paljenja: t = 650°C.
- Toplina izgaranja jednog m3 prirodnog plina u plinovitom stanju pri n.c.: 28-46 MJ, odnosno 6,7-11,0 Mcal.
- Oktanski broj kada se koristi u motorima s unutarnjim izgaranjem: 120-130.
- Lakši je od zraka 1,8 puta, stoga se, kada curi, ne skuplja u nizinama, već se diže.
Primjena
Posjedujući takve prednosti u odnosu na druge nositelje energije kao što su, na primjer, učinkovitost i prihvatljivost za okoliš, prirodni plin stječe sve veću vrijednost u industriji i kućanstvima.
Prirodni plin kao fosilni energent uglavnom se koristi za grijanje stambenih i industrijskih prostora, kuhanje, proizvodnju električne energije, au industrijskom sektoru za proizvodnju topline.
Prirodni plin se u maloj mjeri koristi kao motorno gorivo. Zbog rasta cijena benzina za posljednjih godina a mjesecima se povećao broj privatnih vozila pretvorenih u plinske motore. Osim toga, kamioni i autobusi se opremaju za pogon prirodnim plinom. Uz čimbenik cijene, važan argument u korist prirodnog plina je niža razina emisije štetnih tvari u atmosferu.
20 najvećih svjetskih zemalja po dokazanim rezervama plina (prema rezultatima iz 2010.)
| Zemlja | Dionice (trilijuna kubičnih metara) | Globalni udio (%) | |
| 1 | RF | 44,76 | 23,9 |
| 2 | Iran | 29,61 | 15,8 |
| 3 | Katar | 25,32 | 13,5 |
| 4 | Turkmenistan | 8,03 | 4,3 |
| 5 | Saudijska Arabija | 8,01 | 4,3 |
| 6 | SAD | 7,71 | 4,1 |
| 7 | UAE | 6,43 | 3,4 |
| 8 | Venezuela | 5,45 | 2,9 |
| 9 | Nigerija | 5,29 | 2,8 |
| 10 | Alžir | 4,50 | 2,4 |
| 11 | Irak | 3,16 | 1,7 |
| 12 | Indonezija | 3,06 | 1,6 |
| 13 | Australija | 2,92 | 1,6 |
| 14 | Kina | 2,80 | 1,5 |
| 15 | Malezija | 2,39 | 1,3 |
| 16 | Egipat | 2,21 | 1,2 |
| 17 | Norveška | 2,04 | 1,1 |
| 18 | Kazahstan | 1,84 | 1 |
| 19 | Kuvajt | 1,78 | 1 |
| 20 | Kanada | 1,72 | 0,9 |
Izvor
Top 20 zemalja u svijetu po potrošnji plina (prema rezultatima 2010.)
| Zemlja | Potrošnja (milijardi kubičnih metara) | Globalni udio (%) | |
| 1 | SAD | 683,4 | 21,7 |
| 2 | RF | 414,1 | 13 |
| 3 | Iran | 136,9 | 4,3 |
| 4 | Kina | 109,0 | 3,4 |
| 5 | Japan | 94,5 | 3 |
| 6 | Velika Britanija | 93,8 | 3 |
| 7 | Kanada | 93,8 | 3 |
| 8 | Saudijska Arabija | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Njemačka | 81,3 | 2,6 |
| 10 | Italija | 76,1 | 2,4 |
| 11 | Meksiko | 68,9 | 2,2 |
| 12 | Indija | 61,9 | 1,9 |
| 13 | UAE | 60,5 | 1,9 |
| 14 | Ukrajina | 52,1 | 1,6 |
| 15 | Francuska | 46,9 | 1,5 |
| 16 | Uzbekistan | 45,5 | 1,4 |
| 17 | Egipat | 45,1 | 1,4 |
| 18 | Tajland | 45,1 | 1,4 |
| 19 | Nizozemska | 43,6 | 1,4 |
| 20 | Argentina | 43,3 | 1,4 |
Izvor: BP Statistical Review of World Energy 2011
20 vodećih zemalja u svijetu po proizvodnji plina (prema rezultatima 2010.)
