Суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин.
Природний газвідноситься до корисних копалин. Часто є попутним газом у видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання у земних надрах) знаходиться у газовому стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ – це вільний газ, або у розчиненому стані у нафті чи воді (у пластових умовах), а в стандартних умовах (0,101325 МПа та 20 °С) - тільки в газовому стані. Також природний газ може бути у вигляді газогідратів.
Хімічний склад
Основну частину газу становить метан (CH4) - до 98 %. До складу природного газу можуть входити більш важкі вуглеводні: етан (C2H6),
пропан (C3H8),
бутан (C4H10)
Гомологи метану, а також інші невуглеводневі речовини: водень (H2),
сірководень (H2S),
діоксид вуглецю (СО2),
азот (N2),
гелій (Не).
Природний газ не має кольору та запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, до газу додають невелику кількість меркаптанів, що мають сильний неприємний запах.
Фізичні властивості
Орієнтовні фізичні характеристики:
Щільність: = 0,7 кг/м (сухий газоподібний) чи 400 кг/м (рідкий).
Температура спалаху: t = 650 °C.
Теплота згоряння: 16-35 МДж/м (для газоподібного).
Октанове числопри використанні двигунів згоряння: 120 – 130.
Родовища природного газу
Метан та деякі інші вуглеводні широко поширені у космосі. Метан третій за поширеністю газ всесвіту, після водню та гелію. У вигляді метанового льоду він бере участь у будові багатьох віддалених від сонця планет і астероїдів, проте такі скупчення, як правило, не відносять до покладів природного газу, і вони досі не знайшли практичного застосування. Значна кількість вуглеводнів присутня в мантії Землі, проте вони теж не становлять інтересу.
Величезні поклади газу зосереджені осадової оболонці земної кори. Відповідно до теорії біогенного походження нафти вони утворюються внаслідок розкладання останків живих організмів. Вважається, що природний газ утворюється при великих температурахта тисках ніж нафта. З цим узгоджується той факт, що родовища газу часто розташовані глибше ніж родовища нафти.
Величезними запасами природного газу має Росія (Уренгойське родовище), США, Канада. З інших країн варто відзначити Норвегію, та її запаси невеликі. Серед колишніх республік Радянського Союзувеликими запасами газу володіє Туркменія, а також Казахстан (Карачаганакське родовище)
У другій половині ХХ століття університеті ім. І. М. Губкіна було відкрито природні газогідрати (або гідрати метану). Пізніше з'ясувалося, що запаси газу в цьому стані величезні. Вони розташовуються як під землею, і на незначному заглибленні під морським дном.
Видобуток та транспортування
Природний газ знаходиться у землі на глибині від 1000 метрів до кількох кілометрів. Надглибокою свердловиною неподалік міста Новий Уренгойотримано приплив газу з глибини понад 6000 метрів. У надрах газ перебуває у мікроскопічних порожнинах, званих порами. Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами - тріщинами, цими каналами газ надходить з пор з високим тискому пори з нижчим тиском до тих пір, поки не опиниться в свердловині. Рух газу в пласті підпорядковується певним законам. Газ видобувають із надр землі за допомогою свердловин. Свердловини намагаються розмістити по всій території родовища. Це робиться для рівномірного падіння пластового тиску в покладі. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а також передчасне обводнення покладу.
Газ виходить з надр внаслідок того, що в пласті знаходиться під тиском, що багаторазово перевищує атмосферне. Таким чином, рушійною силою є різниця тисків у пласті та системі збору.
У 2005 року у Росії обсяг видобутку газу становив 548 млрд. м3. Внутрішнім споживачам було поставлено 307 млрд. м3 через 220 регіональних газорозподільних організацій. На території Росії розташовано 24 сховища природного газу. Протяжність магістральних газопроводів Росії становить 155 тис. км.
Підготовка природного газу до транспорту
Газ, що надходить із свердловин, необхідно підготувати до транспортування кінцевого користувача - хімічний завод, котельня, міські газові мережі. Необхідність підготовки газу викликана присутністю в ньому крім цільових компонентів (цільовими для різних споживачів є різні компоненти) домішок, що викликають труднощі під час транспортування чи застосування. Так, пари води, що міститься в газі, за певних умов можуть утворювати гідрати або, конденсуючись, накопичуватися в різних місцях (згинання трубопроводу, наприклад), заважаючи просуванню газу; сірководень викликає сильну корозію газового обладнання(Труби, ємності теплообмінників і т. д.).
