Где применяют природный газ. Применение природного газа
Цена на природный газ для стран Евросоюза пересмотрена. В 2016-ом за 1 000 кубометров топлива просили 167 долларов. В 2017-ом, по февральским заявлениям председателя «Газпрома», запросят уже около 180-ти условных единиц.
При этом, доля европейского рынка российской корпорации растет. В прошлом году показатель составлял 31%, в текущем – уже 34%. В частности, на 12,5% увеличены поставки в дальнее зарубежье.
В общем, есть и спрос, и перспективы. Отсутствие конкурентов позволяет поднять цены, оставляя Европу приоритетным рынком. О масштабах потребности в топливе не только Запада, но и самой говорят объемы газопроводов.
Их общая длина в Федерации, к примеру, равна 20-ти экваторам. Причем, этого не хватает. Планируют строить новые сети. Так что, нелишне поговорить о перспективном топливе. Узнаем, чем оно является, отличается и как получается.
Свойства природного газа
Герой имеет смешанный состав. Объем природного газа складывается из нескольких . Основной – метан. Его в состав природного газа входит более 90%.
Оставшиеся 10% приходятся на пропан, бутан, , углекислый газ, и . Объединяя их под одним названием, эксперты ставят природный газ на 3-е место по распространенности на Земле. По сути же, бронза достается метану.
Природным топливо зовется, поскольку не синтетическое. Газ рождается под землей из продуктов разложения органики. Однако, есть в топливе и неорганическая составляющая, к примеру, .
Точный состав зависит от местности, присутствующих в ее почвах ресурсах. Изначально же, запасы природного газа зарождались в илистых отложениях водоемов. В них оседали отмершие микроорганизмы и растения.
Ни окислиться, ни разложиться они не могли, поскольку микробов в среде не было, да и кислород туда не проникал. В итоге, отложения органики дожидались подвижек земной коры, к примеру, разлома в ней.
Ил проваливался, оказываясь в новой ловушке. В земных недрах на органику воздействовали давление и жар. Схема похожа на образование нефти. Но, для нее достаточно более низких температур и меньшего давления.
К тому же, у крупные молекулы углеводородов. Природный газ – метан низкомолекулярный, как и прочие компоненты топлива. Его частицы микроскопические.
Взаимодействие между молекулами природного газа слабое. Это-то и отличает вещество от прочих агрегатных состояний, то есть жидкостей и камней. Именно от строения зависят главные свойства природного газа. Горючий .
Вещество легко воспламеняется, а при 600-700-от градусах Цельсия самовозгорается. При этом, октановое число топлива равно 120-130-ти. Этот параметр характеризует детонационную стойкость.
Способность противостоять самовозгоранию важна при сжатии. Не секрет, что используют, в основном, сжиженный природный газ . Его создают из обычного при низких температурах и высоком давлении.
Октановое число газа рассчитывается по соотношению легковоспламеняющихся компонентов к тем, которые при сжатии с трудом окисляются. В бензине это, к примеру, н-гептан и изооктан. Отсюда, собственно, и название числа.
Теплотворность героя статьи приближена к 12 000 килокалорий на кубический метр. То есть, сгорание природного газа дает в 4 раза больше энергии, чем сжигание и в 2 раза больше, чем при работе с .
Теплотворность газа равна нефти. При этом, герой статьи выигрывает перед высокомолекулярным углеводородом. В частности, применение природного газа бездымно. И нефть, и коптят. К тому же, газ сгорает без остатка. У углей, к примеру, остается непереработанная зола.
Несмотря на экологичность, природный газ опасен. Если добавить 5-15% героя статьи к воздуху, он самовоспламениться. Процесс, естественно, протекает в закрытых помещениях. Дома природный газ , как и в цехах, поднимается к потолкам.
Возгорание начинается оттуда. Причина – легкость метана. Воздух тяжелее почти в 2 раза. Вот молекулы природного газа и поднимаются к потолкам. Распознать явление сложно, ведь ни цвета, ни запаха, ни вкуса у природного газа нет.
