Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості

02.10.2015

Природний газ — сировина, а не готове паливо

Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості

Запалюючи вогонь на кухні, мало хто з господинь замислюється, як давно люди почали використовувати природний газ в якості палива. Ця історія налічує не століття, а тисячоліття: у IV столітті до н.е. китайці обігрівалися і висвітлювали житла за допомогою бездимного блакитного вогню.

У Росії промислова розробка родовищ природного газу почалася в минулому столітті, а до цього його знаходили тільки при видобутку нафти або бурінні свердловин для води.

Російська кмітливість завжди допомагала людям з користю застосовувати все, що зустрічається на шляху. Коли в Саратовській губернії один купець почав бурити артезіанську свердловину і виявив не воду, а вогонь, він з вигодою скористався ситуацією і організував там скляне та цегельне виробництво.

Інші промисловці перейняли його досвід, і даремний підземний газ став поступово перетворюватися в цінне паливо.

Що таке природний газ

Зміст

Одна з найважливіших корисних копалин – природний газ, який використовують як паливо і для потреб хімічної промисловості. Це безбарвний і не має запаху речовина буває дуже небезпечним.

Без спеціальних приладів неможливо визначити, що в повітрі присутні вогненебезпечний компонент, який може виявитися причиною пожежі.

З точки зору екології газ – найчистіше природне паливо, адже при горінні він виділяє набагато менше шкідливих сполук, ніж дрова, вугілля або нафта.

Це якість робить його популярним у всіх країнах світу. Держави, які мають на своїй території великі родовища, використовують його і для своїх потреб, і для продажу іншим народам. Природа подарувала Росії багатющий Уренгой, Казахстану – Карачаганакское родовище, не обділила вона і країни Перської затоки, США, Канаду.

Надра землі створили не тільки величезні підземні резервуари природного газу – його запаси зберігаються і в більш компактному вигляді. У холодних регіонах і під дном океану, де гідростатичний тиск доходить до 250 атмосфер, відбувається з’єднання газу з пластової водою і утворюється тверда речовина – газогідрат. В невеликих обсягах знаходиться величезна кількість природного палива, у зв’язаному вигляді газу зменшується до 220 разів.

Походження природного газу

Сотні мільйонів років тому на місці сьогоднішніх материків плескався океан. Загиблі мешканці водної стихії падали на дно і перетворювалися в мул. Вони не могли розкладатися, оскільки там не було ні повітря для окислення, ні бактерій, що викликають гниття. Рух земної кори сприяло занурення цих мас все далі вглиб. Високий тиск і температура викликали хімічні реакції, при яких вуглець органічних залишків, з’єднуючись з воднем, і утворювалися нові речовини – вуглеводні.

Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості
Якщо тиск і температура були не дуже високими, виходили високомолекулярні рідини, які з часом перетворилися на нафту. Коли ці параметри досягали великих величин, утворювалися низькомолекулярні гази.

З’єднання покривалися осадовими породами і виявилися глибоко під поверхнею землі.Геологи знаходять ці корисні копалини на глибині від одного до шести кілометрів.

Існує й інша теорія освіти природних газів. Деякі вчені вважають, що вуглеводні в результаті тектонічних рухів поступово піднімаються вгору, де тиск не так велике, і утворюють великі скупчення нафти і газу.

Земні породи не монолітні – в них є дрібні тріщини і пори. Газоподібні речовини заповнюють ці порожнечі, тому природний газ є не тільки у великих родовищах. але і в камені, що знаходяться на великій глибині.

Властивості природного газу

Природний газ не відокремлений речовина – це суміш різних компонентів, основний з яких – метан.

Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості
Неможливо знайти два абсолютно ідентичних зразка з різних родовищ: в кожному з них індивідуальний склад.

Для його створення були використані різні органічні залишки, умови протікання хімічних реакцій теж не були однаковими.

Жоден науковець не зможе дати вам хімічну формулу природного газу – він може лише повідомити процентний склад входять в нього речовин. Додатковими складовими крім метану є вуглеводні:

З хімічного складу випливають і фізичні властивості природного палива. Точних параметрів теж немає, адже вони залежать від процентного співвідношення компонентів:

  • щільність – 0,68–0,85 кг/м3 в газоподібному і 400 кг/м3 в рідкому вигляді;
  • самозаймання – при температурі 650 °C;
  • питома теплота згоряння – 28-46 МДж/м?.

Оскільки природний газ майже вдвічі легший за повітря, він піднімається вгору. Людина не може задихнутися, опинившись на дні низини. Але є інша небезпека: якщо в повітрі присутні від 5 до 15 % обсягу природного газу, суміш стає вибухонебезпечною.

На його основі розроблено газопаливна система, що застосовується в автомобілях. Октанове число природного газу, що використовується в двигунах, – від 120 до 130.

Горіння природного газу процес досить складний, при якому хімічна енергія перетворюється в тепло. Горіння буває повним і неповним.

Необхідність очищення

На перший погляд, у використанні газу немає нічого складного. Прокласти труби, пробурити свердловину – і блакитне паливо, що знаходиться в надрах під великим тиском, сама потече до котлів та плит. Але не все так просто – природний газ містить домішки, які можуть заподіяти шкоду трубопроводах, приладах або здоров’ю людей.

У глибині землі багато вологи, яка може вступати в хімічні реакції або створювати конденсат, а велика кількість його заважає проходу газу. Сірководень викликає іржавіння металу, і обладнання швидко приходить в непридатність. Щоб видалити із сировини шкідливі компоненти, на родовищах встановлюють спеціальні станції очищення.

Доставка

Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості
Газопроводи мають протяжність багато тисяч кілометрів, початкової енергії потоку не вистачить, щоб подолати такі відстані.

Якими б не були гладкими внутрішні поверхні, все одно виникає сила тертя, газ втрачає швидкість і нагрівається.

Щоб відправити його далі, будуються компресорні станції, де блакитне паливо охолоджують і додають йому додатковий тиск.

Існують і інші способи транспортування газу, але поки трубопроводи є найбільш економічними.

Запах газу

Природний газ не має запаху, так чому ж мешканці квартир відразу відчувають, якщо десь відбувається витік? Для нашої безпеки в блакитне паливо додають спеціальні одоранти, найменше присутність яких відчутно для нюху людини. Зазвичай в цій ролі виступають меркаптани, мають настільки неприємний запах, що не помітити його неможливо.

Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості
На всьому протязі своєї історії людство обогревалось, спалюючи різні види палива.

Зараз найбільш економічним і безпечним визнаний природний газ, але у нього є недолік, характерний для будь-якого пального сировини: при спалюванні в атмосферу викидається вуглекислий газ, що створює парниковий ефект .

Вчені всього світу зайняті пошуками альтернативних джерел теплової енергії, але поки вони їх шукають, блакитне паливо буде затребуване у всіх куточках земної кулі.

У цій статті ви дізнаєтеся про металомісткої машинобудування.

Короткий опис статті: видобуток природного газу Опис, походження, властивості природного газу. Необхідність очищення і спосіб доставки

Джерело: Природний газ: походження, фізичні та хімічні властивості

Також ви можете прочитати