Газ готують за різними схемами. Згідно з однією з них, у безпосередній близькості від родовища споруджується установка комплексної підготовки газу (УКПГ), на якому проводиться очищення та осушення газу. Така схема реалізована на Уренгойському родовищі.
Якщо газ містить у великій кількості гелій чи сірководень, то газ обробляють на газопереробному заводі, де виділяють гелій та сірку. Ця схема реалізована, наприклад, на Астраханському родовищі.
Транспортування природного газу
Нині основним видом транспорту є трубопровідний. Газ під тиском 75 атмосфер рухається трубами діаметром до 1,4 метра. У міру просування газу трубопроводом він втрачає енергію, долаючи сили тертя як між газом і стінкою труби, так і між шарами газу. Тому через певні проміжки необхідно споруджувати компресорні станції (КС), на яких дотискається газ до 75 атм. Спорудження та обслуговування трубопроводу дуже дороге, але тим не менш - це найбільше дешевий спосібтранспортування газу та нафти.
Окрім трубопровідного транспорту використовують спеціальні танкери – газовози. Це спеціальні кораблі, на яких газ перевозиться в зрідженому стані за певних термобаричних умов. Таким чином для транспортування газу цим способом необхідно протягнути газопровід до берега моря, побудувати на березі завод, що скраплює газ, порт для танкерів, і самі танкери. Такий вид транспорту вважається економічно обґрунтованим за віддаленості споживача зрідженого газу понад 3000 км.
У 2004 міжнародні постачання газу трубопроводами склали 502 млрд. м3, зрідженого газу - 178 млрд. м3.
Також є й інші проекти транспортування газу, наприклад, за допомогою дирижаблів, або в газогідратному стані, але ці проекти не знайшли широкого застосування через різні причини.
Застосування
Природний газ широко використовується у хімічній промисловості як вихідна сировина. Також використовується як паливо, для опалення житлових будинків, паливо для машин, електростанцій та ін.
Десять провідних країн-виробників газу
На початку 2007 року Росією ініційовано процес створення газового картелю за прикладом ОПЕК. Це питання було ключовою темою на переговорах Володимира Путіна з королем Саудівської Аравії та еміром Катару.
Див. також
Нафта
Болотяний газ
Гідрати природних газів
Примітки
Природний газ - це корисна копалина. Газ, як і нафту і вугілля,
утворився у земних надрах з органічних речовин тваринного походження
(тобто відкладень давно живих організмів) під дією високих тисків і
температур.
Живі організми, що загинули та опустилися на морське дно, потрапляли в такі
умови, де вони не могли ні розпадатися в результаті окислення (адже морською
дні немає повітря і кисню), ні знищуватись мікробами (їх там просто не було).
Відкладення цих організмів утворили мулисті опади. В результаті
Геологічні рухи ці опади проникли на великі глибини. Там під
впливом тиску та високої температури протягом мільйонів років проходив
процес, при якому міститься в опадах вуглець перейшов у сполуки,
звані вуглеводнями. Свою назву вони отримали тому, що їх
молекули складаються з вуглецю та водню. Вуглеводні з великими молекулами
(Високомолекулярні) - це рідкі речовини, з них утворилася нафта. А
низькомолекулярні вуглеводні (які мають маленькі молекули) - це гази. Вони-
то й утворили природний газ. Але тільки газ утворився під впливом більше
високих температур та тисків, ніж нафта.
Ось чому в родовищах нафти завжди є природний газ.
Згодом ці відкладення пішли глибоко вниз – їх покрили шари осадових порід.
Природний газ – це не однорідна субстанція. Він складається із суміші газів.
Основну частину газу (98%) становить газ метан. Крім метану, в
склад природного газу входять етан, пропан, бутан, а також небагато
невуглеводневих речовин - водню, азоту, вуглекислого газу, сірководню.
Природний газ знаходиться у землі на глибині від 1 до кількох кілометрів. У
земних надрах газ перебуває у мікроскопічних порожнинах - порах. Пори
з'єднані між собою мікроскопічними каналами - тріщинами. За цим
каналам газ надходить із пор із високим тиском у пори з нижчим
тиском.
Газ видобувають із надр землі за допомогою свердловин. Газ виходить з надр через
свердловини назовні через те, що у пласті знаходиться під тиском, багаторазово
перевищує атмосферне. Таким чином, рушійною силою видобутку газу з
глибин є різниця тисків у пласті та системі збору.
В даний час природний газ широко використовується в паливно-енергетичній та хімічній промисловості.
