ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ ก๊าซธรรมชาติคืออะไร

ส่วนผสมของก๊าซที่เกิดขึ้นในบาดาลของโลกระหว่างการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของอินทรียวัตถุ

ก๊าซธรรมชาติหมายถึงแร่ธาตุ มักเป็นก๊าซที่เกี่ยวข้องในระหว่างการผลิตน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติในสภาวะอ่างเก็บน้ำ (สภาวะที่เกิดขึ้นในบาดาลของโลก) อยู่ในสถานะก๊าซในรูปแบบของการสะสมแยกกัน (แหล่งสะสมของก๊าซ) หรือในรูปของฝาก๊าซของแหล่งน้ำมันและก๊าซ - นี่คือก๊าซอิสระ หรือในสถานะละลายในน้ำมันหรือน้ำ (ในสภาวะอ่างเก็บน้ำ) และภายใต้สภาวะมาตรฐาน (0.101325 MPa และ 20 °C) - ในสถานะแก๊สเท่านั้น ก๊าซธรรมชาติก็อาจอยู่ในรูปของแก๊สไฮเดรตได้เช่นกัน
องค์ประกอบทางเคมี
ส่วนหลักของก๊าซธรรมชาติคือมีเทน (CH4) - มากถึง 98% ก๊าซธรรมชาติอาจมีไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า: อีเทน (C2H6)
โพรเพน (C3H8)
บิวเทน (C4H10)

ความคล้ายคลึงกันของมีเทนและสารที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ ได้แก่ ไฮโดรเจน (H2)
ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)
ไนโตรเจน (N2)
ฮีเลียม (เขา)

ก๊าซธรรมชาติไม่มีสีและไม่มีกลิ่น เพื่อระบุการรั่วไหลด้วยกลิ่น จะมีการเติมเมอร์แคปแทนจำนวนเล็กน้อยซึ่งมีกลิ่นไม่พึงประสงค์รุนแรงลงในแก๊ส
คุณสมบัติทางกายภาพ
ลักษณะทางกายภาพโดยประมาณ:
ความหนาแน่น: = 0.7 กก./ลบ.ม. (ก๊าซแห้ง) หรือ 400 กก./ลบ.ม. (ของเหลว)
อุณหภูมิจุดติดไฟ: t = 650 °C.
ความร้อนจากการเผาไหม้: 16 – 35 MJ/m (สำหรับก๊าซ)
หมายเลขออกเทนเมื่อใช้กับเครื่องยนต์สันดาป: 120 – 130

แหล่งก๊าซธรรมชาติ
มีเทนและไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ แพร่หลายในอวกาศ มีเทนเป็นก๊าซที่มีมากเป็นอันดับสามในจักรวาล รองจากไฮโดรเจนและฮีเลียม ในรูปแบบของน้ำแข็งมีเทนมันมีส่วนร่วมในโครงสร้างของดาวเคราะห์และดาวเคราะห์น้อยหลายดวงที่อยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์อย่างไรก็ตามการสะสมดังกล่าวตามกฎแล้วจะไม่จัดว่าเป็นแหล่งสะสมของก๊าซธรรมชาติ แต่ยังไม่พบพวกมัน การประยุกต์ใช้จริง. มีไฮโดรคาร์บอนจำนวนมากอยู่ในเนื้อโลก แต่ก็ไม่เป็นที่สนใจเช่นกัน

ก๊าซธรรมชาติจำนวนมากสะสมอยู่ในเปลือกตะกอนของเปลือกโลก ตามทฤษฎีแหล่งกำเนิดทางชีวภาพของน้ำมันนั้นเกิดขึ้นจากการย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิต เชื่อกันว่าก๊าซธรรมชาติเกิดขึ้นเมื่อใด อุณหภูมิสูงและแรงกดดันมากกว่าน้ำมัน สอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าแหล่งก๊าซมักจะอยู่ลึกกว่าแหล่งน้ำมัน

รัสเซีย (แหล่ง Urengoyskoye), สหรัฐอเมริกา, แคนาดา มีก๊าซธรรมชาติสำรองจำนวนมาก ในบรรดาประเทศอื่นๆ ในยุโรป นอร์เวย์เป็นที่น่าสังเกต แต่ก็มีปริมาณสำรองน้อย ในบรรดาอดีตสาธารณรัฐ สหภาพโซเวียตเติร์กเมนิสถานและคาซัคสถาน (แหล่ง Karachaganak) เป็นเจ้าของก๊าซสำรองจำนวนมาก

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ที่มหาวิทยาลัย I.M. Gubkin ค้นพบไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติ (หรือมีเทนไฮเดรต) ต่อมาปรากฎว่าปริมาณสำรองก๊าซธรรมชาติในรัฐนี้มีปริมาณมาก ตั้งอยู่ทั้งใต้ดินและในที่ลุ่มเล็กน้อยใต้ก้นทะเล
การสกัดและการขนส่ง
ก๊าซธรรมชาติพบอยู่ในพื้นดินที่ระดับความลึกตั้งแต่ 1,000 เมตรถึงหลายกิโลเมตร บ่อน้ำลึกพิเศษใกล้เมือง นิว ยูเรนกอยได้ก๊าซที่ไหลเข้ามาจากระดับความลึกมากกว่า 6,000 เมตร ในใต้ผิวดิน ก๊าซจะพบได้ในช่องว่างขนาดเล็กมากที่เรียกว่ารูพรุน รูขุมขนเชื่อมต่อกันด้วยช่องกล้องจุลทรรศน์ - รอยแตก โดยก๊าซไหลจากรูขุมขนผ่านช่องเหล่านี้ ความดันสูงเข้าไปในรูขุมขนด้วยแรงกดต่ำจนไปสิ้นสุดในบ่อ การเคลื่อนที่ของก๊าซในชั้นหินเป็นไปตามกฎบางประการ ก๊าซถูกสกัดจากส่วนลึกของโลกโดยใช้บ่อน้ำ พวกเขาพยายามวางบ่อน้ำให้เท่ากันทั่วทั้งอาณาเขตของสนาม สิ่งนี้ทำเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันในอ่างเก็บน้ำลดลงสม่ำเสมอ มิฉะนั้นก๊าซจะไหลระหว่างพื้นที่ของสนามรวมถึงการรดน้ำฝากก่อนเวลาอันควรได้

ก๊าซออกมาจากส่วนลึกเนื่องจากการที่ชั้นหินอยู่ภายใต้ความกดดันมากกว่าความดันบรรยากาศหลายเท่า ดังนั้นแรงผลักดันคือความแตกต่างของแรงดันระหว่างอ่างเก็บน้ำและระบบรวบรวม

ในปี 2548 ปริมาณการผลิตก๊าซธรรมชาติในรัสเซียมีจำนวน 548 พันล้านลูกบาศก์เมตร 307 พันล้านลูกบาศก์เมตรถูกจ่ายให้กับผู้บริโภคในประเทศผ่านองค์กรจำหน่ายก๊าซระดับภูมิภาค 220 แห่ง มีโรงเก็บก๊าซธรรมชาติ 24 แห่งในรัสเซีย ความยาวของท่อส่งก๊าซหลักของรัสเซียคือ 155,000 กม.
การเตรียมก๊าซธรรมชาติเพื่อการขนส่ง

