Prirodni plin, čiji je glavni dio metan (92-98%), danas je najperspektivnije alternativno gorivo za automobile. Prirodni plin može se koristiti kao gorivo u komprimiranom i ukapljenom obliku.
Metan- najjednostavniji ugljikovodik, plin bez boje (u normalnim uvjetima), bez mirisa, kemijska formula- CH4. Slabo topljiv u vodi, lakši od zraka. Kada se koriste u svakodnevnom životu i industriji, metanu se obično dodaju mirisi (obično tioli) sa specifičnim “mirisom plina”. Metan je netoksičan i bezopasan za ljudsko zdravlje.
Vađenje i transport
Plin se nalazi u utrobi Zemlje na dubini od jednog do nekoliko kilometara. Prije početka proizvodnje plina potrebno je provesti geološke istražne radove kako bi se utvrdilo mjesto nalazišta. Plin se vadi pomoću bušotina izbušenih posebno za tu svrhu na jedan od mogućih načina. Plin se najčešće transportira plinovodima. Ukupna duljina plinovoda u Rusiji je više od 632 tisuće kilometara - ta je udaljenost gotovo 20 puta veća od opsega Zemlje. Duljina magistralnih plinovoda u Rusiji iznosi 162 tisuće kilometara.
Korištenje prirodnog plina
Opseg prirodnog plina je prilično širok: koristi se za grijanje prostora, kuhanje, grijanje vode, proizvodnju boja, ljepila, octene kiseline i gnojiva. osim prirodni gas u komprimiranom ili ukapljenom obliku može se koristiti kao motorno gorivo o motornom prometu, specijalnim i poljoprivrednim strojevima, željezničkom i vodnom prometu.
Prirodni plin je ekološki prihvatljivo motorno gorivo
90% onečišćenja zraka dolazi od vozila.
Prelaskom prijevoza na ekološki prihvatljivo motorno gorivo - prirodni plin - smanjuje se emisija čađe, visoko toksičnih aromatskih ugljikovodika, ugljičnog monoksida, nezasićenih ugljikovodika i dušikovih oksida u atmosferu.
Pri izgaranju 1000 litara tekućeg naftnog motornog goriva uz ispušne plinove u zrak se oslobađa 180-300 kg ugljičnog monoksida, 20-40 kg ugljikovodika i 25-45 kg dušikovih oksida. Kada se prirodni plin koristi umjesto naftnog goriva, otpuštaju se otrovne tvari okoliš smanjuje se otprilike 2-3 puta za ugljikov monoksid, za dušikove okside - 2 puta, za ugljikovodike - 3 puta, za dim - 9 puta, a stvaranje čađe karakteristično za dizel motori, odsutan.
Prirodni plin je ekonomično motorno gorivo
Prirodni plin je najekonomičnije motorno gorivo. Njegova obrada zahtijeva minimalne troškove. U biti, sve što trebate učiniti s plinom prije nego što natočite gorivo u svoj automobil je stisnuti ga u kompresoru. Danas je prosječna maloprodajna cijena 1 kubnog metra metana (koji je po svojim energetskim svojstvima jednak 1 litri benzina) 13 rubalja. Ovo je 2-3 puta jeftinije od benzina ili dizel goriva.
Prirodni plin je sigurno motorno gorivo
Koncentracijske* i temperaturne** granice zapaljivosti prirodnog plina znatno su više nego kod benzina i dizelskog goriva. Metan je dvostruko lakši od zraka i, ako iscuri, brzo se otapa u atmosferi.
Prema “Razvrstavanju zapaljivih tvari prema stupnju osjetljivosti” ruskog Ministarstva za izvanredne situacije, stlačeni prirodni plin je klasificiran kao najsigurniji, četvrti razred, a propan-butan je klasificiran kao drugi.
* Do stvaranja eksplozivne koncentracije dolazi kada je sadržaj plinske pare u zraku od 5% do 15%. Na otvorenom prostoru ne dolazi do stvaranja eksplozivne smjese.
** Donja granica samozapaljivosti metana je 650°C.
Prirodni plin - tehnološko motorno gorivo
Prirodni plin ne stvara naslage u sustavu goriva i ne ispire uljni film sa stijenki cilindra, čime se smanjuje trenje i smanjuje
istrošenost motora.
Izgaranjem prirodnog plina ne nastaju krute čestice i pepeo koji uzrokuju povećano trošenje cilindara i klipova motora.