С химической точки зрения герой статьи отвечает параметрам метана, то есть, вступает в реакции замещения, пиролиза и дегидрирования. Первые основываются на обмене двух и более веществ атомами. Пиролиз – это разложение при нагреве и в отсутствии кислорода. Дегидрированием же именуют реакции отщепления от органики водорода.
Уже при 4-процентном содержании в природном газе примесей тяжелых углеводородов, свойства героя статьи меняются. Указанные в статье параметры усреднены. Однако, практическую ценность имеет любой газ. Какой природный материал идет вход зависит от целей.
На топливо пускают составы с преобладанием метана. Газ, в котором его меньше 90%, считают техническим, применяют в химической промышленности. Подробности процесса расскажем в отдельной главе. Пока же, разберемся с местами дислокации газа в природе.
Добыча и месторождения природного газа
В природе газ – именно газ. Сжижают его после добычи. Поэтому, мировые запасы топлива исчисляются не в килограммах или литрах, а кубометрах. Разведаны на планете 200 триллионов и 363 миллиона.
Ежегодная добыча достигла 3,6 миллиардов кубометров. Их поставляют , Иран, Катар, Туркмения, США, Аравия, Объединенные эмираты и Венесуэла. Страны перечислены в порядке убывания запасов газа.
Как лидер списка, обладает супергигантским «Уренгойским» месторождением природного газа . Названа залежь в честь поселка, рядом с которым найдена еще в 1966-ом. По запасам топлива «Уренгойское» месторождение занимает 3-е место на Земле.
В недрах сокрыты 16 триллионов кубометров газа. Разрабатывают их с 1978-го, с 1984-го экспортируют в Европу. К 2017-му выработаны 70% запасов, то есть от 16 триллионов кубов осталось около 5-ти.
К гигантским относят и «Ямбурское» месторождение. Находится в том же Ямало-Немецком округе, открыто 2-мя годами позже «Уренгойского». Добыча природного газа в промышленных масштабах ведется с 1980-го. Изначально, запасы месторождения исчислялись 8,2 триллионами кубов. К 2017-му кладовые газа оскудели на 4 триллиона кубометров.
Расход природного гага из месторождения, где скважины бурят в условиях вечной мерзлоты, указывает на важность ресурса. Чтобы добыть ямбурское топливо, преодолевают от 1-го до 3-ех километров грунта. 50 метров из них приходятся на мерзлоту.
На полуострове Ямал находится еще одно северное месторождение газа – «Бованенковское». Его запасы равны 4,9 триллионам кубов. Открыли их еще в 1971-ом, но добывать начали лишь в 2012-ом. Поэтому, по текущим запасам залежь сравнима с «Ямбурским» и «Уренгойским» месторождениями.
На «Бованенковском» промысле ежегодно добывают около 90-та миллиардов кубов природного газа. Для населения полуострова предприятие – доход и место занятости. Хотя, некоторые уезжают на промысел за пределы материка.
Природный газ в России найден и на ее морских просторах. Так, «Штокмановское» месторождение разрабатывается меж Мурманском и Новой землей. Иначе говоря, запасы газа базируются на дне Баренцева моря.
Глубина в месте добычи газа не превышает 400-от метров. В полном объеме месторождение не разрабатывается. Пока, процесс отложен до 2019-го года. Объемы залежи исчисляются почти 4-мя триллионами кубометров газа.
Еще одно морское месторождение природного газа находится на юге Карского моря. За близость к Санкт-Петербургу названо «Ленинградским», открыто еще во времена СССР. Запасы топлива залежи оцениваются в 3 триллиона кубометров.
На континентальном шельфе Карского моря обнаружено «Русановское» месторождение природного газа. Пока, речь идет о 779-ти миллиардах кубических метров топлива. Прогнозы прочат увеличение цифры до 3-ех триллионов кубов. Осложняет добычу глубина залегания газа. Извлекать его приходится с 1,5-2-ух километров.
Поставка природного газа из недр в скважины ведется естественным путем. Легкая субстанция попросту просачивается через поры в породе. В скважине создается область низкого давления.