| Zemlja | Rudarstvo (milijarda kubičnih metara) | Globalni udio (%) | |
| 1 | SAD | 611 | 19,3 |
| 2 | Rusija | 588,9 | 18,4 |
| 3 | Kanada | 159,8 | 5 |
| 4 | Iran | 138,5 | 4,3 |
| 5 | Katar | 116,7 | 3,6 |
| 6 | Norveška | 106,4 | 3,3 |
| 7 | Kina | 96,8 | 3 |
| 8 | Saudijska Arabija | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Indonezija | 82 | 2,6 |
| 10 | Alžir | 80,4 | 2,5 |
| 11 | Nizozemska | 70,5 | 2,2 |
| 12 | Malezija | 66,5 | 2,1 |
| 13 | Egipat | 61,3 | 1,9 |
| 14 | Uzbekistan | 59,1 | 1,8 |
| 15 | Velika Britanija | 57,1 | 1,8 |
| 16 | Meksiko | 55,3 | 1,7 |
| 17 | UAE | 51 | 1,6 |
| 18 | Indija | 50,9 | 1,6 |
| 19 | Australija | 50,4 | 1,6 |
| 20 | Trinidad i Tobago | 42,4 | 1,3 |
Izvor: BP Statistical Review of World Energy 2011
Tekuće i plinovito. Gotovo svaka tekućina može steći svaki od preostala dva. Mnoge krute tvari, kada se rastale, ispare ili spale, mogu obnoviti sadržaj zraka. Ali ne može svaki plin postati sastavni dio čvrstih materijala ili tekućina. znan različiti tipovi plinovi koji se međusobno razlikuju po svojstvima, podrijetlu i značajkama primjene.
Definicija i svojstva
Plin je tvar koju karakterizira odsutnost ili minimalna vrijednost međumolekularnih veza, kao i aktivna pokretljivost čestica. Glavna svojstva koja imaju sve vrste plinova:
- Fluidnost, deformabilnost, hlapljivost, težnja za najvećim volumenom, reakcija atoma i molekula na pad ili porast temperature, koja se očituje promjenom intenziteta njihova kretanja.
- Postoje na temperaturi pri kojoj povećanje tlaka ne dovodi do prijelaza u tekuće stanje.
- Lako se komprimira, smanjuje volumen. To pojednostavljuje transport i korištenje.
- Većina se ukapljuje kompresijom unutar određenih granica tlaka i kritičnih toplinskih vrijednosti.
Zbog istraživačke nedostupnosti, opisuju se pomoću sljedećih osnovnih parametara: temperatura, tlak, volumen, molarna masa.
Klasifikacija polja
U prirodno okruženje sve vrste plinova nalaze se u zraku, zemlji i vodi.
- Komponente zraka: kisik, dušik, ugljikov dioksid, argon, dušikov oksid s primjesama neona, kriptona, vodika, metana.
- U Zemljina kora dušik, vodik, metan i drugi ugljikovodici, ugljični dioksid, sumporni oksid i drugi su u plinovitom i tekućem stanju. Također postoje naslage plina u čvrstoj frakciji pomiješanoj s vodenim slojevima pri tlaku od oko 250 atm. na relativno niskim temperaturama (do 20˚S).
- U rezervoarima se nalaze topljivi plinovi - klorovodik, amonijak i slabo topljivi plinovi - kisik, dušik, vodik, ugljični dioksid itd.
Prirodni rezervati daleko premašuju mogući broj umjetno stvorenih.
Klasifikacija zapaljivosti
Sve vrste plinova, ovisno o karakteristikama ponašanja u procesima paljenja i izgaranja, dijele se na oksidante, inertne i zapaljive.
- Oksidirajuća sredstva pospješuju gorenje i potpomažu gorenje, ali sama ne izgaraju: zrak, kisik, fluor, klor, dušikov oksid i dioksid.
- Inertni ne sudjeluju u izgaranju, ali nastoje istisnuti kisik i utjecati na smanjenje intenziteta procesa: helij, neon, ksenon, dušik, argon,
- Zapaljive tvari se zapale ili eksplodiraju u kombinaciji s kisikom: metan, amonijak, vodik, acetilen, propan, butan, etan, etilen. Većinu njih karakterizira izgaranje samo u uvjetima određenog sastava plinske smjese. Zbog ovog svojstva plin je vrsta goriva, daleko najzastupljenija. U tom svojstvu koriste se metan, propan, butan.
Ugljični dioksid i njegova uloga
Jedan je od najčešćih plinova u atmosferi (0,04%). Na normalna temperatura a atmosferski tlak ima gustoću 1,98 kg/m 3 . Može biti u krutom ili tekućem stanju. Čvrsta faza se javlja kod negativne brojke topline i stalnog atmosferskog tlaka, naziva se "suhi led". Tekuća faza CO 2 moguća je s povećanjem tlaka. Ovo imanje se koristi za skladištenje, transport i tehnološke primjene. Sublimacija (prijelaz u plinovito stanje iz krutog, bez srednje tekuće faze) moguća je na -77 - -79˚S. Topljivost u vodi u omjeru 1:1 ostvaruje se pri t=14-16˚S.