ต้องเตรียมก๊าซที่มาจากบ่อเพื่อการขนส่งไปยังผู้ใช้ปลายทาง - โรงงานเคมี, โรงต้มน้ำ, เครือข่ายก๊าซในเมือง ความจำเป็นในการเตรียมก๊าซเกิดจากการมีอยู่นอกเหนือจากส่วนประกอบเป้าหมาย (ส่วนประกอบที่แตกต่างกันเป็นเป้าหมายสำหรับผู้บริโภคที่แตกต่างกัน) สิ่งเจือปนที่ทำให้เกิดปัญหาระหว่างการขนส่งหรือการใช้งาน ดังนั้นไอน้ำที่บรรจุอยู่ในก๊าซภายใต้เงื่อนไขบางประการสามารถก่อตัวเป็นไฮเดรตหรือควบแน่นสะสมในสถานที่ต่าง ๆ (เช่นการโค้งงอในท่อ) ซึ่งรบกวนการเคลื่อนที่ของก๊าซ ไฮโดรเจนซัลไฟด์มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง อุปกรณ์แก๊ส(ท่อ ถังแลกเปลี่ยนความร้อน ฯลฯ)

แก๊สจัดทำขึ้นตามรูปแบบต่างๆ หนึ่งในนั้นระบุว่า หน่วยบำบัดก๊าซแบบผสมผสาน (CGTU) กำลังถูกสร้างขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับสนามซึ่งมีการทำความสะอาดและทำให้ก๊าซแห้ง โครงการนี้ได้ถูกนำไปใช้ที่สนาม Urengoyskoye

หากก๊าซมีฮีเลียมหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นจำนวนมาก ก๊าซนั้นจะถูกแปรรูปที่โรงงานแปรรูปก๊าซ ซึ่งฮีเลียมและซัลเฟอร์จะถูกแยกออกจากกัน โครงการนี้ได้ถูกนำไปใช้แล้ว เช่น ที่สนาม Astrakhan
การขนส่งก๊าซธรรมชาติ

ปัจจุบันรูปแบบการขนส่งหลักคือทางท่อ ก๊าซภายใต้ความกดดัน 75 บรรยากาศเคลื่อนที่ผ่านท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1.4 เมตร เมื่อก๊าซเคลื่อนที่ผ่านท่อส่งก๊าซจะสูญเสียพลังงาน และเอาชนะแรงเสียดทานทั้งระหว่างก๊าซกับผนังท่อ และระหว่างชั้นของก๊าซ ดังนั้นในบางช่วงเวลาจึงจำเป็นต้องสร้างสถานีอัด (CS) โดยที่ก๊าซมีแรงดันอยู่ที่ 75 atm การก่อสร้างและบำรุงรักษาท่อมีราคาแพงมาก แต่ก็ถือว่าแพงที่สุด วิธีราคาถูกการขนส่งก๊าซและน้ำมัน

นอกเหนือจากการขนส่งทางท่อแล้วยังมีการใช้เรือบรรทุกน้ำมันพิเศษ - เรือบรรทุกก๊าซ เหล่านี้เป็นเรือพิเศษที่ขนส่งก๊าซในสถานะของเหลวภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกบางประการ ดังนั้นในการขนส่งก๊าซด้วยวิธีนี้ จึงจำเป็นต้องขยายท่อส่งก๊าซไปยังชายทะเล สร้างโรงงานก๊าซเหลวบนชายฝั่ง ท่าเรือสำหรับเรือบรรทุกน้ำมัน และตัวเรือบรรทุกเอง การขนส่งประเภทนี้ถือว่ามีความเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจเมื่อผู้ใช้ก๊าซเหลวอยู่ห่างออกไปมากกว่า 3,000 กม.

ในปี 2547 ปริมาณก๊าซระหว่างประเทศผ่านท่อมีจำนวน 502 พันล้านลูกบาศก์เมตร ก๊าซเหลว - 178 พันล้านลูกบาศก์เมตร

นอกจากนี้ยังมีโครงการอื่นๆ สำหรับการขนส่งก๊าซ เช่น การใช้เรือเหาะ หรือในสถานะก๊าซไฮเดรต แต่โครงการเหล่านี้ยังไม่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายด้วยเหตุผลหลายประการ
แอปพลิเคชัน
ก๊าซธรรมชาติถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีเป็นวัตถุดิบตั้งต้น นอกจากนี้ยังใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนในอาคารที่พักอาศัย เชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ โรงไฟฟ้า ฯลฯ
ประเทศผู้ผลิตก๊าซ 10 อันดับแรก

เมื่อต้นปี พ.ศ. 2550 รัสเซียได้ริเริ่มกระบวนการสร้างกลุ่มพันธมิตรก๊าซตามแบบอย่างของกลุ่มโอเปก ปัญหานี้ถือเป็นหัวข้อสำคัญในการเจรจาของวลาดิมีร์ ปูตินกับกษัตริย์แห่งซาอุดีอาระเบียและประมุขแห่งกาตาร์
ดูสิ่งนี้ด้วย
น้ำมัน
ก๊าซมาร์ช
ก๊าซธรรมชาติให้ความชุ่มชื้น

หมายเหตุ

ก๊าซธรรมชาติเป็นทรัพยากรแร่ ก๊าซก็เหมือนกับน้ำมันและถ่านหิน

ก่อตัวขึ้นในบาดาลของโลกจากสารอินทรีย์จากสัตว์

(นั่นคือการสะสมของสิ่งมีชีวิตที่มีอายุยืนยาว) ภายใต้อิทธิพลของแรงกดดันสูงและ

อุณหภูมิ

สิ่งมีชีวิตที่ตายและจมลงก้นทะเลก็ตกลงไปในนั้น

สภาวะที่ไม่สามารถสลายตัวอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชัน (ท้ายที่สุดก็คือในทะเล

ไม่มีอากาศหรือออกซิเจนที่ด้านล่าง) และจุลินทรีย์ก็ไม่สามารถถูกทำลายได้ (พวกมันไม่ได้อยู่ที่นั่น)

เงินฝากของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ก่อให้เกิดตะกอนปนทราย ผลที่ตามมา

การเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยา ตะกอนเหล่านี้แทรกซึมลึกลงไปมาก ใต้นั่น.

ได้รับอิทธิพลจากความกดดันและอุณหภูมิสูงมานานหลายล้านปี

กระบวนการที่คาร์บอนที่มีอยู่ในตะกอนถูกแปลงเป็นสารประกอบ

เรียกว่าไฮโดรคาร์บอน พวกเขาได้ชื่อเพราะพวกเขา

โมเลกุลประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจน ไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่

(น้ำหนักโมเลกุลสูง) คือสารของเหลวที่เกิดจากน้ำมันที่เกิดขึ้น ก

ไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (ซึ่งมีโมเลกุลเล็ก) เป็นก๊าซ พวกเขา-

จากนั้นพวกมันก็ก่อตัวเป็นก๊าซธรรมชาติ แต่มีเพียงก๊าซเท่านั้นที่ก่อตัวขึ้นภายใต้อิทธิพลที่มากกว่า

อุณหภูมิและความดันสูงกว่าน้ำมัน

นี่คือเหตุผลว่าทำไมแหล่งน้ำมันจึงมีก๊าซธรรมชาติอยู่เสมอ

เมื่อเวลาผ่านไป ตะกอนเหล่านี้ก็ลึกลงไป - ถูกปกคลุมด้วยชั้นหินตะกอน

ก๊าซธรรมชาติไม่ใช่สารที่เป็นเนื้อเดียวกัน ประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซ

ส่วนหลักของก๊าซธรรมชาติ (98%) คือก๊าซมีเทน นอกจากมีเทนแล้ว

องค์ประกอบของก๊าซธรรมชาติประกอบด้วย อีเทน โพรเพน บิวเทน และบางส่วนด้วย

สารที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน - ไฮโดรเจน, ไนโตรเจน, คาร์บอนไดออกไซด์, ไฮโดรเจนซัลไฟด์

ก๊าซธรรมชาติพบอยู่ในพื้นดินที่ระดับความลึก 1 ถึงหลายกิโลเมตร ใน

ในส่วนลึกของโลกพบก๊าซในช่องว่างด้วยกล้องจุลทรรศน์ - รูขุมขน รูขุมขน

เชื่อมต่อกันด้วยช่องกล้องจุลทรรศน์ - รอยแตก ตามสิ่งเหล่านี้

ก๊าซจะไหลจากรูพรุนที่มีแรงดันสูงไปยังรูพรุนที่มีความดันต่ำกว่า

ความดัน.