Dakle, korištenje prirodnog plina kao motornog goriva omogućuje vam povećanje vijeka trajanja motora za 1,5-2 puta.
Donja tablica prikazuje nekoliko činjenica o CNG-u i LNG-u:
Prirodni plin, kao što znamo, može se sastojati od bilo čega, a često se u svom izvornom obliku ponešto razlikuje od plina koji nam dolazi plinovodima. Također je jasno da razlike u sastavu plina iz različitih polja
Dakle, koja su svojstva pojedinačnih tvari koje čine prirodni plin? Počnimo s najčešćim metan. Njegova formula je CH4. Bezbojni plin koji je lakši od zraka i nema miris. Stoga je ponekad potrebno dodati razne mirise i mirise, koji mirišu vrlo neugodno: tako da se curenje plina i curenje cilindra odmah primijeti. Metan nema boju. Iako je metan vrlo zapaljiv, može se lako skladištiti i transportirati.
Sljedeći na našem popisu je etan. Njegova formula je C2H6. Ovaj plin je također bez mirisa i boje, ali je malo teži od zraka. Etan je zapaljivi plin, ali se iz nekih razloga ne može koristiti kao gorivo.
Ali dobro poznati propan koristi se kao gorivo. Njegova formula je C3H8. Ovo je otrovni plin, također bez "zvona" - mirisa ili boje. Ali propan ima jedan vrlo korisno svojstvo. Može se pretvoriti u tekućinu pri relativno niskom tlaku, što omogućuje jednostavno odvajanje propana od nečistoća u industrijskim razmjerima i njegov naknadni transport.
Veća gustoća plina butan. Njegova formula je C4H10. Po svojstvima je vrlo blizu propanu, ali je otprilike dvostruko teži od zraka.
Ugljični dioksid, sa svima poznatom formulom CO2 (za one koji su zaboravili kemiju, formula ugljičnog monoksida je gotovo ista - CO). Ovaj plin je bez mirisa, bez boje, ali ima okus - kiseo. I za razliku od ostalih komponenti prirodnog plina, ugljični dioksid ne gori. Helij također ne gori. Inače, CO2 se smatra jednim od najmanje opasnih i otrovnih plinova među prirodnim plinovima.
Helij Također je netoksičan, međutim, kada se tlak malo poveća, izaziva stanje anestezije kod ljudi, kao i mnogi drugi inertni plinovi. Lagan je, odmah iza vodika, bez boje, okusa i mirisa. Kao što je gore navedeno, ne podliježe izgaranju. Formula helija je br.
Još jedan plin bez boje, ali prilično ugodnog prirodnog mirisa, je etilen. Njegova formula je C2H4. Prema svojoj kemijskoj i fizička svojstva Prilično je blizak etanu, osim što mu je gustoća manja, pa je stoga zapaljiv.
Sumporovodik (H2S). Teški plin, bez boje i karakterističnog mirisa po pokvarenim jajima. Čak i pri najmanjoj koncentraciji sumporovodik može izazvati dugotrajnu paralizu olfaktornog živca. Vrlo otrovno: u malo većim dozama može ubiti!
I ovdje acetilen s formulom C2H2 nije uključen u sastav prirodnog plina, ali mu je sličan po svojstvima. Izuzetno je zapaljiv i nevjerojatno eksplozivan. Može eksplodirati čak i kod jače kompresije. Stoga se ne koristi u svakodnevnom životu: prevelika je opasnost od eksplozije ili požara. Ali koristi se za zavarivanje metala.
Plan:
- Uvod
- 1 Kemijski sastav
- 2
Fizička svojstva
- 2.1 Svojstvo plina da bude u čvrstom stanju
- 3 Polja prirodnog plina
- 4
Vađenje i transport
- 4.1 Priprema prirodnog plina za transport
- 4.2 Prijevoz prirodnog plina
- 5 Ekologija
- 6 Primjena Bilješke
Uvod
Prirodni gas- mješavina plinova nastala u utrobi zemlje tijekom anaerobne razgradnje organskih tvari.
Prirodni plin je mineralno bogatstvo. Prirodni plin u ležišnim uvjetima (uvjetima nastanka u utrobi zemlje) nalazi se u plinovitom stanju - u obliku odvojenih nakupina (plinskih naslaga) ili u obliku plinske kape naftnih i plinskih polja, ili u otopljenom stanju. stanju u ulju ili vodi. U standardnim uvjetima (101,325 kPa i 15 °C), prirodni plin je samo u plinovitom stanju. Prirodni plin može biti i u kristalnom stanju u obliku hidrata prirodnog plina.