Там, где базируется природный газ, оно высокое. Естественно, что топливо стремится в пробуренные человеком отверстия. Самая глубокая скважина в уходит на 6-километровую глубину, находится на «Уренгойском» месторождении.
На крупные залежи газа приходится по нескольку скважин. Их бурят на одинаковом удалении друг от друга, делают равноценными. Иначе, давление природного газа в пластах земной коры распределяется неравномерно.
Часть скважин просто останется незаполненной. Если же сделать лишь одно отверстие в грунте, оно быстро обводняется, то есть, заполняется водой. Влага устремляется в поры пород, ранее занятые топливом, в общем, идет за ним попятам.
Применение природного газа
Очевидное применение героя статьи – топливо. Чтобы транспортировать газ по трубам, его осушают. Влага в составе газа вызывает коррозию труб, а при минусовых температурах образует пробки льда, закупоривая проходы.
Освобождают героя статьи и от сероводорода с углекислым газом. Последний не регламентируется , но невыгоден экономически. Сероводорода должно быть не более 2-ух граммов на 100 кубометров.
Для предотвращения несчастных случаев, природный газ одоризируют. Иначе говоря, топливо насыщают пахучими компонентами. Они сигнализируют об утечке газа. Поскольку само топливо запаха не имеет, без обработки можно потерять миллионы кубометров.
Кроме топлива в машинах и котельных, газ служит горючим. На нем работают отопительные котлы, кухонные плиты. Некоторые обзаводятся газовыми лампами, освещая ими дома и дворы.
Добыча природного газа на море
В химической промышленности природный газ, точнее метан из него, служит сырьем для получения и ряда пластификаторов. Ацетилен, метанол и цианистый водород – тоже синтезируются из природного газа. Из ацетилена, к примеру, делают ацетатный шелк. Цианистый водород тоже, во многом, идет на синтетические волокна.
Они добывали газ без скважин. На ископаемое наткнулись в поисках подземных растворов поваренной . Искали ее с помощью связок стеблей бамбука. К их концам прикрепляли металлические копья. Вот и замена буров.
Наружу раствор соли выкачивали клапанами из . Они напоминали кузнечные меха. Газ пришел на поверхность вместе с раствором . Китайцы смекнули сжигать его, дабы выпаривать минерал.
После осушения соли, решили проводить топливо по трубам из бамбука в свои хижины. В общем, простейший вариант газопровода существовал еще 8 веков назад. В те поры за природное топливо не платили. В современности каждый кубометр – . Ознакомимся с ценниками.
Цена природного газа
Газа, во многом, определяет политический фактор. , как монополист рынка, диктует правила. Из объективных факторов на топлива влияет форма его транспортировка. Сжижение и перевозка в баллонах дорогостояща. Поставка газа в его естественном виде напрямую по трубам выгоднее.
Порой, на стоимость газа влияет природа. После урагана «Катрин», к примеру, в США сократили добычу топлива. Соответственно, ценник на него подскочил. Ураган прошелся по газодобывающим местностям.
Газа, как правило, делится на стоимость для чужих и своих. Так, стоимость кубометра российского газа внутри страны не превышает 8 80 копеек. Таков тариф 2017-го года в Саратовской области.
В Псковской, для сравнения, платят 5 рублей 46 копеек. Этот тариф близок к действующему в большинстве газифицированных регионах. Соответственно, 1 000 кубометров стоит не более 8 800-от рублей, а обычно, около 5 500-от.
Минимальный ценник на текущий год для европейцев – около 11 000 рублей. Это цена покупки у россиян. За топливо в своих домах жители Запада, естественно, заплатят больше.
Смесь углеводородов, предмет религиозного культа, спора ученых и важнейший сырьевой ресурс. Он невидим и не имеет запаха. В России его больше, чем где-либо в мире.
Из чего состоит природный газ
Основу природного газа составляет метан (CH 4) - простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды , гомологи метана: этан (C 2 H 6), пропан (C 3 H 8), бутан (C 4 H 10) и некоторые неуглеводородные примеси.