Vrste ugljičnog dioksida razlikuju se prema podrijetlu:
- Otpadni proizvodi biljaka i životinja, emisije iz vulkana, emisije plinova iz utrobe zemlje, isparavanje s površine vodenih tijela.
- Rezultati ljudskih aktivnosti, uključujući emisije nastale izgaranjem svih vrsta goriva.
Kao korisna tvar koristi se:
- u aparatima za gašenje požara ugljičnim dioksidom.
- U cilindrima za elektrolučno zavarivanje u prikladnom CO 2 okruženju.
- U prehrambenoj industriji kao konzervans i za karbonizaciju vode.
- Kao rashladno sredstvo za privremeno hlađenje.
- u kemijskoj industriji.
- u metalurgiji.
Budući da je neizostavan sastavni dio života planeta, čovjeka, rada strojeva i cijelih tvornica, akumulira se u donjim i gornjim slojevima atmosfere, usporava oslobađanje topline i stvara "efekt staklenika".
i njegovu ulogu
Među tvarima prirodnog podrijetla i tehnološke namjene postoje one koje imaju visok stupanj zapaljivosti i kalorične vrijednosti. Za skladištenje, transport i korištenje koriste se sljedeće vrste ukapljenog plina: metan, propan, butan, kao i smjese propan-butan.
Butan (C 4 H 10) i propan su komponente naftni plinovi. Prvi se ukapljuje na -1 - -0,5˚S. Prijevoz i uporaba u mraznom vremenu čistog butana ne provodi se zbog njegovog smrzavanja. Temperatura ukapljivanja za propan (C 3 H 8) -41 - -42˚C, kritični tlak - 4,27 MPa.
Metan (CH 4) – glavna komponenta Vrste izvora plina – nalazišta nafte, produkti biogenih procesa. Ukapljivanje se događa postupnim sabijanjem i smanjenjem topline na -160 - -161˚S. U svakoj fazi, komprimira se 5-10 puta.
Ukapljivanje se provodi u posebnim postrojenjima. Propan, butan, kao i njihove mješavine za kućnu i industrijsku uporabu proizvode se zasebno. Metan se koristi u industriji i kao gorivo za transport. Potonji se također može izdati u komprimiranom obliku.
Komprimirani plin i njegova uloga
U U zadnje vrijeme komprimirani prirodni plin postao je popularan. Ako se za propan i butan koristi samo ukapljivanje, tada se metan može proizvoditi i u ukapljenom i u komprimiranom stanju. Plin u cilindrima pod visokim tlakom od 20 MPa ima niz prednosti u odnosu na poznati ukapljeni plin.
- Visoka stopa isparavanja, uključujući negativne temperature zraka, odsutnost negativnih akumulacijskih pojava.
- Niža razina toksičnosti.
- Potpuno izgaranje, visoka učinkovitost, bez negativnog utjecaja na opremu i atmosferu.
Sve se više koristi ne samo za kamione, već i za automobili, kao i za kotlovsku opremu.
Plin je neupadljiva, ali nezamjenjiva tvar za ljudski život. Visoka ogrjevna vrijednost nekih od njih opravdava široku upotrebu različitih komponenti prirodnog plina kao goriva za industriju i promet.
Prirodni plin, na koji smo svi tako navikli u našim kuhinjama, blizak je rođak nafte. Sastoji se najvećim dijelom od metana s primjesama težih ugljikovodika (etan, propan, butan). U prirodnim uvjetima također često sadrži nečistoće drugih plinova (helij, dušik, sumporovodik, ugljikov dioksid).
Tipični sastav prirodnog plina:
ugljikovodici:
- Metan - 70-98%
- Etan - 1-10%
- Propan - do 5%
- Butan - do 2%
- Pentan - do 1%
- Heksan - do 0,5%
nečistoće:
- Dušik - do 15%
- Helij - do 5%
- Ugljični dioksid - do 1%
- Vodikov sulfid - manje od 0,1%
Prirodni plin izuzetno je rasprostranjen u utrobi zemlje. Može se naći u debljini zemljine kore na dubini od nekoliko centimetara do 8 kilometara. Kao i nafta, prirodni plin u procesu migracije u zemljinoj kori pada u trapove (propusne slojeve ograničene nepropusnom stijenskom masom), pri čemu nastaju plinska polja.