Природний газ широко застосовується як дешеве паливо в житлових приватних і багатоквартирних будинкахдля опалення, підігріву води та приготування їжі. Його використовують як паливо для машин, котелень, ТЕЦ. Це один із кращих видівпалива для побутових та промислових потреб. Цінність природного газу як
пального полягає ще й у тому, що це екологічно чисте мінеральне паливо. При його згорянні утворюється набагато менше шкідливих речовин, порівняно з іншими видами палива. Тому природний газ є одним із головних джерел енергії у людській діяльності.
У хімічній промисловості природний газ використовується як сировина для отримання різних органічних речовин, наприклад пластмас, каучуку, спирту, органічних кислот. Саме використання природного газу допомогло синтезувати багато хімічні речовини, що не існують у природі, наприклад, поліетилен.
Спочатку люди не здогадувалися про корисні властивостігазу. При видобутку нафти часто є попутним газом. Такий попутний газ раніше просто спалювали просто на місці видобутку. У ті часи перевозити та продавати природний газ було невигідно, але згодом були розроблені ефективні методитранспортування газу до споживача, головний у тому числі - трубопровідний. При цьому способі газ із свердловин, попередньо очищений, надходить у труби під величезним тиском - 75 атмосфер. Крім цього використовується спосіб транспортування зрідженого газу спеціальних танкерах - газовозах. Зріджений газ безпечніший при перевезенні та зберіганні, ніж стислий.
А спалювання природного газу в низці держав вона заборонена законом, але в деяких країнах практикується й у наші дні.
А чи знаєте ви, що...
Чистий природний газ не має кольору та запаху. Щоб можна було визначити витік побутового газу по запаху, до нього додають невелику кількість речовин, що мають сильний неприємний запах. Найчастіше для цієї мети використовують етилмеркаптан.
Людство знає існування природного газу давно. За найобережнішими оцінками, природний газ використовувався в Китаї для опалення та освітлення вже до IV століття до н. Для отримання бурили свердловини, а трубопроводи робилися з бамбука. Крім того, довгий час яскраве полум'я, яке не залишало попелу, було предметом містичного та релігійного культу для деяких народів. Наприклад, на Апшеронському півострові (сучасна територія Азербайджану) у VII столітті було споруджено храм вогнепоклонників Атешгях, служіння в якому проходили аж до XIX століття.
Саме слово «газ» було придумано на початку XVII століття фламандським натуралістом Яном Баптистом ван Хельмонтом для позначення отриманого ним «мертвого повітря» (вуглекислого газу). Гельмонт писав: «Така пара я назвав газ, тому що вона майже не відрізняється від хаосу стародавніх». Але в даному випадку ми маємо справу з однією із форм існування речовини.
Щодо походження природного газу серед вчених досі не існує єдиної думки. Дві основні концепції – біогенна та мінеральна – стверджують різні причини утворення вуглеводневих корисних копалин у надрах Землі.
- Мінеральна теорія. Утворення з корисними копалинами в пластах гірських порід – частина процесу дегазації Землі. Через внутрішню динаміку Землі вуглеводні, що знаходяться на великих глибинах, піднімаються в зону найменшого тиску, утворюючи в результаті газові поклади.
- Біогенна теорія. Живі організми, що загинули та опустилися на дно водойм, розкладалися в безповітряному просторі. Опускаючись все глибше через геологічні рухи, залишки органіки, що розклалася, перетворилися під впливом термобаричних факторів (температури і тиску) на вуглеводневі корисні копалини, у тому числі – на природний газ.
Нещодавно групою вчених з Інституту проблем нафти і газу РАН під керівництвом доктора геолого-мінералогічних наук Азарія Баренбаума була розроблена нова концепція походження нафти і газу. Згідно з цією теорією, великі поклади вуглеводнів можуть виникати не за мільйони років, як раніше вважалося, а лише за десятиліття.
Природний газ може існувати у вигляді газових покладів, що знаходяться в пластах деяких гірських порід, у вигляді газових шапок (над нафтою), а також у розчиненому або кристалічному вигляді. Також природний газ може бути у вигляді газогідратів (гідрати природних газів – це газові гідрати або клатрати – кристалічні сполуки, що утворюються за певних термобаричних умов з води та газу).
Природний газ має ряд переваг у порівнянні з іншими видами палива та сировини:
- вартість видобутку газу значно нижча, ніж інших видів палива; продуктивність праці за її видобутку вище, ніж із видобутку нафти та вугілля;
- відсутність у природних газах оксиду вуглецю запобігає можливості отруєння людей при витоках газу;
- при газовому опаленніміст та населених пунктів значно менше забруднюється повітряний басейн;
- під час роботи на природному газі забезпечується можливість автоматизації процесів горіння, досягаються високі ККД;
- високі температури в процесі горіння (понад 2000°С) та питома теплота згоряння дозволяють ефективно застосовувати природний газ як енергетичне та технологічне паливо.