Природный газ может существовать в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде.
Запах газа
Что интересно, ни один из названных газов не имеет ни цвета, ни запаха. Характерный неприятный запах, с которым в быту сталкивался практически каждый человек, придается газу искусственно и называется одорацией. В качестве одорантов , то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения. Человек может уловить запах одного из самых распространенных одорантов - этантиола - даже если одна часть этого вещества придется на 50 миллионов частей воздуха. Именно благодаря одорации можно легко устанавливать утечки газа.
Этап добавления одоранта
с неприятным запахом.
Природный газ без запаха
Природный газ
с неприятным запахом
Спор ученых
Относительно происхождения природного газа (как, впрочем, и нефти) среди ученых до сих пор не существует единого мнения. Две основные концепции - биогенная и минеральная - утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли.
Минеральная теория
Образование полезных ископаемых в пластах горных пород - часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые и нефтяные залежи.
Биогенная теория
Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе - в природный газ.
Невидимые поры
Довольно распространено ложное представление о том, что газ находится под землей в неких пустотах, из которых легко полностью извлекается. На самом деле газ может находиться внутри горной породы, имеющей пористую структуру настолько мелкую, что человеческим глазом ее увидеть нельзя. Держа в руках кусок песчаника, извлеченного с огромной глубины, достаточно сложно представить, что внутри заключен природный газ.
Поклонение газу
Человечество знает о существовании природного газа давно. И, хотя уже в IV веке до н. э. в Китае его научились использовать для отопления и освещения, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, служения в котором проходили вплоть до XIX века.
Кстати, недалеко от храма Атешгях в 1859 году была совершена первая в России попытка (довольно кратковременная) использовать природный газ в промышленных целях - на нефтеперегонном заводе в Баку.
Термоламп и первый газ в России
История российской газовой промышленности начинается в 1811 году. Тогда изобретатель Петр Соболевский создал первую установку для получения искусственного газа - термоламп. Выступив с докладом об этом на заседании Всероссийского общества любителей словесности, наук и художеств, по указу Александра I Соболевский был награжден орденом за свое изобретение. А несколькими годами позже, в 1819 году, на Аптекарском острове в Санкт-Петербурге зажглись первые газовые фонари. Таким образом, история газовой промышленности в России началась почти 200 лет назад - в 2011 году у нее был юбилей.
В середине 20-х годов XX века во всем СССР было добыто 227,7 млн кубометров газа. В 2010 году Группой «Газпром» было добыто 508,6 млрд кубометров газа.
Россия занимает первое место в мире по объему запасов природного газа. Доля «Газпрома» в этих запасах составляет около 70%. Таким образом, «Газпром» располагает самыми богатыми в мире запасами природного газа.
С наступлением XX века началось активное развитие российской газовой промышленности: впервые разрабатывались газовые месторождения, утилизировался попутный (нефтяной) газ.
Русская смекалка
Однако до XX века в России природный газ являлся побочным продуктом при добыче нефти и назывался попутным газом. Не существовало даже самих понятий газового или газоконденсатного месторождений. Обнаруживались они случайно, например при бурении артезианских скважин. Однако известен случай, когда во время бурения такой скважины находчивый саратовский купец, увидев вместо воды пламя, построил на этом месте стекольный и кирпичный заводы. Промышленники постепенно начали осознавать, что природный газ может быть крайне полезен.
Зажигая горелку на кухне, мало кто из хозяек задумывается, как давно люди стали использовать природный газ в качестве топлива. Эта история насчитывает не века, а тысячелетия: в IV веке до н. э. китайцы обогревались и освещали жилища при помощи бездымного голубоватого огня.
В России промышленная разработка месторождений природного газа началась в прошлом веке, а до этого его находили только при добыче нефти или бурении скважин для воды.
Русская смекалка всегда помогала людям с пользой применять все, что встречается на пути. Когда в Саратовской губернии один купец начал бурить артезианскую скважину и обнаружил не воду, а огонь, он с выгодой воспользовался ситуацией и организовал там стекольное и кирпичное производство.