ก๊าซถูกสกัดจากส่วนลึกของโลกโดยใช้บ่อน้ำ ก๊าซออกมาจากส่วนลึกผ่าน

บ่อด้านนอกเนื่องจากการที่ชั้นหินอยู่ภายใต้ความกดดันซ้ำแล้วซ้ำเล่า

เกินบรรยากาศ ดังนั้นแรงผลักดันเบื้องหลังการผลิตก๊าซจึงอยู่ที่

ความลึกคือความแตกต่างของแรงดันระหว่างอ่างเก็บน้ำและระบบรวบรวม

ปัจจุบันมีการใช้ก๊าซธรรมชาติกันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิง พลังงาน และเคมีภัณฑ์

ก๊าซธรรมชาติถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเชื้อเพลิงราคาถูกในที่อยู่อาศัยและเอกชน อาคารอพาร์ตเมนต์สำหรับทำความร้อน ทำน้ำร้อน และปรุงอาหาร ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ โรงต้มน้ำ และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน นี่คือหนึ่งใน มุมมองที่ดีที่สุดเชื้อเพลิงสำหรับความต้องการภายในประเทศและอุตสาหกรรม มูลค่าก๊าซธรรมชาติ

เชื้อเพลิงยังอยู่ในความจริงที่ว่ามันเป็นเชื้อเพลิงแร่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อถูกเผาไหม้จะเกิดสารที่เป็นอันตรายน้อยกว่ามากเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงประเภทอื่น ดังนั้นก๊าซธรรมชาติจึงเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักในกิจกรรมของมนุษย์

ในอุตสาหกรรมเคมี ก๊าซธรรมชาติถูกใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตสารอินทรีย์ต่างๆ เช่น พลาสติก ยาง แอลกอฮอล์ และกรดอินทรีย์ เป็นการใช้ก๊าซธรรมชาติที่ช่วยสังเคราะห์ได้หลายอย่าง สารเคมีที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ เช่น โพลีเอทิลีน

ตอนแรกคนไม่มีความคิดเกี่ยวกับ คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์แก๊ส ในระหว่างการผลิตน้ำมัน มักจะเกี่ยวข้องกับก๊าซ ก่อนหน้านี้ ก๊าซที่เกี่ยวข้องดังกล่าวจะถูกเผาที่ไซต์การผลิต ในเวลานั้นการขนส่งและขายก๊าซธรรมชาติไม่ได้ผลกำไร แต่เมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาก็พัฒนาขึ้น วิธีการที่มีประสิทธิภาพการขนส่งก๊าซธรรมชาติไปยังผู้บริโภคโดยหลักคือการขนส่งทางท่อ ด้วยวิธีนี้ ก๊าซจากบ่อที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์แล้ว จะเข้าสู่ท่อภายใต้ความกดดันมหาศาล - 75 บรรยากาศ นอกจากนี้ยังใช้วิธีการขนส่งก๊าซเหลวในเรือบรรทุกน้ำมันแบบพิเศษ - เรือบรรทุกก๊าซ ก๊าซเหลวมีความปลอดภัยมากกว่าในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษามากกว่าก๊าซอัด

และการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติเป็นสิ่งต้องห้ามตามกฎหมายในหลายประเทศ แต่ในบางประเทศ ยังคงปฏิบัติอยู่จนทุกวันนี้...

คุณรู้หรือเปล่าว่า...

ก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น เพื่อให้สามารถตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซในครัวเรือนได้ด้วยกลิ่น จึงมีการเติมสารจำนวนเล็กน้อยที่มีกลิ่นไม่พึงประสงค์รุนแรงลงไป ส่วนใหญ่มักใช้เอทิลเมอร์แคปแทนเพื่อจุดประสงค์นี้

มนุษยชาติรู้เกี่ยวกับการมีอยู่ของก๊าซธรรมชาติมาเป็นเวลานาน การประมาณการแบบอนุรักษ์นิยมแนะนำว่าจีนใช้ก๊าซธรรมชาติเพื่อให้ความร้อนและแสงสว่างตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล เพื่อให้ได้มานั้น ได้มีการเจาะบ่อน้ำ และท่อก็ทำจากไม้ไผ่ นอกจากนี้ เป็นเวลานานแล้วที่เปลวไฟอันสว่างไสวที่ไม่ทิ้งขี้เถ้ากลายเป็นหัวข้อหนึ่งของลัทธิลึกลับและศาสนาสำหรับบางชนชาติ ตัวอย่างเช่นบนคาบสมุทร Absheron (ดินแดนปัจจุบันของอาเซอร์ไบจาน) ในศตวรรษที่ 7 วิหารแห่งผู้บูชาไฟ Ateshgah ถูกสร้างขึ้นซึ่งมีการให้บริการจนถึงศตวรรษที่ 19

คำว่า "ก๊าซ" ถูกสร้างขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 17 โดยนักธรรมชาติวิทยาชาวเฟลมิช แจน แบปติสต์ แวน เฮลมอนต์ เพื่อหมายถึง "อากาศที่ตายแล้ว" ที่เขาได้รับ (คาร์บอนไดออกไซด์) เฮลมอนต์เขียนว่า: “ฉันเรียกก๊าซไอน้ำแบบนั้นเพราะมันแทบไม่ต่างจากความวุ่นวายในสมัยก่อนเลย” แต่ในกรณีนี้ เรากำลังเผชิญกับรูปแบบการดำรงอยู่ของสสารรูปแบบหนึ่ง

นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีความเห็นพ้องต้องกันเกี่ยวกับต้นกำเนิดของก๊าซธรรมชาติ แนวคิดหลักสองประการ - ชีวภาพและแร่ธาตุ - ยืนยันเหตุผลที่แตกต่างกันสำหรับการก่อตัวของแร่ธาตุไฮโดรคาร์บอนในบาดาลของโลก

• ทฤษฎีแร่. การก่อตัวของแร่ธาตุในชั้นหินเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการกำจัดแก๊สออกจากโลก เนื่องจากพลวัตภายในของโลก ไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ที่ระดับความลึกมากจะลอยขึ้นสู่บริเวณที่มีความดันต่ำสุด ส่งผลให้เกิดการสะสมตัวของก๊าซ
• ทฤษฎีทางชีวภาพ. สิ่งมีชีวิตที่ตายและจมลงสู่ก้นอ่างเก็บน้ำสลายตัวไปในอวกาศที่ไม่มีอากาศถ่ายเท เมื่อจมลึกลงเรื่อยๆ เนื่องจากการเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยา ซากอินทรียวัตถุที่สลายตัวถูกเปลี่ยนสภาพภายใต้อิทธิพลของปัจจัยเทอร์โมบาริก (อุณหภูมิและความดัน) ให้กลายเป็นแร่ไฮโดรคาร์บอน รวมถึงก๊าซธรรมชาติ