Газ - молодше паливо ніж нафта. Епоха природного газу, по суті, почалася з відкриття в 1959 р. родовища Гронінген в Нідерландах і наступних відкриттів газових запасів Великобританією в південному басейні Північного моря в середині 60-х років.
За даними МЕА, з початку 70-х років. частка газу у світовому енергобалансі зросла з 16 до 21% у 2008 р. За даними ВР Statistical Review of World Energy, ця частка у 2008-2010 роках. у світовому споживанні енергії виявилася ще вищою - близько 24%. У прогнозному дослідженні ВР з розвитку Світової енергетики до 2030 року йдеться, що природний газ буде видом палива, що найшвидше зростає, у найближчі 25 років. При цьому експерти Міжнародного енергетичного агентства вважають, що частка газу у світовому енергобалансі до 2035 року збільшиться з 21 до 25%, газ стане другим після нафти енергоносієм, змістивши на третє місце вугілля.
Хімічний склад
Хімічний склад газу досить простий. Основну частину цього виду газу становить метан (CH4) – найпростіший вуглеводень (органічна сполука, що складається з атомів вуглецю та водню), його частка перевищує 92%.
Залежно від вмісту метану виділяються дві основні групи природного газу:
- Природний газ групи H(Н-газ, тобто висококалорійний газ) у зв'язку з високим вмістом метану (від 87% до 99%) є найякіснішим. Російський природний газ відноситься до групи Н і відрізняється високою теплотворною здатністю. Зважаючи на високий вміст метану (~ 98%), він є найякіснішим природним газом світу.
- Природний газ групи L(L-газ, тобто низькокалорійний газ) - це природний газ з меншим вмістом метану - від 80% до 87%. Якщо вимоги щодо якості не виконуються (11,1 кВт-год/куб.м), часто газ не можна поставляти безпосередньо кінцевому споживачеві без додаткової переробки.
Крім метану до складу природного газу можуть входити важчі вуглеводні, гомологи метану: етан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) та деякі невуглеводневі домішки. У той же час важливо, що склад природного газу не є постійним і змінюється від родовища до родовища.
Фізичні властивості
Орієнтовні фізичні характеристики (залежать від складу):
- Щільність: від 0,7 до 1,0 кг/м3 (сухий газоподібний, за нормальних умов) чи 400 кг/м3 (рідкий).
- Температура спалаху: t = 650°C.
- Теплота згоряння одного м3 природного газу в газоподібному стані за н.у.: 28-46 МДж, або 6,7-11,0 Мкал.
- Октанове число при використанні двигунів внутрішнього згоряння: 120-130.
- Легше повітря в 1,8 разів, тому при витік не збирається в низинах, а піднімається вгору.
Застосування
Маючи такі переваги перед іншими енергоносіями як, наприклад, економічність та екологічність, природний газ набуває все більше значенняу промисловості та побутових господарствах.
Природний газ як викопний енергоносій використовується головним чином для опалення житлових та промислових приміщень, для приготування їжі, вироблення електроенергії, а також у промислово-виробничому секторі для вироблення теплової енергії.
У невеликому обсязі природний газ використовується як моторне паливо. У зв'язку із зростанням цін на бензин за Останніми рокамита місяці зросла кількість приватного транспорту, переоснащеного на газові двигуни. Крім того, здійснюється переоснащення вантажних автомобілів та автобусів для роботи на природному газі. Поряд із фактором витрат важливим аргументом на користь природного газу є нижчий рівень виділення в атмосферу шкідливих речовин.
20 провідних країн світу за доведеними запасами газу (за підсумками 2010 р.)
