Proprietățile fizice și chimice ale gazelor naturale. Producția și utilizarea gazelor naturale

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 05:39

Starea gazoasă a unei substanțe este cea mai comună în comparație cu alți parametri agregați ai compușilor. Într-adevăr, în această stare sunt:

• stele;
• spațiu interstelar;
• planete;
• atmosferă;
• cosmos în ansamblu.

Principalele proprietăți distinctive ale gazelor sunt interacțiunile intermoleculare slabe din rețeaua cristalină, datorită cărora se manifestă toate caracteristicile principale ale acestor substanțe. Cu siguranță există o mulțime de gaze. Cu toate acestea, vom lua în considerare cel mai important și al treilea cel mai comun de pe planeta noastră - natural.

Compoziția gazelor naturale

Dacă caracterizăm compoziția calitativă a gazelor naturale, atunci trebuie să distingem imediat componentele a două grupe: organice și anorganice. Deoarece, deși se crede în mod obișnuit că constă din metan, acest lucru nu este în întregime adevărat.

Ingredientele organice includ:

• metan - CH₄;
• propan - C₃H₈;
• butan - С₄Н₁₀;
• etan - C₂N₄;
• mai grelehidrocarburi cu mai mult de cinci atomi de carbon.

Componentele anorganice includ următorii compuși:

• hidrogen (în cantități mici) - H₂;
• dioxid de carbon - CO₂;
• heliu - Nu;
• azot - N₂;
• hidrogen sulfurat - H₂S.

Care va fi exact compoziția unui anumit amestec depinde de sursă, adică de depozit. Aceleași motive explică diferitele proprietăți fizice și chimice ale gazelor naturale. Oricum, oricare dintre ele este minat și fiecare are și o valoare. Doar că un fel este folosit ca combustibil, iar saturat cu impurități străine este prea gras folosit în industria chimică pentru sinteza compușilor.

Proprietățile fizice și chimice ale gazelor naturale

Pentru a specifica exact astfel de parametri, ar trebui să știți care este exact compoziția amestecului de gaze. La urma urmei, dacă este dominat de metan (până la 97%), atunci se pot da caracteristicile, concentrându-se asupra acestuia.

Dacă există un exces de componente anorganice sau hidrocarburi grele (până la câteva procente), atunci proprietățile fizice și chimice ale gazelor naturale se schimbă dramatic.

De aceea, pot fi specificate numai limite fizice aproximative.

1. Temperatura de auto-aprindere - 650-700⁰C.
2. Cifra octanică - 120-130.
3. Fără culoare, gust sau miros.
4. Mai ușor decât aerul de aproape 2 ori, ușor de concentrat în straturile superioare ale camerei.
5. Densitate sub formă de stare normală (gaz) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. În condiții standard, fiți întotdeauna în stare de agregat gazos.
7. Când este amestecat cu aer în volume de 5-15%, este exploziv.
8. Căldura de ardere este de aproximativ 46 MJ/m³.

În plus, ar trebui remarcată și partea chimică a parametrilor gazelor naturale.

1. Este o substanță foarte inflamabilă, capabilă să se autoaprinde cu și fără scânteie la o anumită temperatură.
2. Deoarece componenta principală este metanul, are toate proprietățile sale chimice.
3. Intră în reacții de substituție, dehidrogenare, piroliză, refracție.
4. Comprimă și lichefiază la temperaturi scăzute și presiuni ridicate.

În mod evident, astfel de proprietăți fizice și chimice ale gazelor naturale determină o gamă largă de utilizare a acestuia în industrie.

Proprietate specială a gazelor naturale

O proprietate specială a compusului în cauză este capacitatea de a forma depozite de hidrat de gaz, adică de a fi în stare solidă. Aceste structuri reprezintă volume de gaz natural absorbite de moleculele de apă din formare în raport de 1/220. Prin urmare, astfel de depozite sunt roci extrem de bogate. Locurile de concentrare a acestora în natură:

• straturi adânci ale oceanelor;
• acumulări de permafrost.

Condiții de existență - presiune hidrodinamică și temperaturi scăzute.

Câmpuri de gaze naturale

Dacă vorbim despre conținutul naturalgaz în natură, este posibil să se identifice principalele locuri de concentrare:

1. Aceasta este o rocă sedimentară, un mineral care s-a format de-a lungul multor milenii prin degradarea anaerobă a materiei organice din straturile adânci ale scoarței terestre.
2. Dizolvat în apele subterane.
3. Include în ulei, formând peste el un capac de ulei și gaz.
4. Apare sub formă de hidrați de gaz în straturile fundului mării și punctele din nordul îndepărtat.

Dacă notăm distribuția zăcămintelor de gaze pe plan teritorial, atunci liderii sunt următoarele țări:

• Rusia.
• Țări din Golf.
• SUA.
• Canada.
• Iran.
• Kazahstan.
• Azerbaijan.
• Uzbekistan.
• Norvegia.
• Turkmenistan.
• Țările de Jos.