เมื่อไม่นานมานี้ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันปัญหาน้ำมันและก๊าซของ Russian Academy of Sciences ภายใต้การนำของ Doctor of Geological and Mineralological Sciences Azaria Barenbaum ได้พัฒนาแนวคิดใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของน้ำมันและก๊าซ ตามทฤษฎีนี้ แหล่งสะสมไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่อาจไม่ปรากฏขึ้นภายในเวลาหลายล้านปีอย่างที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ แต่จะเกิดขึ้นภายในหลายทศวรรษเท่านั้น

ก๊าซธรรมชาติสามารถมีอยู่ได้ในรูปของก๊าซที่สะสมอยู่ในชั้นหินบางชั้น ในรูปของฝาก๊าซ (เหนือน้ำมัน) และยังอยู่ในรูปแบบที่ละลายหรือเป็นผลึกด้วย ก๊าซธรรมชาติยังสามารถอยู่ในรูปของแก๊สไฮเดรตได้ (ไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติคือแก๊สไฮเดรตหรือคลาเทรต - สารประกอบผลึกที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกจากน้ำและก๊าซ)

ก๊าซธรรมชาติมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงและวัตถุดิบประเภทอื่น:

• ต้นทุนการผลิตก๊าซธรรมชาติต่ำกว่าเชื้อเพลิงประเภทอื่นอย่างมาก ผลิตภาพแรงงานในระหว่างการสกัดจะสูงกว่าในระหว่างการสกัดน้ำมันและถ่านหิน
• การไม่มีคาร์บอนมอนอกไซด์ในก๊าซธรรมชาติจะช่วยป้องกันความเป็นไปได้ที่จะเป็นพิษต่อผู้คนเนื่องจากก๊าซรั่ว
• ที่ เครื่องทำความร้อนแก๊สเมืองต่างๆ มีมลพิษทางอากาศน้อยกว่ามาก
• เมื่อใช้งานกับก๊าซธรรมชาติ สามารถทำให้กระบวนการเผาไหม้เป็นอัตโนมัติและมีประสิทธิภาพสูง
• อุณหภูมิสูงระหว่างการเผาไหม้ (มากกว่า 2,000°C) และความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ทำให้สามารถใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นพลังงานและเชื้อเพลิงทางเทคโนโลยีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แก๊สเป็นเชื้อเพลิงอายุน้อยกว่าน้ำมัน ยุคของก๊าซธรรมชาติโดยพื้นฐานแล้วเริ่มต้นจากการค้นพบแหล่งโกรนิงเกนในประเทศเนเธอร์แลนด์ในปี พ.ศ. 2502 และการค้นพบปริมาณสำรองก๊าซโดยสหราชอาณาจักรในแอ่งทะเลเหนือทางตอนใต้ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1960

ตามข้อมูลของ IEA ตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 70 ส่วนแบ่งของก๊าซในสมดุลพลังงานทั่วโลกเพิ่มขึ้นจาก 16 เป็น 21% ในปี 2551 จากการทบทวนสถิติพลังงานโลกของ BP ส่วนแบ่งนี้ในปี 2551-2553 ในการใช้พลังงานทั่วโลกยังสูงขึ้นอีก - ประมาณ 24% รายงานแนวโน้มพลังงานโลกของ BP ในปี 2573 ระบุว่าก๊าซธรรมชาติจะเป็นเชื้อเพลิงที่เติบโตเร็วที่สุดในอีก 25 ปีข้างหน้า ในเวลาเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญจากสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศเชื่อว่าส่วนแบ่งของก๊าซในสมดุลพลังงานทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นจาก 21% เป็น 25% ภายในปี 2578 ก๊าซจะกลายเป็นผู้ให้บริการพลังงานอันดับสองรองจากน้ำมัน โดยแทนที่ถ่านหินไปอยู่ในอันดับที่สาม

องค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบทางเคมีของก๊าซธรรมชาติค่อนข้างง่าย ส่วนหลักของก๊าซประเภทนี้คือมีเธน (CH4) ซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ง่ายที่สุด (สารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน) มีส่วนแบ่งเกิน 92%

ก๊าซธรรมชาติสองกลุ่มหลักมีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับปริมาณมีเธน:

• ก๊าซธรรมชาติกลุ่มเอช(ก๊าซ H เช่น ก๊าซแคลอรี่สูง) เนื่องจากมีปริมาณมีเทนสูง (จาก 87% ถึง 99%) จึงมีคุณภาพสูงที่สุด ก๊าซธรรมชาติของรัสเซียจัดอยู่ในกลุ่ม H และมีค่าความร้อนสูง เนื่องจากมีปริมาณมีเทนสูง (~98%) จึงเป็นก๊าซธรรมชาติคุณภาพสูงที่สุดในโลก
• ก๊าซธรรมชาติกลุ่มแอล(ก๊าซแอลเช่นก๊าซแคลอรี่ต่ำ) เป็นก๊าซธรรมชาติที่มีปริมาณมีเทนต่ำกว่า - จาก 80% ถึง 87% หากไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพ (11.1 kWh/ลูกบาศก์เมตร) มักจะไม่สามารถจ่ายก๊าซให้กับผู้บริโภคโดยตรงได้หากไม่มีการประมวลผลเพิ่มเติม

นอกจากมีเทนแล้ว ก๊าซธรรมชาติอาจมีไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า มีความคล้ายคลึงกันของมีเทน: อีเทน (C2H6), โพรเพน (C3H8), บิวเทน (C4H10) และสิ่งสกปรกที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนบางชนิด ในเวลาเดียวกัน สิ่งสำคัญคือองค์ประกอบของก๊าซธรรมชาติไม่คงที่และแตกต่างกันไปในแต่ละสนาม

คุณสมบัติทางกายภาพ

ลักษณะทางกายภาพโดยประมาณ (ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ):

• ความหนาแน่น: ตั้งแต่ 0.7 ถึง 1.0 กก./ลบ.ม. (ก๊าซแห้ง ภายใต้สภาวะปกติ) หรือ 400 กก./ลบ.ม. (ของเหลว)
• อุณหภูมิจุดติดไฟ: t = 650°C
• ค่าความร้อนของก๊าซธรรมชาติหนึ่งลูกบาศก์เมตรในสถานะก๊าซที่สภาวะปกติ: 28-46 MJ หรือ 6.7-11.0 Mcal
• ค่าออกเทนเมื่อใช้กับเครื่องยนต์สันดาปภายใน: 120-130
• เบากว่าอากาศ 1.8 เท่า ดังนั้นเมื่อมีการรั่วไหลจะไม่สะสมในที่ราบลุ่ม แต่จะลอยขึ้นมา

แอปพลิเคชัน

มีข้อได้เปรียบเหนือผู้ให้บริการพลังงานรายอื่น เช่น ประสิทธิภาพและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ก๊าซธรรมชาติได้มาทั้งหมด มูลค่าที่สูงขึ้นในอุตสาหกรรมและครัวเรือน

ก๊าซธรรมชาติในฐานะตัวพาพลังงานฟอสซิลส่วนใหญ่จะใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ที่อยู่อาศัยและโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อประกอบอาหาร ผลิตไฟฟ้า และในภาคอุตสาหกรรมการผลิตเพื่อผลิตพลังงานความร้อน