| Країна | Запаси (трлн куб. м) | Частка від загальносвітових (%) | |
| 1 | РФ | 44,76 | 23,9 |
| 2 | Іран | 29,61 | 15,8 |
| 3 | Катар | 25,32 | 13,5 |
| 4 | Туркменістан | 8,03 | 4,3 |
| 5 | Саудівська Аравія | 8,01 | 4,3 |
| 6 | США | 7,71 | 4,1 |
| 7 | ОАЕ | 6,43 | 3,4 |
| 8 | Венесуела | 5,45 | 2,9 |
| 9 | Нігерія | 5,29 | 2,8 |
| 10 | Алжир | 4,50 | 2,4 |
| 11 | Ірак | 3,16 | 1,7 |
| 12 | Індонезія | 3,06 | 1,6 |
| 13 | Австралія | 2,92 | 1,6 |
| 14 | Китай | 2,80 | 1,5 |
| 15 | Малазія | 2,39 | 1,3 |
| 16 | Єгипет | 2,21 | 1,2 |
| 17 | Норвегія | 2,04 | 1,1 |
| 18 | Казахстан | 1,84 | 1 |
| 19 | Кувейт | 1,78 | 1 |
| 20 | Канада | 1,72 | 0,9 |
Джерело
20 провідних країн світу із споживання газу (за підсумками 2010 р.)
| Країна | Споживання (млрд куб.м) | Частка від загальносвітового (%) | |
| 1 | США | 683,4 | 21,7 |
| 2 | РФ | 414,1 | 13 |
| 3 | Іран | 136,9 | 4,3 |
| 4 | Китай | 109,0 | 3,4 |
| 5 | Японія | 94,5 | 3 |
| 6 | Великобританія | 93,8 | 3 |
| 7 | Канада | 93,8 | 3 |
| 8 | Саудівська Аравія | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Німеччина | 81,3 | 2,6 |
| 10 | Італія | 76,1 | 2,4 |
| 11 | Мексика | 68,9 | 2,2 |
| 12 | Індія | 61,9 | 1,9 |
| 13 | ОАЕ | 60,5 | 1,9 |
| 14 | Україна | 52,1 | 1,6 |
| 15 | Франція | 46,9 | 1,5 |
| 16 | Узбекистан | 45,5 | 1,4 |
| 17 | Єгипет | 45,1 | 1,4 |
| 18 | Таїланд | 45,1 | 1,4 |
| 19 | Нідерланди | 43,6 | 1,4 |
| 20 | Аргентина | 43,3 | 1,4 |
Джерело: BP Statistical Review of World Energy 2011
20 провідних країн світу з видобутку газу (за підсумками 2010 р.)
| Країна | Видобуток (млрд куб.м) | Частка від загальносвітового (%) | |
| 1 | США | 611 | 19,3 |
| 2 | Росія | 588,9 | 18,4 |
| 3 | Канада | 159,8 | 5 |
| 4 | Іран | 138,5 | 4,3 |
| 5 | Катар | 116,7 | 3,6 |
| 6 | Норвегія | 106,4 | 3,3 |
| 7 | Китай | 96,8 | 3 |
| 8 | Саудівська Аравія | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Індонезія | 82 | 2,6 |
| 10 | Алжир | 80,4 | 2,5 |
| 11 | Нідерланди | 70,5 | 2,2 |
| 12 | Малайзія | 66,5 | 2,1 |
| 13 | Єгипет | 61,3 | 1,9 |
| 14 | Узбекистан | 59,1 | 1,8 |
| 15 | Великобританія | 57,1 | 1,8 |
| 16 | Мексика | 55,3 | 1,7 |
| 17 | ОАЕ | 51 | 1,6 |
| 18 | Індія | 50,9 | 1,6 |
| 19 | Австралія | 50,4 | 1,6 |
| 20 | Трінідад і Тобаго | 42,4 | 1,3 |
Джерело: BP Statistical Review of World Energy 2011
Рідке та газоподібне. Практично будь-яка рідина може знайти кожне з двох, що залишилися. Багато твердих тіл під час плавлення, випаровування або згоряння можуть поповнити вміст повітря. Не кожен газ може стати компонентом твердих матеріалів чи рідин. Відомі різні видигазів, які відрізняються між собою за властивостями, походженням та особливостями застосування.
Визначення та властивості
Газ - це речовина, для якої характерна відсутність чи мінімальне значення міжмолекулярних зв'язків, а також активна рухливість частинок. Основні властивості, які мають усі види газів:
- Плинність, деформованість, леткість, прагнення максимального обсягу, реакція атомів і молекул зниження або підвищення температури, що проявляється зміною інтенсивності їх руху.
- Існують при температурі, за умов якої підвищення тиску не призводить до переходу в рідкий стан.
- Легко стискаються, зменшуючись обсягом. Це спрощує транспортування та використання.
- Більшість зріджується шляхом стиснення у певних межах тисків та критичних значень теплоти.
З огляду на дослідницької труднодоступності описуються з допомогою таких основних параметрів: температура, тиск, обсяг, молярна маса.
Класифікація по родовищу
У природному середовищівсі види газів знаходяться у повітрі, землі та у воді.