1. Kemijski sastav
Glavni dio prirodnog plina je metan (CH 4) - od 92 do 98%. Prirodni plin može sadržavati i teže ugljikovodike - homologe metana:
- etan (C2H6),
- propan (C3H8),
- butan (C4H10).
kao i druge tvari koje nisu ugljikovodici:
- vodik (H2),
- vodikov sulfid (H 2 S),
- ugljikov dioksid (CO 2),
- dušik (N 2),
- helij (He).
Čisti prirodni plin je bez boje i mirisa. Da bi se curenje moglo detektirati mirisom, u plin se dodaje mala količina tvari koje imaju jak neugodan miris (pokvareno zelje, pokvareno sijeno) (tzv. odoranti). Najčešće se kao odorant koristi etil merkaptan (16 g na 1000 kubnih metara prirodnog plina).
Kako bi se olakšao transport i skladištenje prirodnog plina, on se ukapljuje hlađenjem na visoki krvni tlak.
2. Fizička svojstva
Približne fizičke karakteristike (ovisno o sastavu; u normalnim uvjetima, osim ako nije drugačije navedeno):
- Gustoća:
- od 0,68 do 0,85 kg/m³ u odnosu na zrak (suho plinovito);
- 400 kg/m³ (tekućina).
- Temperatura samozapaljenja: 650 °C;
- Eksplozivne koncentracije smjese plina i zraka od 5% do 15% volumnih;
- Specifična toplina izgaranja: 28-46 MJ/m³ (6,7-11,0 Mcal/m³);
- Oktanski broj kada se koristi u motorima s unutarnjim izgaranjem: 120-130.
- Lakši je od zraka 1,8 puta, pa se pri curenju ne skuplja u nizini, nego se diže.
2.1. Svojstvo plina da bude u čvrstom stanju
U znanosti se dugo vjeruje da nakupine ugljikovodika s molekularnom težinom većom od 60 leže u Zemljina kora u tekućem stanju, a lakši - u plinovitom stanju. Međutim, ruski znanstvenici A. A. Trofimuk, N. V. Chersky, F. A. Trebin, Yu. F. Makogon, V. G. Vasilyev otkrili su svojstvo prirodnog plina pod određenim termodinamičkim uvjetima da prelazi u kruto stanje u zemljinoj kori i stvara naslage plinskih hidrata. Ovaj fenomen je priznat kao znanstveno otkriće i upisan u Državni registar otkrića SSSR-a pod brojem 75 s prioritetom od 1961. godine.
Plin prelazi u kruto stanje u zemljinoj kori, spajajući se s formacijskom vodom pri hidrostatskom tlaku (do 250 atm) i relativno niskim temperaturama (do 295°K). Naslage plinskih hidrata imaju neusporedivo veću koncentraciju plina po jedinici volumena poroznog medija nego u konvencionalnom plinska polja, jer Jedan volumen vode, kada prijeđe u hidratno stanje, veže do 220 volumena plina. Zone u kojima se nalaze naslage plinskih hidrata koncentrirane su uglavnom u područjima permafrosta, kao i ispod dna Svjetskog oceana.
3. Polja prirodnog plina
Duboko istražno bušenje nafte i plina u Rusiji, prema Rosstatu.
Ogromne naslage prirodnog plina koncentrirane su u sedimentnoj ljusci zemljine kore. Prema teoriji biogenog (organskog) podrijetla nafte, nastaju kao rezultat raspadanja ostataka živih organizama. Vjeruje se da se prirodni plin stvara u sedimentu pri višim temperaturama i pritiscima od nafte. U skladu s tim je i činjenica da se plinska polja često nalaze dublje od naftnih.
Ogromne rezerve prirodnog plina imaju Rusija (polje Urengoy), Iran, većina zemalja Perzijskog zaljeva, SAD i Kanada. Od europskih zemalja vrijedi istaknuti Nizozemsku, a ponekad se spominje i Norveška, no njezine su rezerve male. Među bivšim republikama Sovjetski Savez Turkmenistan, Azerbajdžan, Uzbekistan i Kazahstan (polje Karačaganak) posjeduju velike rezerve plina
U drugoj polovici 20. st. na Sveučilištu. 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.