ก๊าซธรรมชาติถูกใช้ในปริมาณเล็กน้อยเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ เนื่องจากราคาน้ำมันเบนซินที่ปรับตัวสูงขึ้นมากกว่า ปีที่ผ่านมาและจำนวนยานพาหนะส่วนตัวที่เปลี่ยนเป็นเครื่องยนต์แก๊สก็เพิ่มขึ้นในช่วงหลายเดือนที่ผ่านมา นอกจากนี้ รถบรรทุกและรถโดยสารยังได้รับการติดตั้งใหม่เพื่อใช้ก๊าซธรรมชาติอีกด้วย นอกเหนือจากปัจจัยด้านต้นทุนแล้ว ข้อโต้แย้งที่สำคัญที่สนับสนุนก๊าซธรรมชาติก็คือระดับการปล่อยสารอันตรายออกสู่ชั้นบรรยากาศที่ต่ำกว่า

20 ประเทศชั้นนำของโลกโดยปริมาณสำรองก๊าซที่พิสูจน์แล้ว (อิงจากผลลัพธ์ปี 2010)

	ประเทศ	เงินสำรอง (ล้านล้านลูกบาศก์เมตร)	ส่วนแบ่งทั่วโลก (%)
1	รฟ	44,76	23,9
2	อิหร่าน	29,61	15,8
3	กาตาร์	25,32	13,5
4	เติร์กเมนิสถาน	8,03	4,3
5	ซาอุดิอาราเบีย	8,01	4,3
6	สหรัฐอเมริกา	7,71	4,1
7	ยูเออี	6,43	3,4
8	เวเนซุเอลา	5,45	2,9
9	ไนจีเรีย	5,29	2,8
10	แอลจีเรีย	4,50	2,4
11	อิรัก	3,16	1,7
12	อินโดนีเซีย	3,06	1,6
13	ออสเตรเลีย	2,92	1,6
14	จีน	2,80	1,5
15	มาเลเซีย	2,39	1,3
16	อียิปต์	2,21	1,2
17	นอร์เวย์	2,04	1,1
18	คาซัคสถาน	1,84	1
19	คูเวต	1,78	1
20	แคนาดา	1,72	0,9

แหล่งที่มา

20 ประเทศชั้นนำของโลกในด้านปริมาณการใช้ก๊าซ (อ้างอิงจากผลการดำเนินงานปี 2553)

	ประเทศ	ปริมาณการใช้ (พันล้านลูกบาศก์เมตร)	ส่วนแบ่งทั่วโลก (%)
1	สหรัฐอเมริกา	683,4	21,7
2	รฟ	414,1	13
3	อิหร่าน	136,9	4,3
4	จีน	109,0	3,4
5	ญี่ปุ่น	94,5	3
6	บริเตนใหญ่	93,8	3
7	แคนาดา	93,8	3
8	ซาอุดิอาราเบีย	83,9	2,6
9	เยอรมนี	81,3	2,6
10	อิตาลี	76,1	2,4
11	เม็กซิโก	68,9	2,2
12	อินเดีย	61,9	1,9
13	ยูเออี	60,5	1,9
14	ยูเครน	52,1	1,6
15	ฝรั่งเศส	46,9	1,5
16	อุซเบกิสถาน	45,5	1,4
17	อียิปต์	45,1	1,4
18	ประเทศไทย	45,1	1,4
19	เนเธอร์แลนด์	43,6	1,4
20	อาร์เจนตินา	43,3	1,4

แหล่งที่มา: การทบทวนสถิติพลังงานโลกของ BP ประจำปี 2554

20 ประเทศชั้นนำของโลกในด้านการผลิตก๊าซ (อิงจากผลลัพธ์ปี 2010)

	ประเทศ	การผลิต (พันล้านลูกบาศก์เมตร)	ส่วนแบ่งทั่วโลก (%)
1	สหรัฐอเมริกา	611	19,3
2	รัสเซีย	588,9	18,4
3	แคนาดา	159,8	5
4	อิหร่าน	138,5	4,3
5	กาตาร์	116,7	3,6
6	นอร์เวย์	106,4	3,3
7	จีน	96,8	3
8	ซาอุดิอาราเบีย	83,9	2,6
9	อินโดนีเซีย	82	2,6
10	แอลจีเรีย	80,4	2,5
11	เนเธอร์แลนด์	70,5	2,2
12	มาเลเซีย	66,5	2,1
13	อียิปต์	61,3	1,9
14	อุซเบกิสถาน	59,1	1,8
15	บริเตนใหญ่	57,1	1,8
16	เม็กซิโก	55,3	1,7
17	ยูเออี	51	1,6
18	อินเดีย	50,9	1,6
19	ออสเตรเลีย	50,4	1,6
20	ตรินิแดดและโตเบโก	42,4	1,3

แหล่งที่มา: การทบทวนสถิติพลังงานโลกของ BP ประจำปี 2554

ของเหลวและก๊าซ ของเหลวเกือบทุกชนิดสามารถรับของเหลวที่เหลืออีกสองชนิดอย่างละอัน ของแข็งหลายชนิดเมื่อละลาย การระเหย หรือการเผาไหม้ สามารถเติมอากาศเข้าไปได้ แต่ไม่ใช่ว่าก๊าซทุกชนิดจะสามารถกลายเป็นส่วนประกอบของวัสดุแข็งหรือของเหลวได้ เป็นที่รู้จัก ประเภทต่างๆก๊าซที่มีคุณสมบัติ แหล่งกำเนิด และลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกันไป

ความหมายและคุณสมบัติ

แก๊สเป็นสารที่มีลักษณะเฉพาะคือไม่มีหรือมีค่าน้อยที่สุดของพันธะระหว่างโมเลกุล เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค คุณสมบัติหลักที่ก๊าซทุกประเภทมี:

1. ความลื่นไหล, การเปลี่ยนรูป, ความผันผวน, ความปรารถนาในปริมาตรสูงสุด, ปฏิกิริยาของอะตอมและโมเลกุลต่ออุณหภูมิที่ลดลงหรือเพิ่มขึ้นซึ่งแสดงออกโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มของการเคลื่อนที่
2. มีอยู่ที่อุณหภูมิซึ่งความดันที่เพิ่มขึ้นไม่นำไปสู่การเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว
3. บีบอัดได้ง่ายปริมาณลดลง ทำให้ง่ายต่อการขนส่งและใช้งาน
4. ส่วนใหญ่จะถูกทำให้เหลวโดยการบีบอัดภายในขีดจำกัดความดันและค่าความร้อนวิกฤติ

เนื่องจากไม่สามารถเข้าถึงการวิจัยได้ จึงอธิบายโดยใช้พารามิเตอร์พื้นฐานต่อไปนี้: อุณหภูมิ ความดัน ปริมาตร มวลโมลาร์

จำแนกตามเงินฝาก

ใน สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติก๊าซทุกชนิดพบได้ในอากาศ ดิน และน้ำ

1. ส่วนประกอบของอากาศ: ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ อาร์กอน ไนโตรเจนออกไซด์ที่มีส่วนผสมของนีออน คริปทอน ไฮโดรเจน มีเทน
2. ใน เปลือกโลกไนโตรเจน ไฮโดรเจน มีเทน และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ออกไซด์ และอื่นๆ อยู่ในสถานะก๊าซและของเหลว นอกจากนี้ยังมีการสะสมของก๊าซในส่วนที่เป็นของแข็งผสมกับชั้นน้ำที่ความดันประมาณ 250 atm ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (สูงถึง 20°C)
3. อ่างเก็บน้ำประกอบด้วยก๊าซที่ละลายน้ำได้ - ไฮโดรเจนคลอไรด์, แอมโมเนีย และก๊าซที่ละลายได้ไม่ดี - ออกซิเจน, ไนโตรเจน, ไฮโดรเจน, คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ

เขตอนุรักษ์ธรรมชาติมีปริมาณเกินกว่าปริมาณที่สร้างขึ้นโดยธรรมชาติมาก

จำแนกตามระดับความไวไฟ

ก๊าซทุกประเภทขึ้นอยู่กับลักษณะพฤติกรรมในกระบวนการจุดระเบิดและการเผาไหม้แบ่งออกเป็นสารออกซิไดซ์เฉื่อยและไวไฟ

1. สารออกซิไดซ์ส่งเสริมการเผาไหม้และสนับสนุนการเผาไหม้ แต่ไม่สามารถเผาไหม้ได้เอง: อากาศ ออกซิเจน ฟลูออรีน คลอรีน ไนโตรเจนออกไซด์ และไดออกไซด์
2. ความเฉื่อยไม่มีส่วนร่วมในการเผาไหม้ แต่มีแนวโน้มที่จะแทนที่ออกซิเจนและลดความเข้มของกระบวนการ: ฮีเลียม, นีออน, ซีนอน, ไนโตรเจน, อาร์กอน,
3. สารที่ติดไฟได้จุดไฟหรือระเบิดเมื่อรวมกับออกซิเจน: มีเทน, แอมโมเนีย, ไฮโดรเจน, อะเซทิลีน, โพรเพน, บิวเทน, อีเทน, เอทิลีน. ส่วนใหญ่มีลักษณะการเผาไหม้เฉพาะภายใต้เงื่อนไขขององค์ประกอบบางอย่างของส่วนผสมของก๊าซ ด้วยคุณสมบัตินี้ ก๊าซจึงเป็นเชื้อเพลิงประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน มีการใช้ก๊าซมีเทน โพรเพน และบิวเทนในลักษณะนี้

คาร์บอนไดออกไซด์และบทบาทของมัน

เป็นก๊าซชนิดหนึ่งที่พบมากที่สุดในบรรยากาศ (0.04%) ที่ อุณหภูมิปกติและความดันบรรยากาศมีความหนาแน่น 1.98 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร อาจอยู่ในสถานะของแข็งและของเหลว เฟสของแข็งเกิดขึ้นเมื่อ ตัวชี้วัดเชิงลบความร้อนและความดันบรรยากาศคงที่ เรียกว่า “น้ำแข็งแห้ง” เฟสของเหลวของ CO 2 เป็นไปได้เมื่อความดันเพิ่มขึ้น คุณสมบัตินี้ใช้สำหรับการจัดเก็บ การขนส่ง และการประยุกต์ทางเทคโนโลยี การระเหิด (การเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซจากของแข็งโดยไม่มีเฟสของเหลวกลาง) สามารถทำได้ที่ -77 - -79˚С ความสามารถในการละลายน้ำในอัตราส่วน 1:1 รับรู้ได้ที่ t=14-16˚С

ประเภทของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด:

1. ของเสียจากพืชและสัตว์ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากภูเขาไฟ การปล่อยก๊าซจากบาดาลของโลก การระเหยจากพื้นผิวอ่างเก็บน้ำ
2. ผลจากกิจกรรมของมนุษย์รวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทุกประเภท

เป็นสารที่มีประโยชน์จึงถูกใช้:

1. ในเครื่องดับเพลิงคาร์บอนไดออกไซด์
2. ในกระบอกสูบสำหรับการเชื่อมอาร์กในสภาพแวดล้อม CO 2 ที่เหมาะสม
3. ในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสารกันบูดและสำหรับน้ำอัดลม
4. เป็นสารทำความเย็นสำหรับทำความเย็นชั่วคราว
5. ในอุตสาหกรรมเคมี
6. ในสาขาโลหะวิทยา

เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่ไม่สามารถทดแทนได้ของชีวิตบนโลก มนุษย์ การทำงานของเครื่องจักรและโรงงานทั้งหมด มันสะสมอยู่ในชั้นล่างและชั้นบนของชั้นบรรยากาศ ชะลอการปล่อยความร้อนและสร้าง "ปรากฏการณ์เรือนกระจก"

และบทบาทของเขา

ในบรรดาสารที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติและวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยีนั้นมีสารที่มีความสามารถในการติดไฟและค่าความร้อนในระดับสูง ก๊าซเหลวประเภทต่อไปนี้ใช้สำหรับการจัดเก็บ การขนส่ง และการใช้งาน: มีเทน โพรเพน บิวเทน รวมถึงสารผสมโพรเพน-บิวเทน

บิวเทน (C 4 H 10) และโพรเพนเป็นส่วนประกอบของก๊าซปิโตรเลียม ของเหลวแรกที่ -1 - -0.5˚С การขนส่งและการใช้บิวเทนบริสุทธิ์ในสภาพอากาศหนาวจัดไม่ได้ดำเนินการเนื่องจากการแช่แข็ง อุณหภูมิการทำให้เป็นของเหลวสำหรับโพรเพน (C 3 H 8) -41 - -42˚С, ความดันวิกฤต - 4.27 MPa

มีเทน (CH 4) เป็นส่วนประกอบหลัก ประเภทของแหล่งก๊าซ - แหล่งสะสมของน้ำมันผลิตภัณฑ์จากกระบวนการทางชีวภาพ การทำให้เป็นของเหลวเกิดขึ้นจากการบีบอัดแบบค่อยเป็นค่อยไปและลดความร้อนลงเหลือ -160 - -161˚С ในแต่ละขั้นตอนจะถูกบีบอัด 5-10 ครั้ง

การทำเหลวจะดำเนินการในโรงงานพิเศษ โพรเพนบิวเทนรวมถึงส่วนผสมสำหรับใช้ในบ้านและอุตสาหกรรมผลิตแยกกัน มีเทนใช้ในอุตสาหกรรมและเป็นเชื้อเพลิงในการขนส่ง หลังสามารถผลิตได้ในรูปแบบบีบอัด

ก๊าซอัดและบทบาทของมัน

ใน เมื่อเร็วๆ นี้ก๊าซธรรมชาติอัดได้รับความนิยม หากใช้เฉพาะการทำให้เป็นของเหลวสำหรับโพรเพนและบิวเทน ก็จะมีเทนที่ถูกปล่อยออกมาทั้งในสถานะเป็นของเหลวและถูกบีบอัด ก๊าซในกระบอกสูบภายใต้แรงดันสูง 20 MPa มีข้อได้เปรียบเหนือก๊าซเหลวที่รู้จักกันดีหลายประการ

1. อัตราการระเหยสูง รวมถึงที่อุณหภูมิอากาศติดลบ จะไม่มีปรากฏการณ์การสะสมเชิงลบ
2. ระดับความเป็นพิษที่ต่ำกว่า
3. การเผาไหม้สมบูรณ์ ประสิทธิภาพสูง ไม่มีผลกระทบด้านลบต่ออุปกรณ์และบรรยากาศ

มีการใช้งานมากขึ้นไม่เพียงแต่สำหรับการขนส่งสินค้าเท่านั้น แต่ยังสำหรับอีกด้วย รถยนต์นั่งส่วนบุคคลรวมถึงอุปกรณ์หม้อไอน้ำ