- Складові повітря: кисень, азот, вуглекислий газ, аргон, окис азоту з домішками неону, криптону, водню, метану.
- У земної кориазот, водень, метан та інші вуглеводні, вуглекислий газ, оксид сірки та інші знаходяться в газоподібному та рідкому стані. Також існують газові поклади у твердій фракції у суміші із пластами води при тисках близько 250 атм. при відносно низьких температурах (до 20?С).
- Водойми містять розчинні гази - хлороводень, аміак і погано розчинні - кисень, азот, водень, діоксид вуглецю та ін.
Природні запаси набагато перевищують можливу кількість штучно створених.
Класифікація за рівнем горючості
Усі види газів, залежно від поведінкових характеристик у процесах загоряння та горіння, поділяються на окислювачі, інертні та горючі.
- Окислювачі сприяють спалаху та підтримують горіння, але самі не горять: повітря, кисень, фтор, хлор, окис та двоокис азоту.
- Інертні не беруть участь у горінні, проте мають властивість витісняти кисень і впливати на зниження інтенсивності процесу: гелій, неон, ксенон, азот, аргон,
- Горючі спалахують або вибухають, з'єднуючись з киснем: метан, аміак, водень, ацетилен, пропан, бутан, етан, етилен. Більшість їх характеризується горінням лише за умов певного складу газової суміші. Завдяки цій властивості, газ - вид палива, на сьогоднішній день найпоширеніший. У цій якості використовують метан, пропан, бутан.
Вуглекислий газ та його роль
Є одним із найпоширеніших газів в атмосфері (0,04 %). При нормальній температуріта атмосферному тиску має щільність 1,98 кг/м 3 . Може перебувати у твердому та рідкому стані. Тверда фаза настає при негативних показникахтепла та постійному атмосферному тиску, вона називається «сухий лід». Рідка фаза 2 можлива при підвищенні тиску. Ця властивість використовується для зберігання, транспортування та технологічного застосування. Сублімація (перехід у газоподібний стан із твердого, без проміжної рідкої фази) можлива при -77 - -79˚С. Розчинність у воді у співвідношенні 1:1 реалізується при t=14-16С.
Види вуглекислого газу розрізняють залежно від походження:
- Продукти життєдіяльності рослин та тварин, викиди вулканів, газові виділення з надр землі, випаровування з поверхні водойм.
- Результати діяльності людини, зокрема викиди внаслідок згоряння всіх видів палива.
Як корисна речовина застосовується:
- У вуглекислотних вогнегасниках.
- У балонах для дугового зварювання у відповідному середовищі СО 2 .
- У харчовій промисловості як консервант та для газування води.
- Як холодоагент для тимчасового охолодження.
- У хімічній промисловості.
- У металургії.
Будучи незамінною складовою життя планети, людини, роботи машин та цілих заводів, накопичується у нижніх та верхніх шарах атмосфери, затримуючи вихід тепла та створюючи «парниковий ефект».
та його роль
Серед речовин природного походження та технологічного призначення виділяють такі, що мають високий ступінь горючості та теплотворності. Для зберігання, транспортування та застосування використовуються такі види зрідженого газу: метан, пропан, бутан, а також пропан-бутанові суміші.
Бутан (4Н10) і пропан є компонентами нафтових газів. Перший зріджується при -1 - -0,5? Транспортування та застосування в морозну погоду чистого бутану не здійснюється через його замерзання. Температура зрідження для пропану (С 3 Н 8) -41 - -42 ˚ С, критичний тиск - 4,27 МПа.
Метан (СН 4) – основна складова Види джерела газу – поклади нафти, продукти біогенних процесів. Зрідження відбувається за допомогою поетапного стиску та зниження теплоти до -160 - -161˚С. На кожному етапі стискується у 5-10 разів.
Зрідження складає спеціальних заводах. Випускаються пропан, бутан, а також їхня суміш для побутового та промислового використання окремо. Метан застосовується у промисловості та у вигляді палива для транспорту. Останній також може випускатися і у стислому вигляді.
Стиснутий газ та його роль
У Останнім часомпопулярність набув стисненого природного газу. Якщо для пропану і бутану застосовується виключно зрідження, метан може випускатися як у зрідженому, так і в стислому стані. Газ у балонах під високим тиском 20 МПа має ряд переваг перед загальновідомим зрідженим.
- Висока швидкість випаровування, у тому числі за негативних температур повітря, відсутність негативних явищ накопичення.
- Нижчий рівень токсичності.
- Повне згоряння, високий ККД, відсутність негативного впливу на обладнання та атмосферу.