Metan i neki drugi ugljikovodici vrlo su rasprostranjeni u svemiru. Metan je treći najzastupljeniji plin u svemiru, nakon vodika i helija. U obliku metanskog leda sudjeluje u strukturi mnogih planeta i asteroida daleko od Sunca, ali takve nakupine, u pravilu, nisu klasificirane kao nalazišta prirodnog plina i još nisu pronađene praktična aplikacija. Značajna količina ugljikovodika prisutna je u Zemljinom plaštu, ali oni također nisu od interesa.
4. Vađenje i transport
Prirodni plin nalazi se u tlu na dubinama od 1000 metara do nekoliko kilometara. Ultraduboki bunar u blizini grada Novi Urengoj dobiven je dotok plina s dubine veće od 6000 metara. U dubinama se plin nalazi u mikroskopskim šupljinama (porama). Pore su međusobno povezane mikroskopskim kanalima – pukotinama, kroz te kanale iz pora struji plin s visokotlačni u pore s nižim tlakom dok ne završi u bušotini. Kretanje plina u formaciji podliježe određenim zakonima.
Plin se vadi iz dubine zemlje pomoću bušotina. Pokušavaju ravnomjerno postaviti bunare po cijelom području polja. To se radi kako bi se osigurao ravnomjeran pad tlaka u ležištu u ležištu. U suprotnom, moguća su strujanja plina između područja polja, kao i prerano navodnjavanje ležišta.
Plin izlazi iz dubine zbog činjenice da je formacija pod pritiskom mnogo puta 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. Preko 220 regionalnih plinskih distribucijskih organizacija domaćim potrošačima isporučeno je 307 milijardi m³. U Rusiji postoje 24 skladišta prirodnog plina. Duljina ruskih magistralnih plinovoda je 155 tisuća km.
Godine 2009. Sjedinjene Države prvi su put pretekle Rusiju ne samo u količini proizvedenog plina (624 milijarde m³ u odnosu na 582,3 milijarde m³), nego iu količini komercijalno proizvedenog plina, odnosno prodanog drugim ugovornim stranama. To je zbog povećanja proizvodnje plina iz škriljca
| Zemlja | 2009 | 2006 | ||
| Proizvodnja, milijarda kubičnih metara | Udio na svjetskom tržištu (%) | Proizvodnja, milijarda kubičnih metara | Udio na svjetskom tržištu (%) | |
| Ruska Federacija | 582,3 | 673,46 | 18 | |
| SAD | 624 | 667 | 18 | |
| Alžir | 171,3 | 5 | ||
| Iran | 170 | 5 | ||
| Norveška | 143 | 4 | ||
| Indonezija | 88,1 | 2,4 | ||
| Saudijska Arabija | 85,7 | 2,3 | ||
| Nizozemska | 77,67 | 2,1 | ||
| Malezija | 69,9 | 1,9 | ||
| Turkmenistan | 66,2 | 1,8 | ||
| Azerbejdžan | 41 | 1,1 | ||
| Druge zemlje | 1440,17 | 38,4 | ||
| Svjetska proizvodnja plina | 100 | 3646 | 100 | |
4.1. Priprema prirodnog plina za transport
Postrojenje za pripremu prirodnog plina.
Plin koji dolazi iz bušotina mora se pripremiti za transport do krajnjeg korisnika - kemijske tvornice, kotlovnice, termoelektrane, gradske plinske mreže. Potreba za pripremom plina uzrokovana je prisutnošću u njemu, osim ciljnih komponenti (različite komponente su cilj za različite potrošače), i nečistoća koje uzrokuju poteškoće tijekom transporta ili uporabe. Dakle, vodena para sadržana u plinu, pod određenim uvjetima, može formirati hidrate ili se, kondenzirajući, akumulirati na različitim mjestima (na primjer, zavoj u cjevovodu), ometajući kretanje plina; Sumporovodik je vrlo korozivan plinska oprema(cijevi, spremnici izmjenjivača topline itd.). Osim pripreme samog plina, potrebno je pripremiti i cjevovod. Ovdje se naširoko koriste dušične jedinice koje se koriste za stvaranje inertnog okruženja u cjevovodu.
Plin se priprema prema raznim shemama. Prema jednom od njih, u neposrednoj blizini polja gradi se jedinica za integriranu obradu plina (CGTU), gdje se plin pročišćava i suši u apsorpcijskim kolonama. Ova je shema implementirana na polju Urengoyskoye.
Ako plin sadrži veliku količinu helija ili sumporovodika, tada se plin prerađuje u postrojenju za preradu plina, gdje se odvajaju helij i sumpor. Ova shema je implementirana, na primjer, na polju Orenburg.