Другие промышленники переняли его опыт, и бесполезный подземный газ стал постепенно превращаться в ценное топливо.
Что такое природный газ
Одно из важнейших полезных ископаемых – природный газ, который используют и как топливо, и для нужд химической промышленности. Это бесцветное и не имеющее запаха вещество бывает очень опасным.
Без специальных приборов невозможно определить, что в воздухе присутсвует огнеопасный компонент, который может оказаться причиной пожара.
С точки зрения экологии газ – самое чистое природное топливо, ведь при горении он выделяет намного меньше вредных соединений, чем дрова, уголь или нефть.Это качество делает его востребованным во всех странах мира. Государства, имеющие на своей территории крупные месторождения, используют его и для своих нужд, и для продажи другим народам. Природа подарила России богатейший Уренгой, Казахстану – Карачаганакское месторождение, не обделила она и страны Персидского залива, США, Канаду.
Недра земли создали не только огромные подземные резервуары природного газа – его запасы хранятся и в более компактном виде. В холодных регионах и под дном океана, где гидростатическое давление доходит до 250 атмосфер, происходит соединение газа с пластовой водой и образуется твердое вещество – газогидрат. В небольших объемах находится огромное количество природного топлива, в связанном виде газ уменьшается до 220 раз.
Происхождение природного газа
Сотни миллионов лет назад на месте сегодняшних материков плескался океан. Погибшие обитатели водной стихии падали на дно и превращались в ил. Они не могли разлагаться, поскольку там не было ни воздуха для окисления, ни бактерий, вызывающих гниение. Движение земной коры способствовало погружению этих масс все дальше вглубь. Высокое давление и температура вызывали химические реакции, при которых углерод органических остатков соединялся с водородом, и образовывались новые вещества – углеводороды.
Если давление и температура были не очень высокими, получались высокомолекулярные жидкости, которые со временем превратились в нефть. Когда эти параметры достигали больших величин, образовывались низкомолекулярные газы.
Соединения покрывались осадочными породами и оказались глубоко под поверхностью земли. Геологи находят эти полезные ископаемые на глубине от одного до шести километров.
Существует и другая теория образования природных газов. Некоторые ученые считают, что углеводороды в результате тектонических движений постепенно поднимаются наверх, где давление не так велико, и образуют большие скопления нефти и
Земные породы не монолитны – в них есть мелкие трещины и поры. Газообразные вещества заполняют эти пустоты, поэтому природный газ есть не только в , но и в камнях, находящихся на большой глубине.
Свойства природного газа
Природный газ не обособленное вещество – это смесь разных компонентов, основной из которых – метан.
Невозможно найти два абсолютно идентичных образца из разных месторождений: в каждом из них состав индивидуален.
Для его образования были использованы разные органические остатки, условия протекания химических реакций тоже не были одинаковыми.
Ни один ученый не сможет дать вам химическую формулу природного газа – он может только сообщить процентный состав входящих в него веществ. Дополнительными составляющими кроме метана являются углеводороды:
- этан;
- пропан;
- бутан;
- водород;
- сероводород;
- диоксид углерода;
- азот;
- гелий.
Из химического состава вытекают и физические свойства природного топлива. Точных параметров тоже нет, ведь они зависят от процентного соотношения компонентов:
- плотность – 0,68–0,85 кг/м3 в газообразном и 400 кг/м3 в жидком виде;
- самовозгорание – при температуре 650 °C;
- удельная теплота сгорания – 28–46 МДж/м³.
Поскольку природный газ почти в два раза легче воздуха, он поднимается вверх. Человек не может задохнуться, оказавшись на дне низины. Но есть другая опасность: если в воздухе присутствует от 5 до 15 % объема природного газа, смесь становится взрывоопасной.
На его основе разработана газотопливная система, применяемая в автомобилях. Октановое число природного газа, используемого в двигателях, – от 120 до 130.
Горение природного газа процесс достаточно сложный, при котором химическая энергия преобразуется в тепло. Горение бывает полным и неполным.