Все частіше знаходить застосування не тільки для вантажних, але і легкових автомобілів, а також для котельного обладнання.
Газ - малопомітна, але незамінна речовина для життєдіяльності людини. Висока теплотворна здатність деяких з них виправдовує широке використання різних компонентів природного газу як паливо для промисловості та транспорту.
Природний газ, до якого ми всі так звикли на кухні, є близьким родичем нафти. Складається він здебільшого з метану з домішками більш важких вуглеводнів (етану, пропану, бутану). У природних умовах він часто містить домішки інших газів (гелію, азоту, сірководню, вуглекислого газу).
Типовий склад природного газу:
Вуглеводні:
- Метан – 70-98%
- Етан – 1-10%
- Пропан – до 5%
- Бутан – до 2%
- Пентан – до 1%
- Гексан – до 0,5%
Домішки:
- Азот – до 15%
- Гелій – до 5%
- Вуглекислий газ – до 1%
- Сірководень – менше 0,1%
Природний газ винятково широко поширений у надрах землі. Його можна зустріти у товщі земної кори на глибині від кількох сантиметрів до 8 кілометрів. Так само як і нафта, природний газ, у процесі міграції у земній корі, потрапляє у пастки (проникні пласти обмежені непроникною товщею порід), у результаті формуються газові родовища.
П'ять найбільших газових родовищ Росії:
- Уренгойське (газове)
- Ямбурзьке (нафтогазоконденсатне)
- Бованенківське (нафтогазоконденсатне)
- Штокманівське (газоконденсатне)
- Ленінградське (газове)
Природний (вуглеводневий) газ – частий супутник нафтових родовищ. Зазвичай він міститься в нафті у розчиненому вигляді, а в деяких випадках накопичується у верхній частині родовищ, утворюючи так звану газову шапку. Протягом тривалого часу газ, що виділяється при видобутку нафти, і званий попутним газом, був небажаною складовою видобутку. Найчастіше його просто спалювали у смолоскипах.
Тільки за останні кілька десятків років людство навчилося досить повно використати всі переваги газу. Така затримка в освоєнні цього надзвичайно цінного виду палива багато в чому пов'язана з тим, що транспортування газу та його використання у промисловості та побуті потребують досить високого технічного та технологічного рівня розвитку. Крім того, природний газ, змішуючись із повітрям, утворює вибухонебезпечну суміш, що потребує підвищених заходів безпеки при його використанні.
Застосування газу
Деякі спроби застосування газу робилися ще у ХІХ столітті. Світильний газ, як його тоді називали, служив як джерело освітлення. Розробку газових родовищ на той час ще не вели, а для освітлення використовували газ, що видобувається разом із нафтою. Тому такий газ часто називали нафтовим. Таким нафтовим газом, наприклад, довгий час висвітлювалася Казань. Використовували його і для висвітлення Петербурга та Москви.
В даний час газ відіграє все більшу роль в енергетиці світу. Спектр його застосування дуже широкий. Він використовується в промисловості, у побуті, в котельнях, ТЕЦ, як моторне паливо для автомашин і як вихідна сировина в хімічній промисловості.
Газ вважається щодо чистим видом палива. При спалюванні газу утворюється лише вуглекислий газ та вода. При цьому викиди вуглекислого газу майже вдвічі менші, ніж при спалюванні вугілля та в 1,3 рази менше, ніж при спалюванні нафти. Не кажучи вже про те, що при спалюванні нафти та вугілля залишаються ще кіптява та зола. Завдяки тому, що з усіх копалин палива газ є найбільш екологічно чистим видом, в енергетиці сучасних мегаполісів він займає домінуюче становище.
Як видобувають газ
Також як і нафту, природний газ видобувають за допомогою свердловин, які розподіляють поступово по всій площі газового родовища. Видобуток відбувається за рахунок різниці тисків у газоносному шарі та на поверхні. Під дією пластового тиску газ виштовхується через свердловини на поверхню, де потрапить до системи збирання. Далі газ подається на встановлення комплексної підготовки газу, де його очищають від домішок. Якщо домішок у газі, що видобувається, незначна кількість, тоді його можуть відразу направити на газопереробний завод, минаючи установку комплексної підготовки.
Як транспортують газ
Транспортування газу здійснюється переважно трубопроводами. Основні обсяги газу транспортують магістральними газопроводами, де тиск газу може досягати 118 атм. Споживачам газ потрапляє через розподільні та внутрішньобудинкові газопроводи. Спочатку газ проходить через газорозподільну станцію, де його тиск знижується до 12 атм. Потім розподільними газопроводами він подається на газорегуляторні пункти, де його тиск знову знижують, цього разу вже до 0,3 атм. Після чого по внутрішньобудинкових газопроводах газ потрапляє до нас на кухню.