แก๊สเป็นสารที่ไม่เด่น แต่ไม่สามารถทดแทนได้สำหรับชีวิตมนุษย์ ค่าความร้อนที่สูงของบางส่วนแสดงให้เห็นถึงการใช้ส่วนประกอบต่าง ๆ ของก๊าซธรรมชาติอย่างกว้างขวางเป็นเชื้อเพลิงสำหรับอุตสาหกรรมและการขนส่ง

ก๊าซธรรมชาติซึ่งเราทุกคนคุ้นเคยกันดีในครัวของเรานั้นมีความใกล้ชิดกับน้ำมัน ประกอบด้วยมีเทนเป็นส่วนใหญ่และมีส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า (อีเทน โพรเพน บิวเทน) ภายใต้สภาพธรรมชาติ ก๊าซดังกล่าวมักมีสิ่งเจือปนจากก๊าซอื่นๆ (ฮีเลียม ไนโตรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนไดออกไซด์)

องค์ประกอบทั่วไปของก๊าซธรรมชาติ:

ไฮโดรคาร์บอน:

• มีเทน – 70-98%
• อีเทน – 1-10%
• โพรเพน - มากถึง 5%
• บิวเทน – มากถึง 2%
• เพนเทน - มากถึง 1%
• เฮกเซน – มากถึง 0.5%

สิ่งเจือปน:

• ไนโตรเจน – มากถึง 15%
• ฮีเลียม – มากถึง 5%
• คาร์บอนไดออกไซด์ – มากถึง 1%
• ไฮโดรเจนซัลไฟด์ – น้อยกว่า 0.1%

ก๊าซธรรมชาติแพร่หลายอย่างมากในส่วนลึกของโลก พบได้ในความหนาของเปลือกโลกที่ระดับความลึกหลายเซนติเมตรถึง 8 กิโลเมตร เช่นเดียวกับน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ในกระบวนการอพยพในเปลือกโลก ตกลงไปในกับดัก (ชั้นที่ซึมผ่านได้ซึ่งถูกจำกัดด้วยชั้นหินที่ผ่านไม่ได้) ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของแหล่งก๊าซ

แหล่งก๊าซที่ใหญ่ที่สุดห้าแห่งในรัสเซีย:

• Urengoyskoye (แก๊ส)
• Yamburgskoe (คอนเดนเสทน้ำมันและก๊าซ)
• Bovanenkovskoe (คอนเดนเสทน้ำมันและก๊าซ)
• Shtokmanovskoe (คอนเดนเสทก๊าซ)
• เลนินกราดสโคย (แก๊ส)

ก๊าซธรรมชาติ (ไฮโดรคาร์บอน) เป็นเพื่อนที่พบบ่อย ทุ่งน้ำมัน. มักพบในน้ำมันในรูปแบบที่ละลายน้ำ และในบางกรณีก็สะสมอยู่ที่ส่วนบนของทุ่งนาจนเกิดเป็นฝาปิดแก๊ส เป็นเวลานานแล้วที่ก๊าซที่ปล่อยออกมาในระหว่างการผลิตน้ำมัน ซึ่งเรียกว่าก๊าซที่เกี่ยวข้องนั้นถือเป็นส่วนที่ไม่พึงประสงค์ของกระบวนการสกัด ส่วนใหญ่มักถูกเผาด้วยคบเพลิง

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มนุษยชาติได้เรียนรู้ที่จะใช้ประโยชน์จากก๊าซธรรมชาติอย่างเต็มที่ ความล่าช้าในการพัฒนาเชื้อเพลิงประเภทที่มีคุณค่าอย่างยิ่งนี้ส่วนใหญ่เนื่องมาจากการขนส่งก๊าซและการใช้งานในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวันจำเป็นต้องมีระดับการพัฒนาทางเทคนิคและเทคโนโลยีที่ค่อนข้างสูง นอกจากนี้ เมื่อผสมกับอากาศ ก๊าซธรรมชาติจะก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้ ซึ่งต้องมีมาตรการความปลอดภัยเพิ่มขึ้นเมื่อใช้งาน

การประยุกต์ใช้ก๊าซ

ความพยายามในการใช้แก๊สเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 19 ก๊าซตะเกียงตามที่เรียกกันในสมัยนั้นทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงสว่าง ในเวลานั้นแหล่งก๊าซยังไม่ได้รับการพัฒนา และใช้ก๊าซที่ผลิตร่วมกับน้ำมันเพื่อให้แสงสว่าง ดังนั้นก๊าซดังกล่าวจึงมักเรียกว่าก๊าซปิโตรเลียม ตัวอย่างเช่น คาซานถูกส่องสว่างด้วยก๊าซน้ำมันดังกล่าวมาเป็นเวลานาน มันยังใช้เพื่อส่องสว่างเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและมอสโกอีกด้วย

ปัจจุบัน ก๊าซมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในภาคพลังงานของโลก ช่วงของการใช้งานกว้างมาก ใช้ในอุตสาหกรรม ในชีวิตประจำวัน ในโรงต้มน้ำ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน เป็นเชื้อเพลิงของรถยนต์ และเป็นวัตถุดิบตั้งต้นในอุตสาหกรรมเคมี

ก๊าซถือเป็นเชื้อเพลิงที่ค่อนข้างสะอาด เมื่อก๊าซถูกเผาไหม้จะผลิตเพียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเท่านั้น ในขณะเดียวกัน การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังน้อยกว่าการเผาไหม้ถ่านหินเกือบสองเท่า และน้อยกว่าการเผาไหม้น้ำมันถึง 1.3 เท่า ไม่ต้องพูดถึงความจริงที่ว่าเมื่อน้ำมันและถ่านหินถูกเผา เขม่าและเถ้าจะยังคงอยู่ เนื่องจากก๊าซเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุดในบรรดาเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมด จึงครองตำแหน่งที่โดดเด่นในภาคพลังงานของมหานครสมัยใหม่

วิธีการผลิตก๊าซ

เช่นเดียวกับน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติถูกผลิตโดยใช้บ่อน้ำที่กระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งพื้นที่ของแหล่งก๊าซ การผลิตเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดันในการก่อตัวของก๊าซและบนพื้นผิว ภายใต้อิทธิพลของแรงดันในอ่างเก็บน้ำ ก๊าซจะถูกผลักผ่านบ่อไปยังพื้นผิว ซึ่งจะเข้าสู่ระบบรวบรวม จากนั้น ก๊าซจะถูกส่งไปยังโรงบำบัดก๊าซที่ซับซ้อน ซึ่งจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปน หากปริมาณสิ่งเจือปนในก๊าซที่ผลิตไม่มีนัยสำคัญ ก็สามารถส่งไปยังโรงงานแปรรูปก๊าซได้ทันที โดยไม่ต้องผ่านโรงบำบัดที่ซับซ้อน

การขนส่งก๊าซเป็นอย่างไร?