4.2. Prijevoz prirodnog plina
Trenutno je glavni način transporta cjevovod. Plin pod pritiskom od 75 atmosfera pumpa se kroz cijevi promjera do 1,4 metra. Dok se plin kreće kroz cjevovod, on gubi kinetičku energiju, svladavajući sile trenja kako između plina i stijenke cijevi, tako i između slojeva plina, koji se rasipa u obliku topline. Stoga je u određenim intervalima potrebno graditi kompresorske stanice (CS), gdje se plin tlači na 75 atm i hladi. Izgradnja i održavanje plinovoda je vrlo skupo, ali je ipak najjeftiniji način transporta plina na kratke i srednje udaljenosti u smislu početnih ulaganja i organizacije.
Uz cjevovodni transport naširoko se koriste specijalni tankeri - brodovi za prijevoz plina. To su posebne posude na kojima se plin transportira u ukapljenom stanju u specijaliziranim izotermnim spremnicima na temperaturi od −150 −160 stupnjeva Celzijusa. Istodobno, omjer kompresije doseže 600 puta, ovisno o potrebama. Dakle, za transport plina na ovaj način potrebno je protegnuti plinovod od nalazišta do najbliže morske obale, izgraditi kopneni terminal, koji je znatno jeftiniji od klasične luke, ukapljiti plin i pumpati ga na tankere, i sami tankeri. Tipični kapacitet modernih tankera je oko 150.000 do 250.000 m³. Ovaj način transporta je mnogo ekonomičniji od cjevovodnog, počevši od udaljenosti do potrošača ukapljenog plina većeg od 2000-3000 km, budući da glavni trošak nije transport, već operacije utovara i istovara, ali zahtijeva veća početna ulaganja u infrastrukture nego metoda cjevovoda. Njegove prednosti također uključuju činjenicu da je ukapljeni plin mnogo sigurniji tijekom transporta i skladištenja od komprimiranog plina.
Godine 2004. međunarodne isporuke plina kroz cjevovode iznosile su 502 milijarde m³, a ukapljeni plin - 178 milijardi m³.
Postoje i druge tehnologije transporta plina, na primjer korištenje željezničkih cisterni.
Postojali su i projekti za korištenje zračnih brodova ili u stanju plinovitog hidrata, ali ti razvoji nisu korišteni iz različitih razloga.
5. Ekologija
S ekološkog gledišta, prirodni plin je najčišća vrsta mineralnog goriva. Izgaranjem proizvodi značajno manju količinu štetnih tvari u odnosu na druge vrste goriva. Međutim, spaljivanje ogromnih količina od strane čovječanstva različite vrste goriva, uključujući prirodni plin, doveli su do blagog povećanja atmosferskog ugljičnog dioksida, stakleničkog plina, u proteklih pola stoljeća. Na temelju toga neki znanstvenici zaključuju da postoji opasnost od efekta staklenika i, kao posljedica toga, zagrijavanja klime. U tom su smislu 1997. godine neke zemlje potpisale Protokol iz Kyota za ograničavanje efekta staklenika. Do 26. ožujka 2009. Protokol je ratificirala 181 država (te zemlje zajedno čine više od 61% globalnih emisija). Protokol je prvi uspješan tržišni mehanizam za smanjenje emisija stakleničkih plinova u atmosferu. Sljedeći korak bila je implementacija, u proljeće 2004. godine, neizrečenog alternativnog globalnog programa za ubrzano prevladavanje posljedica tehno-ekološke krize. Osnova programa bila je uspostava odgovarajućih cijena energenata na temelju kalorijskog sadržaja goriva. Cijena se utvrđuje na temelju cijene energije primljene u krajnjoj potrošnji po jedinici mjere nositelja energije. Od kolovoza 2004. do kolovoza 2007. omjer od 0,10 USD po kilovatsatu preporučen je i podržan od strane regulatora (prosječna cijena nafte 68 USD po barelu). Od kolovoza 2007. omjer je revaloriziran na 0,15 dolara po kilovatsatu (prosječna cijena nafte 102 dolara po barelu). Financijska i gospodarska kriza napravile su svoje prilagodbe, no regulatori će taj omjer vratiti. Nedostatak kontrole na tržištu plina odgađa uspostavu odgovarajuće cijene. Prosječna cijena plina u ovom omjeru je 648 dolara po 1000 N. kubičnih metara.
Postoji mješavina metana CH 4 s malom količinom dušika N 2 i ugljičnog dioksida CO 2 - to jest, po sastavu je kvalitativno identičan plinu koji se oslobađa iz močvara.