Pet najvećih plinskih polja u Rusiji:
- Urengoj (plin)
- Yamburgskoye (kondenzat nafte i plina)
- Bovanenkovo (kondenzat nafte i plina)
- Shtokmanovskoye (plinski kondenzat)
- Lenjingrad (plin)
Prirodni (ugljikovodik) plin čest je pratilac naftnih polja. Obično se nalazi u nafti u otopljenom obliku, au nekim slučajevima nakuplja se u gornjem dijelu naslaga, tvoreći takozvanu plinsku kapu. Dugo vremena je plin koji se oslobađa tijekom proizvodnje nafte, zvan prateći plin, bio nepoželjna komponenta procesa ekstrakcije. Najčešće se jednostavno spaljivao u bakljama.
Tek u posljednjih nekoliko desetljeća čovječanstvo je naučilo u potpunosti iskoristiti sve prednosti prirodnog plina. Toliki zastoj u razvoju ove iznimno vrijedne vrste goriva najvećim je dijelom posljedica činjenice da transport plina i njegova uporaba u industriji i svakodnevnom životu zahtijeva prilično visok tehničko-tehnološki stupanj razvoja. Osim toga, prirodni plin, kada se pomiješa sa zrakom, stvara eksplozivnu smjesu, što zahtijeva povećane mjere sigurnosti pri njegovoj uporabi.
Primjena plina
Neki pokušaji korištenja plina učinjeni su još u 19. stoljeću. Svjetleći plin, kako su ga tada zvali, služio je kao izvor osvjetljenja. Razvoj plinskih polja u to vrijeme još nije bio proveden, a plin proizveden zajedno s naftom koristio se za rasvjetu. Stoga se takav plin često naziva naftom. Takav naftni plin, na primjer, dugo je osvjetljavao Kazan. Također je korišten za osvjetljavanje Sankt Peterburga i Moskve.
U današnje vrijeme plin igra sve značajniju ulogu u svjetskom energetskom sektoru. Raspon njegove primjene je vrlo širok. Koristi se u industriji, kod kuće, u kotlovnicama, termoelektranama, kao motorno gorivo za automobile i kao sirovina u kemijskoj industriji.
Plin se smatra relativno čistim gorivom. Prilikom izgaranja plina nastaju samo ugljikov dioksid i voda. Istodobno, emisije ugljičnog dioksida gotovo su dva puta manje nego kod izgaranja ugljena i 1,3 puta manje nego kod izgaranja nafte. Da ne spominjemo činjenicu da pri sagorijevanju nafte i ugljena ostaju čađa i pepeo. Zbog činjenice da je plin od svih fosilnih goriva ekološki najprihvatljivija vrsta, on zauzima dominantno mjesto u energetici modernih velegradova.
Kako se proizvodi plin
Kao i nafta, prirodni plin se vadi pomoću bušotina, koje su ravnomjerno raspoređene po cijelom području plinskog polja. Do proizvodnje dolazi zbog razlike tlakova u plinonosnom ležištu i na površini. Pod djelovanjem ležišnog tlaka plin se potiskuje kroz bušotine na površinu, gdje ulazi u sabirni sustav. Nadalje, plin se dovodi u složeno postrojenje za obradu plina, gdje se pročišćava od nečistoća. Ako postoji mala količina nečistoća u proizvedenom plinu, tada se može odmah poslati u postrojenje za preradu plina, zaobilazeći jedinicu za složenu obradu.
Kako se plin transportira
Plin se transportira uglavnom cjevovodima. Glavne količine plina transportiraju se magistralnim plinovodima, gdje tlak plina može doseći 118 atm. Potrošači dobivaju plin distribucijskim i unutarkućnim plinovodima. Prvo, plin prolazi kroz stanicu za distribuciju plina, gdje se njegov tlak smanjuje na 12 atm. Zatim se preko plinovoda dovodi do plinskih kontrolnih točaka, gdje se njegov tlak ponovno snižava, ovaj put na 0,3 atm. Nakon toga, kroz unutarkućne plinovode, plin ulazi u našu kuhinju.
Sva ova ogromna infrastruktura za distribuciju plina je slika doista velikih razmjera. Stotine i stotine tisuća kilometara plinovoda koji su zapleli gotovo cijeli teritorij Rusije. Ako se sva ta mreža plinovoda razvuče u jednu liniju, tada će njegova duljina biti dovoljna da stigne od Zemlje do Mjeseca i natrag. A ovo je samo plinski transportni sustav Rusije. Ako govorimo o cjelokupnoj globalnoj infrastrukturi za transport plina, onda ćemo govoriti o milijunima kilometara cjevovoda.