Необходимость очистки
На первый взгляд, в использовании газа нет ничего сложного. Проложить трубы, пробурить скважину – и голубое топливо, находящееся в недрах под большим давлением, само потечет к котлам и плитам. Но не все так просто – природный газ содержит примеси, которые могут причинить вред трубопроводам, приборам или здоровью людей.
В глубине земли много влаги, которая может вступать в химические реакции или создавать конденсат, а большое количество его мешает проходу газа. Сероводород вызывает ржавление металла, и оборудование быстро приходит в негодность. Чтобы удалить из сырья вредные компоненты, на месторождениях устанавливают специальные станции очистки.
Доставка
Газопроводы имеют протяженность много тысяч километров, начальной энергии потока не хватит, чтобы преодолеть такие расстояния.
Какими бы гладкими ни были внутренние поверхности, все равно возникает сила трения, газ теряет скорость и нагревается.
Существуют и другие способы транспортировки газа, но пока трубопроводы являются самыми экономичными.
Запах газа
Природный газ не имеет запаха, так почему же жильцы квартир сразу чувствуют, если где-то происходит утечка? Для нашей безопасности в голубое топливо добавляют специальные одоранты, малейшее присутствие которых чувствительно для обоняния человека. Обычно в этой роли выступают меркаптаны, имеющие настолько неприятный запах, что не заметить его невозможно.
На всем протяжении своей истории человечество обогревалось, сжигая различные виды топлива.
Если так подумать, то жить вообще опасно)
Надеюсь, что в скором времени популярными станут альтернативные источники энергии.. Запасы Земли не вечны — это следует помнить тоже, всему есть свое начало и конец.
А вот про парниковый эффект вообще штука интересная — ведь некоторые и опровергают, что это влияние антропогенных факторов, как вот деятельность производств и станций. Лично я не согласна с ними, все же человечество свою лепту в разгром планеты вносит ежеминутно..
Естественно, что природный газ оказывает меньшее влияние на планету при горении, нежели все те же дрова или уголь, но отрицать его вред и непосредственную опасность тоже не стоит. Прежде всего газ — это летучее вещество и неудачное его хранение или распространение может привести к ужасным, пагубным последствиям как для человека, так и для окружающего мира. Вся надежда на ученых, что вскоре они найдут решение, позволяющее защитить Землю от медленной гибели, предотвратив парниковый эффект…
Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию - электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.
Зеленое топливо
В России около половины поставок газа приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Даже если в доме нет газовой плиты или газового водонагревателя, все равно свет и горячая вода, скорее всего, получены с использованием природного газа.
Природный газ - самое чистое среди углеводородных ископаемых топлив. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола. Кроме того, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря своим высоким экологическим характеристикам природный газ занимает доминирующее место в энергетике мегаполисов.
На газе можно ездить
Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле 76-го бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию городов. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.
Компримированный газ получают на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) путем сжатия природного газа, поступающего по газопроводу, до 20–25 МПа (200–250 атмосфер).
Еще из природного газа можно производить жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). Поскольку природный газ - достаточно инертный продукт, практически всегда при переработке на первом этапе его превращают в более реакционно-способную парогазовую смесь - так называемый синтез-газ (смесь СО и Н 2).
Далее ее направляют на синтез для получения жидкого топлива. Это может быть так называемая синтетическая нефть, дизельное топливо, а также смазочные масла и парафины.
Впервые жидкие углеводороды из синтез-газа получили немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш еще в 1923 году. Правда, тогда в качестве источника водорода они использовали уголь. В настоящее время различные варианты метода Фишера-Тропша используются во многих представленных на рынке процессах превращения газа в жидкие углеводороды.
Отбензинивание
Первичная переработка газа происходит на ГПЗ - газоперерабатывающих заводах .
Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий , пары воды.
Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку - очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ - продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы. Этот же уже очищенный газ идет на химических заводы, где из него производят метанол и аммиак.
А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом - ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.
Краска, клей и уксус
По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (CH 3 OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.
Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура.
Аммиак сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.