Enciklopedijski YouTube
1 / 4
Prirodni gas. Kako radi?
Prirodni plin - ovo je zanimljivo
Prirodni plin, vosak, lož ulje, benzin iz drva
№ 53. Organska kemija. Tema 14. Izvori ugljikovodika. Dio 1. Prirodni plin
titlovi
Kemijski sastav
Glavni dio prirodnog plina je metan (CH 4) - od 70 do 98%. Prirodni plin može sadržavati teže ugljikovodike - homologe metana:
- etan (C2H6),
- propan (C3H8),
- butan (C4H10).
Prirodni plin sadrži i druge tvari koje nisu ugljikovodici:
- helij (He) i drugi inertni plinovi.
Čisti prirodni plin je bez boje i mirisa. Radi lakšeg otkrivanja istjecanja plina dodaju se u malim količinama odoranti – tvari koje imaju jak neugodan miris (pokvareno zelje, pokvareno sijeno, pokvarena jaja). Najčešće se kao odorant koriste tioli (merkaptani), na primjer, etil merkaptan (16 g na 1000 m³ prirodnog plina).
Fizička svojstva
Približne fizičke karakteristike (ovisno o sastavu; u normalnim uvjetima, osim ako nije drugačije navedeno):
Polja prirodnog plina
Ogromne naslage prirodnog plina koncentrirane su u sedimentnoj ljusci zemljine kore. Prema teoriji biogenog (organskog) podrijetla nafte, nastaju kao rezultat raspadanja ostataka živih organizama. Vjeruje se da se prirodni plin stvara u sedimentu pri višim temperaturama i pritiscima od nafte. U skladu s tim je i činjenica da se plinska polja često nalaze dublje od naftnih.
Ogromne rezerve prirodnog plina imaju Rusija (polje Urengoy), Iran, većina zemalja Perzijskog zaljeva, SAD i Kanada. Od europskih zemalja vrijedi istaknuti Norvešku i Nizozemsku. Od bivših republika Sovjetskog Saveza velike rezerve plina imaju Turkmenistan, Azerbajdžan, Uzbekistan, kao i Kazahstan (polje Karačaganak).
Metan i neki drugi ugljikovodici vrlo su rasprostranjeni u svemiru. Metan je treći najzastupljeniji plin u svemiru, nakon vodika i helija. U obliku metanskog leda sudjeluje u strukturi mnogih planeta i asteroida daleko od Sunca, ali takve nakupine, u pravilu, nisu klasificirane kao naslage prirodnog plina i još nisu našle praktičnu primjenu. Značajna količina ugljikovodika prisutna je u Zemljinom plaštu, ali oni također nisu od interesa.
Plinski hidrati
U znanosti se dugo smatralo da su nakupine ugljikovodika s molekularnom težinom većom od 60 u zemljinoj kori u tekućem stanju, dok su lakši u plinovitom stanju. Međutim, u drugoj polovici 20. stoljeća grupa zaposlenika A. A. Trofimuk, N. V. Chersky, F. A. Trebin, Yu. F. Makogon, V. G. Vasiliev otkrila je svojstvo prirodnog plina da se pod određenim termodinamičkim uvjetima pretvara u zemljinu kori u krutinu. stanje i stvaranje naslaga plinskih hidrata. Kasnije je otkriveno da su rezerve prirodnog plina u ovoj državi ogromne.
Plin prelazi u kruto stanje u zemljinoj kori, spajajući se s formacijskom vodom pri hidrostatskom tlaku do 250 atm i relativno niskim temperaturama (do +22 °C). Naslage plinskih hidrata imaju neusporedivo veću koncentraciju plina po jedinici volumena poroznog medija nego u konvencionalnim plinskim poljima, budući da jedan volumen vode, kada prijeđe u hidratno stanje, veže do 220 volumena plina. Zone distribucije naslaga plinskih hidrata koncentrirane su uglavnom u područjima permafrosta, kao i na malim dubinama ispod dna oceana.
Rezerve prirodnog plina
Vađenje i transport
Prirodni plin nalazi se u tlu na dubinama od 1000 m do nekoliko kilometara. Izuzetno duboka bušotina u blizini grada Novy Urengoy primila je dotok plina s dubine veće od 6000 metara. U dubinama se plin nalazi u mikroskopskim šupljinama (porama). Pore su međusobno povezane mikroskopskim kanalima – pukotinama, kroz koje plin teče iz pora visokog tlaka u pore nižeg tlaka sve dok ne završi u bušotini. Kretanje plina u formaciji podliježe određenim zakonima.