Producția în lume este de aproximativ 3643 miliarde m³ pe an. Dintre acestea, doar Rusia reprezintă 673,46 miliarde m³.

Temperatura gazelor naturale la care arde este de 650 ⁰C. Adică, acesta este indicatorul la care este capabil să se autoaprinde. În acest caz, se eliberează o cantitate mai mare de energie termică decât în timpul arderii oricărui alt tip de combustibil. Desigur, acest lucru nu ar putea decât să afecteze zonele de utilizare a acestei substanțe.

De aceea multe țări care nu au rezerve de gaze naturale sunt nevoite să le importe din alte state. Transportul se efectuează în mai multe moduri:

• prin conductă în stare gazoasă;
• în rezervoare pe mare - sub formă lichidă;
• invagoane cisternă - lichefiate.

Fiecare cale are avantajele și dezavantajele sale. În special, opțiunile maritime și feroviare sunt mai sigure, deoarece activitatea chimică a gazului lichefiat în buteliile frigorifice este mult mai mică decât în stare gazoasă. Conducta mărește distanța de transmisie și volumele sale, în plus, această metodă este viabilă din punct de vedere economic.

Metan în gaze naturale

Gazul metan este principala componentă de materie primă a amestecului natural. Conținutul său variază între 70-98%. În sine, acesta este al treilea cel mai frecvent gaz de pe planetă, care face parte din petrol, spațiul interstelar și atmosfera altor planete.

Din punct de vedere al chimiei, gazul metan este o hidrocarbură saturată aparținând unui număr de compuși alifatici saturați. Primul reprezentant al alcanilor sau parafinelor. Activitatea sa chimică este scăzută, este destul de calmă. Reactiv:

• înlocuire;
• oxidare completă;
• conversii.

Arde cu o flacără incoloră, nefumătoare, nu are miros.

Tipuri de gaze naturale

Există trei tipuri principale de substanță în cauză.

1. Gazul natural uscat este unul în care este prezent mai mult de 97% metan. Adică, conținutul de impurități, inclusiv alte hidrocarburi, este extrem de scăzut.
2. Gaz slab. Acesta este numele unui amestec care conține o cantitate mică de hidrocarburi grele.
3. Gazul natural gros este unul bogat în hidrocarburi grele și componente anorganice (azot, hidrogen, heliu, argon, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat).

Un astfel de concept precum coeficientul de uscăciune a gazului, vă permite să evaluați calitatea materiilor prime din care vor fi fabricate produsele în viitor. La urma urmei, gazul natural în sine este doar o bază. Diferitele industrii necesită produse diferite, așa că sunt procesate și rafinate cu meticulozitate pentru a îndeplini cerințele specifice.

Calitatea produsului

Calitatea gazelor naturale depinde direct de compoziție. Dacă metanul predomină, atunci un astfel de produs va fi cea mai bună sursă de combustibil. Dacă mai ales în compoziția hidrocarburilor grase, atunci pentru industria chimică astfel de materii prime sunt cele mai potrivite.

Pentru a furniza gaze naturale de calitate potrivită, există fabrici chimice speciale unde acesta este supus curățării și procesării amănunțite înainte de a fi expediat în continuare la destinația finală. Metodele de lucru vor depinde de utilizarea prevăzută a produsului.

Deci, de exemplu, dacă este folosit în scopuri casnice, atunci i se adaugă odorante speciale, în special mercaptani. Acest lucru se face astfel încât gazul să înceapă să mirosească, deoarece atunci în cazul unei scurgeri va fi ușor de detectat. Toți mercaptanii au un miros puternic.

Utilizarea gazelor naturale

Consumul de gaze naturale de către multe industriiindustrie si facilitati. De exemplu:

• CHP.
• Camere cazane.
• Motoare pe gaz.
• Producție chimică (fabricarea materialelor plastice și a altor materiale).
• Combustibil pentru mașini.
• Încălzire rezidențială.
• Gătirea alimentelor.

De aceea producția mondială a acestei materii prime este atât de mare, iar importurile și exporturile sunt estimate la miliarde de dolari.

de mediu

În ceea ce privește curățenia pentru natură, nu există o sursă de combustibil mai bună decât gazul natural. Organizațiile de mediu susțin pe deplin utilizarea acestuia. Cu toate acestea, în ultimii ani, arderea gazelor naturale duce la acumularea unuia dintre produșii de reacție - dioxid de carbon.

Și din moment ce aparține gazelor cu efect de seră, acumulările sale sunt foarte periculoase pentru planetă. Prin urmare, se desfășoară lucrări multiple, se dezvoltă proiecte pentru a proteja starea ecologică a planetei de iminentul efect de seră.