Вся ця величезна газорозподільна інфраструктура є справді масштабною картиною. Сотні і сотні тисяч кілометрів газопроводів, що обплутали практично всю територію Росії. Якщо все це павутиння газопроводів витягнути в одну лінію, то її довжини вистачить, щоб дістати від Землі до Місяця і назад. І це лише газотранспортна система Росії. Якщо ж говорити про всю світову газотранспортну інфраструктуру, то йтиметься вже про мільйони кілометрів трубопроводів.
Оскільки природний газ не має ні запаху, ні кольору, то для того, щоб можна було оперативно виявити витік газу, йому штучно надається неприємний запах. Цей процес називається одоризацією та відбувається на газорозподільних станціях. Як одоранти, тобто неприємно пахнуть речовин, зазвичай використовують сірковмісні сполуки, наприклад етантіол (EtSH).
Споживання газу має сезонний характер. Взимку його споживання зростає, а влітку знижується. Щоб згладити сезонні коливання споживання газу, поблизу великих промислових центрів створюють підземні сховища газу (ПСГ). Це можуть бути газові родовища, що виснажилися, пристосовані під зберігання газу або штучно створені підземні соляні печери. Влітку надлишки газу, що транспортується, направляють у ПСГ, а взимку навпаки, можлива нестача потужностей трубопровідної системикомпенсують відбором газу зі сховищ.
У світовій практиці, крім газопроводів, природний газ часто транспортують у зрідженому вигляді за допомогою спеціальних суден – газовозів (метановозів). У зрідженому вигляді обсяг природного газу зменшується у 600 разів, що зручно не тільки для транспортування, а й для зберігання. Для зрідження газ охолоджують до температури конденсації (-161,5 ° С) внаслідок чого він перетворюється на рідину. У такому охолодженому вигляді він транспортується. Основними виробниками зрідженого газу є Катар, Індонезія, Малайзія, Австралія та Нігерія.
Перспективи та тенденції
Завдяки своїй екологічній чистоті та постійному вдосконаленню техніки та технологій, як у видобутку, так і у використанні газу, цей вид палива набуває все більшої популярності. Компанія BP, наприклад, прогнозує випереджальне зростання попиту на газ порівняно з іншими видами викопного палива.
Зростання потреби у газі призводить до пошуку нових, часто нетрадиційних джерел газу. Такими джерелами можуть бути:
- Газ із вугільних пластів
- Сланцевий газ
- Газогідрати
♦ Газ із вугільних пластівпочали видобувати лише наприкінці 1980-х років. Вперше це було зроблено у США, де було доведено комерційну доцільність такого виду видобутку. У Росії Газпром почав випробовувати цей метод із 2003 року, розпочавши пробний видобуток метану з вугільних пластів у Кузбасі. Видобуток газу з вугільних пластів здійснюють і в інших країнах – Австралії, Канаді та Китаї.
♦ Сланцевий газ. Сланцева революція у видобутку газу, що трапилася в США в останнє десятиліття, не сходить з перших смуг періодичного друку. Розвиток технології горизонтального буріння і дозволило видобувати газ із низькопроникних сланців в обсягах, що окупають витрати на його вилучення. Феномен бурхливого розвитку видобутку сланцевого газу США підганяє та інші країни до розвитку цього напряму. Крім США, активні роботи з видобутку сланцевого газу ведуться в Канаді. Також значний потенціал щодо розвитку масштабного видобутку сланцевого газу має Китай.
♦ Газогідрати. Значна частина газу знаходиться в кристалічному стані у вигляді так званих газогідратів (гідратів метану). Великі запаси газогідратів існують в океанах та в зонах вічної мерзлоти материків. В даний час оцінювані запаси газу у вигляді газогідратів перевершують разом узяті запаси нафти, вугілля та звичайного газу. Розробкою економічно доцільних технологій із видобутку газогідратів посилено займаються в Японії, США та деяких інших країнах. Особливо цій темі приділяє увагу Японія, позбавлена традиційних запасів газу та змушена закуповувати цей вид ресурсу за надзвичайно високими цінами.
Природний газ як паливо та джерело хімічних елементів має велике майбутнє. У віддаленій перспективі саме його розглядають як основний вид палива, який використовуватиметься в період переходу світової енергетики на чистіші відновлювані ресурси.