Plin se vadi iz dubine zemlje pomoću bušotina. Pokušavaju ravnomjerno postaviti bušotine po cijelom području polja kako bi osigurali ravnomjeran pad tlaka u ležištu u ležištu. U suprotnom, moguća su strujanja plina između područja polja, kao i prerano navodnjavanje ležišta.
Plin izlazi iz dubine zbog činjenice da je formacija pod pritiskom mnogo puta većim od atmosferskog. Dakle, pokretačka sila je razlika tlaka između spremnika i sabirnog sustava.
Svjetska proizvodnja prirodnog plina u 2014. godini iznosila je 3.460,6 milijardi m3. Rusija i SAD zauzimaju vodeća mjesta u proizvodnji plina.
| Zemlja | 2010 | 2006 | ||
| Izvlačenje, milijardi m³ |
Dio svijeta tržište (%) |
Izvlačenje, milijardi m³ |
Dio svijeta tržište (%) |
|
| Rusija | 647 | 673,46 | 18 | |
| SAD | 619 | 667 | 18 | |
| Kanada | 158 | |||
| Iran | 152 | 170 | 5 | |
| Norveška | 110 | 143 | 4 | |
| Kina | 98 | |||
| Nizozemska | 89 | 77,67 | 2,1 | |
| Indonezija | 82 | 88,1 | 2,4 | |
| Saudijska Arabija | 77 | 85,7 | 2,3 | |
| Alžir | 68 | 171,3 | 5 | |
| Uzbekistan | 65 | |||
| Turkmenistan | 66,2 | 1,8 | ||
| Egipat | 63 | |||
| Velika Britanija | 60 | |||
| Malezija | 59 | 69,9 | 1,9 | |
| Indija | 53 | |||
| UAE | 52 | |||
| Meksiko | 50 | |||
| Azerbejdžan | 41 | 1,1 | ||
| Druge zemlje | 1440,17 | 38,4 | ||
| Svjetska proizvodnja plina | 100 | 3646 | 100 | |
Priprema prirodnog plina za transport
Plin koji dolazi iz bušotina mora se pripremiti za transport do krajnjeg korisnika - kemijske tvornice, kotlovnice, termoelektrane, gradske plinske mreže. Potreba za pripremom plina uzrokovana je prisutnošću u njemu, osim ciljnih komponenti (različite komponente su cilj za različite potrošače), i nečistoća koje uzrokuju poteškoće tijekom transporta ili uporabe. Dakle, vodena para sadržana u plinu, pod određenim uvjetima, može formirati hidrate ili se, kondenzirajući, akumulirati na različitim mjestima (na primjer, zavoj u cjevovodu), ometajući kretanje plina; Sumporovodik uzrokuje jaku koroziju plinske opreme (cijevi, spremnici izmjenjivača topline itd.). Osim pripreme samog plina, potrebno je pripremiti i cjevovod. Ovdje se naširoko koriste dušične jedinice koje se koriste za stvaranje inertnog okruženja u cjevovodu.
Plin se priprema prema raznim shemama. Prema jednom od njih, u neposrednoj blizini polja gradi se integrirana jedinica za obradu plina (CGTU) koja pročišćava i dehidrira plin u apsorpcijskim kolonama. Ova je shema implementirana na polju Urengoyskoye. Također je preporučljivo pripremiti plin pomoću membranske tehnologije.
Za pripremu plina za transport koriste se tehnološka rješenja pomoću membranske separacije plina, koja se može koristiti za odvajanje teških ugljikovodika (C 3 H 8 i više), dušika, ugljičnog dioksida, sumporovodika, a također značajno smanjiti temperaturu rosišta vode i ugljikovodika prije opskrbe GTS-om.
Ako plin sadrži veliku količinu helija ili sumporovodika, tada se plin prerađuje u postrojenju za preradu plina, gdje se sumpor odvaja u jedinicama za pročišćavanje amina i Claus jedinicama, a helij se odvaja u jedinicama za kriogeni helij (CHU). Ova shema je implementirana, na primjer, na polju Orenburg. Ako plin sadrži manje od 1,5% vol. sumporovodika, tada je također preporučljivo razmotriti membransku tehnologiju za pripremu prirodnog plina, budući da njezina uporaba omogućuje smanjenje kapitalnih i operativnih troškova za 1,5-4 puta.