การขนส่งก๊าซผ่านท่อเป็นหลัก ปริมาณก๊าซหลักถูกขนส่งโดยท่อส่งก๊าซหลักซึ่งแรงดันก๊าซสามารถเข้าถึง 118 atm ก๊าซเข้าถึงผู้บริโภคผ่านการจำหน่ายและท่อส่งก๊าซภายในองค์กร ขั้นแรก ก๊าซจะผ่านสถานีจ่ายก๊าซ ซึ่งความดันจะลดลงเหลือ 12 atm จากนั้นจะถูกส่งผ่านท่อจ่ายก๊าซไปยังจุดควบคุมก๊าซซึ่งความดันจะลดลงอีกครั้งคราวนี้เป็น 0.3 atm หลังจากนั้นแก๊สจะเข้าสู่ครัวของเราผ่านท่อส่งก๊าซภายในบ้าน

โครงสร้างพื้นฐานการจ่ายก๊าซขนาดใหญ่ทั้งหมดนี้ถือเป็นภาพรวมอย่างแท้จริง ท่อส่งก๊าซหลายร้อยแสนกิโลเมตรพันกันเกือบทั่วทั้งอาณาเขตของรัสเซีย หากท่อส่งก๊าซทั้งหมดนี้ทอดยาวเป็นเส้นเดียว ความยาวของท่อก็จะเพียงพอที่จะเข้าถึงจากโลกไปยังดวงจันทร์และด้านหลังได้ และนี่เป็นเพียงระบบขนส่งก๊าซของรัสเซียเท่านั้น หากเราพูดถึงโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งก๊าซทั่วโลกทั้งหมด เราก็จะพูดถึงท่อส่งก๊าซที่ยาวหลายล้านกิโลเมตร

เนื่องจากก๊าซธรรมชาติไม่มีทั้งกลิ่นและสี ดังนั้นจึงสามารถตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซได้อย่างรวดเร็ว จึงได้กลิ่นที่ไม่พึงประสงค์โดยไม่ได้ตั้งใจ กระบวนการนี้เรียกว่าการทำให้มีกลิ่นและเกิดขึ้นที่สถานีจ่ายก๊าซ สารประกอบที่มีกำมะถัน เช่น เอเทนไทออล (EtSH) มักถูกใช้เป็นสารดับกลิ่น กล่าวคือ สารที่มีกลิ่นไม่พึงประสงค์

ปริมาณการใช้ก๊าซเป็นไปตามฤดูกาล ในฤดูหนาวการบริโภคจะเพิ่มขึ้น และในฤดูร้อนก็จะลดลง เพื่อบรรเทาความผันผวนตามฤดูกาลของการใช้ก๊าซ จึงได้มีการสร้างโรงเก็บก๊าซใต้ดิน (UGS) ใกล้กับศูนย์กลางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแหล่งก๊าซที่หมดสิ้นแล้ว ดัดแปลงเพื่อกักเก็บก๊าซ หรือถ้ำเกลือใต้ดินที่สร้างขึ้นเทียม ในฤดูร้อน ก๊าซที่ขนส่งส่วนเกินจะถูกส่งไปยังโรงเก็บก๊าซใต้ดิน และในฤดูหนาว ในทางกลับกัน อาจเกิดการขาดกำลังการผลิต ระบบท่อชดเชยด้วยการถอนก๊าซออกจากสถานที่จัดเก็บ

ในทางปฏิบัติของโลก นอกเหนือจากท่อส่งก๊าซแล้ว ก๊าซธรรมชาติยังถูกขนส่งในรูปแบบของเหลวผ่านเรือพิเศษ - เรือบรรทุกก๊าซ (เรือบรรทุกมีเทน) ในรูปแบบของเหลว ปริมาตรของก๊าซธรรมชาติจะลดลง 600 เท่า ซึ่งสะดวกไม่เพียงแต่สำหรับการขนส่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดเก็บด้วย ในการทำให้แก๊สกลายเป็นของเหลว แก๊สจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิควบแน่น (-161.5 °C) ทำให้มันกลายเป็นของเหลว มันถูกขนส่งในรูปแบบแช่เย็นนี้ ผู้ผลิตก๊าซธรรมชาติเหลวรายใหญ่ ได้แก่ กาตาร์ อินโดนีเซีย มาเลเซีย ออสเตรเลีย และไนจีเรีย

อนาคตและแนวโน้ม

เนื่องจากเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีการปรับปรุงอุปกรณ์และเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องทั้งในการผลิตและการใช้ก๊าซเชื้อเพลิงประเภทนี้จึงได้รับความนิยมมากขึ้น ตัวอย่างเช่น BP คาดการณ์การเติบโตที่รวดเร็วของความต้องการก๊าซเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิลประเภทอื่น

ความต้องการก๊าซที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การค้นหาแหล่งก๊าซใหม่ๆ ที่มักจะแหวกแนว แหล่งที่มาดังกล่าวอาจเป็น:

• ก๊าซจากตะเข็บถ่านหิน
• ก๊าซจากชั้นหิน
• ก๊าซไฮเดรต

♦ ก๊าซจากตะเข็บถ่านหินการขุดเริ่มขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1980 เท่านั้น การดำเนินการนี้เกิดขึ้นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ของการขุดประเภทนี้ ในรัสเซีย แก๊ซพรอมเริ่มทดสอบวิธีนี้ในปี 2546 โดยเริ่มทดลองผลิตมีเทนจากตะเข็บถ่านหินในคุซบาส การผลิตก๊าซจากตะเข็บถ่านหินยังดำเนินการในประเทศอื่น ๆ เช่นออสเตรเลียแคนาดาและจีน

♦ ก๊าซจากชั้นหิน. การปฏิวัติหินดินดานในการผลิตก๊าซที่เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาไม่ได้ออกจากหน้าแรกของวารสาร การพัฒนาเทคโนโลยีการขุดเจาะแนวนอนทำให้สามารถสกัดก๊าซจากหินที่มีการซึมผ่านต่ำในปริมาณที่ครอบคลุมต้นทุนการสกัด ปรากฏการณ์การพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตก๊าซจากชั้นหินในสหรัฐอเมริกากำลังกระตุ้นให้ประเทศอื่น ๆ พัฒนาพื้นที่นี้ นอกจากสหรัฐอเมริกาแล้ว งานเชิงรุกเกี่ยวกับการผลิตก๊าซจากชั้นหินยังอยู่ในระหว่างดำเนินการในแคนาดา จีนยังมีศักยภาพที่สำคัญในการพัฒนาการผลิตก๊าซจากชั้นหินขนาดใหญ่

♦ ก๊าซไฮเดรต. ส่วนสำคัญของก๊าซธรรมชาติอยู่ในสถานะผลึกในรูปของสิ่งที่เรียกว่าก๊าซไฮเดรต (มีเทนไฮเดรต) ก๊าซไฮเดรตสำรองจำนวนมากมีอยู่ในมหาสมุทรและในเขตชั้นดินเยือกแข็งถาวรของทวีป ปัจจุบัน ปริมาณสำรองก๊าซโดยประมาณในรูปของแก๊สไฮเดรตมีมากกว่าปริมาณสำรองรวมของน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมดา การพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นไปได้เชิงเศรษฐกิจสำหรับการสกัดก๊าซไฮเดรตกำลังได้รับการดำเนินการอย่างเข้มข้นในญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และประเทศอื่นๆ บางประเทศ ญี่ปุ่นซึ่งขาดแคลนก๊าซสำรองแบบดั้งเดิมและถูกบังคับให้ซื้อทรัพยากรประเภทนี้ในราคาที่สูงมาก ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับหัวข้อนี้

ก๊าซธรรมชาติมีอนาคตที่ดีในฐานะเชื้อเพลิงและแหล่งที่มาขององค์ประกอบทางเคมี ในระยะยาว ถือเป็นเชื้อเพลิงประเภทหลักที่จะใช้ในช่วงเปลี่ยนผ่านของภาคพลังงานโลกไปสู่ทรัพยากรที่สะอาดและหมุนเวียนได้