Budući da prirodni plin nema ni miris ni boju, kako bi se moglo brzo otkriti curenje plina, umjetno mu se daje neugodan miris. Taj se proces naziva odorizacija i odvija se na plinskim distribucijskim postajama. Spojevi koji sadrže sumpor, kao što je etantiol (EtSH), obično se koriste kao mirisi, odnosno tvari neugodnog mirisa.
Potrošnja plina je sezonska. Zimi se njegova potrošnja povećava, a ljeti smanjuje. Kako bi se izgladile sezonske fluktuacije u potrošnji plina, u blizini velikih industrijskih središta grade se podzemna skladišta plina (UGS). To mogu biti iscrpljena plinska polja prilagođena za skladištenje plina ili umjetno stvorene podzemne slane špilje. Ljeti se višak transportiranog plina šalje u podzemna skladišta, a zimi, naprotiv, mogući nedostatak kapaciteta sustav cjevovoda kompenzirati preuzimanjem plina iz skladišta.
U svjetskoj praksi, pored plinovoda, prirodni plin se često transportira u ukapljenom obliku pomoću posebnih plovila - plinonosaca (metanozera). U ukapljenom obliku, volumen prirodnog plina smanjen je za 600 puta, što je pogodno ne samo za transport, već i za skladištenje. Za ukapljivanje, plin se hladi na temperaturu kondenzacije (-161,5 ° C), zbog čega se pretvara u tekućinu. U tako ohlađenom obliku se transportira. Glavni proizvođači ukapljenog prirodnog plina su Katar, Indonezija, Malezija, Australija i Nigerija.
Izgledi i trendovi
Zbog svoje ekološke prihvatljivosti i stalnog poboljšanja tehnologije i tehnologije, kako u proizvodnji tako iu korištenju plina, ova vrsta goriva postaje sve popularnija. BP, na primjer, predviđa da će potražnja za plinom nadmašiti ostala fosilna goriva.
Rastuća potražnja za plinom dovodi do potrage za novim, često nekonvencionalnim, izvorima plina. Ti izvori mogu biti:
- Plin iz ležišta ugljena
- Plin iz škriljca
- Plinski hidrati
♦ Plin iz ležišta ugljena rudarenje je počelo tek krajem 1980-ih. To je prvi put učinjeno u SAD-u, gdje je dokazana komercijalna isplativost ove vrste rudarenja. U Rusiji je Gazprom ovu metodu počeo testirati 2003. godine, kada je započeo s probnom proizvodnjom metana iz ležišta ugljena u Kuzbasu. Proizvodnja plina iz slojeva ugljena također se provodi u drugim zemljama - Australiji, Kanadi i Kini.
♦ Plin iz škriljca. Revolucija iz škriljevca u proizvodnji plina koja se dogodila u Sjedinjenim Državama u proteklom desetljeću bila je na naslovnicama časopisa. Razvoj tehnologije horizontalnog bušenja omogućio je proizvodnju plina iz niskopropusnog škriljevca u količinama koje vraćaju troškove njegovog vađenja. Fenomen brzog razvoja proizvodnje plina iz škriljevca u Sjedinjenim Američkim Državama potiče druge zemlje na razvoj ovog smjera. Osim Sjedinjenih Država, aktivni radovi na vađenju plina iz škriljevca provode se u Kanadi. Kina također ima značajan potencijal za razvoj velike proizvodnje plina iz škriljevca.
♦ Plinski hidrati. Značajan dio prirodnog plina je u kristalnom stanju u obliku tzv. plinskih hidrata (metan hidrati). Velike rezerve plinskih hidrata postoje u oceanima iu zonama permafrosta kontinenata. Procijenjene rezerve plinskih hidrata trenutno premašuju kombinirane rezerve nafte, ugljena i konvencionalnog plina. U Japanu, SAD-u i nekim drugim zemljama intenzivno se radi na razvoju ekonomski isplativih tehnologija za ekstrakciju plinskih hidrata. Japan posvećuje posebnu pozornost ovoj temi, lišen tradicionalnih rezervi plina i prisiljen kupovati ovu vrstu resursa po iznimno visokim cijenama.
Prirodni plin kao gorivo i izvor kemijskih elemenata ima veliku budućnost. Dugoročno gledano, smatra se glavnom vrstom goriva koje će se koristiti tijekom prijelaza svjetske energije na čišće obnovljive izvore.