Prijevoz prirodnog plina
Trenutno je glavni način transporta cjevovod. Plin pod tlakom od 75 atm pumpa se kroz cijevi promjera do 1,42 m. Dok se plin kreće kroz cjevovod, on, svladavajući sile trenja između plina i stijenke cijevi i između slojeva plina, gubi potencijal energije, koja se rasipa u obliku topline. Stoga je u određenim vremenskim razmacima potrebno graditi kompresorske stanice (KS) u kojima se plin obično tlači na tlak od 55 do 120 atm, a potom hladi. Izgradnja i održavanje plinovoda je vrlo skupo, ali je ipak najjeftiniji način transporta plina na kratke i srednje udaljenosti u smislu početnih ulaganja i organizacije.
Uz cjevovodni transport naširoko se koriste specijalni plinski tankeri. Riječ je o posebnim brodovima na kojima se plin prevozi u ukapljenom stanju u specijaliziranim izotermnim spremnicima na temperaturama od −160 do −150 °C.
Da bi se plin ukapio, hladi se na povišeni tlak. Istodobno, omjer kompresije doseže 600 puta, ovisno o potrebama. Dakle, za transport plina na ovaj način potrebno je protegnuti plinovod od nalazišta do najbliže morske obale, izgraditi kopneni terminal, koji je znatno jeftiniji od klasične luke, ukapljiti plin i pumpati ga na tankere, i sami tankeri. Tipični kapacitet modernih tankera je između 150.000 i 250.000 m³. Ovaj način transporta je mnogo ekonomičniji od cjevovodnog, počevši od udaljenosti do potrošača ukapljenog plina većeg od 2000-3000 km, budući da glavni trošak nije transport, već operacije utovara i istovara, ali zahtijeva veća početna ulaganja u infrastrukture nego metoda cjevovoda. Njegove prednosti također uključuju činjenicu da je ukapljeni plin mnogo sigurniji tijekom transporta i skladištenja od komprimiranog plina.
Mrtvi živi organizmi potonuli su na morsko dno i našli se u uvjetima u kojima se nisu mogli raspasti ni zbog oksidacije (na dnu mora praktički nema zraka i kisika) ni pod utjecajem mikroba. Kao rezultat toga, ti su organizmi formirali muljevite sedimente.
Ti su sedimenti pod utjecajem geoloških kretanja tonuli u sve veće dubine i prodirali u utrobu zemlje. Milijunima godina sedimenti su bili izloženi visokim pritiscima i temperaturama. Kao rezultat tog utjecaja, u tim sedimentima odvijao se proces u kojem se ugljik koji su sadržavali pretvorio u spojeve koji se nazivaju ugljikovodici.
Ugljikovodici velike molekulske mase (s velikim molekulama) su tekuće tvari. Od njih je nastalo ulje. Ali ugljikovodici niske molekulske mase su plinovi. Iz potonjeg se formira prirodni plin. Za stvaranje plina potrebne su samo više temperature i tlakovi. Stoga prirodnog plina u naftnom polju uvijek ima.
S vremenom su naslage nafte i plina otišle u veće dubine. Tijekom milijuna godina bile su prekrivene sedimentnim stijenama.
Prirodni plin je mješavina plinova, a ne homogena tvar. Glavni dio ove smjese, oko 98%, je plin metan. Osim metana, prirodni plin uključuje etan, propan, butan i neke neugljikovodične elemente - vodik, dušik, ugljikov dioksid, sumporovodik.
Gdje se nalazi prirodni plin?
Prirodni plin nalazi se u utrobi zemlje na dubini od oko 1000 m i dublje. Tamo ispunjava mikroskopske praznine - pore koje su povezane pukotinama. Kroz te pukotine plin u zemlji može se kretati iz pora s visokim tlakom u pore s niskim tlakom.
Plin se također može nalaziti u obliku plinske kape iznad naftnog polja. Osim toga, može biti i u otopljenom stanju – u ulju ili vodi. Čisti prirodni plin je bez boje i mirisa.
Proizvodnja i transport plina
Plin se vadi iz zemlje pomoću bušotina. Zbog činjenice da je pritisak veći na dubini, plin izlazi iz bušotine kroz cijev.
Kako bi se olakšao transport i skladištenje, prirodni plin se ukapljuje izlaganjem niskim temperaturama i povišenom tlaku. Metan i etan ne mogu postojati u tekućem stanju, pa se plin izdvaja. Kao rezultat toga, u cilindrima se transportira samo mješavina propana i težih ugljikovodika.