Как получается аммиак
Вначале природный газ очищают от серы, затем он смешивается с подогретым водяным паром и поступает в реактор, где проходит через слои катализатора. Эта стадия называется первичным риформингом, или парогазовой конверсией. Из реактора выходит газовая смесь, состоящая из водорода, метана, углекислого (СО 2) и угарного газов (СО). Далее эта смесь направляется на вторичный риформинг (паровоздушная конверсия), где смешивается с кислородом из воздуха, паром и азотом в необходимом соотношении. На следующем этапе из смеси удаляют СО и СО 2 . После этого смесь водорода и азота поступает собственно на синтез аммиака.
Человечество знает о существовании природного газа давно. По самым осторожным оценкам, природный газ использовался в Китае для отопления и освещения уже к IV веку до н.э. Для его получения бурили скважины, а трубопроводы делались из бамбука. Кроме того, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, служения в котором проходили вплоть до XIX века.
Само слово «газ» было придумано в начале XVII века фламандским естествоиспытателем Яном Баптистом ван Хельмонтом для обозначения полученного им «мертвого воздуха» (углекислого газа). Хельмонт писал: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних». Но в данном случае мы имеем дело с одной из форм существования вещества.
Относительно происхождения природного газа среди ученых до сих пор не существует единого мнения. Две основные концепции – биогенная и минеральная – утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли.
- Минеральная теория . Образование полезных ископаемых в пластах горных пород – часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые залежи.
- Биогенная теория . Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе – в природный газ.
Относительно недавно группой ученых из Института проблем нефти и газа РАН под руководством доктора геолого-минералогических наук Азария Баренбаума была разработана новая концепция происхождения нефти и газа . Согласно этой теории, крупные залежи углеводородов могут возникать не за миллионы лет, как ранее считалось, а лишь за десятилетия.
Природный газ может существовать в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде. Также природный газ может находиться в виде газогидратов (гидраты природных газов – это газовые гидраты или клатраты – кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа).
Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива и сырья :
- стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива; производительность труда при его добыче выше, чем при добыче нефти и угля;
- отсутствие в природных газах оксида углерода предотвращает возможность отравления людей при утечках газа;
- при газовом отоплении городов и населенных пунктов гораздо меньше загрязняется воздушный бассейн;
- при работе на природном газе обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, достигаются высокие КПД;
- высокие температуры в процессе горения (более 2000°С) и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива.
Газ - более молодое топливо чем нефть. Эпоха природного газа, по сути, началась с открытия в 1959 г. месторождения Гронинген в Нидерландах и последовавших за этим открытий газовых запасов Великобританией в южном бассейне Северного моря в середине 60-х гг.
По данным МЭА, с сначала 70-х гг. доля газа в мировом энергобалансе выросла с 16 до 21% в 2008 г. По данным ВР Statistical Review of World Energy, данная доля в 2008-2010 гг. в мировом потреблении энергии оказалась еще выше - около 24%. В прогнозном исследовании ВР по развитию Мировой энергетики до 2030 года говорится, что природный газ будет самым быстрорастущим видом топлива в ближайшие 25 лет. При этом эксперты Международного энергетического агентства считают, что доля газа в мировом энергобалансе к 2035 году увеличится с 21% до 25%, газ станет вторым после нефти энергоносителем, сместив на третье место уголь.
Химический состав природного газа достаточно прост. Основную часть этого вида газа составляет метан (CH4) – простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода), его доля превышает 92%.
В зависимости от содержания метана выделяются две основные группы природного газа:
- Природный газ группы H (Н–газ, т.е. высококалорийный газ) в связи с высоким содержанием метана (от 87% до 99%) является самым высококачественным. Российский природный газ относится к группе Н и отличается высокой теплотворной способностью. Ввиду высокого содержания метана (~ 98%) он является самым высококачественным природным газом мира.
- Природный газ группы L (L–газ, т.е. низкокалорийный газ) – это природный газ с менее высоким содержанием метана – от 80% до 87%. Если требования по качеству не выполняются (11,1 кВт-ч/куб.м), то часто газ нельзя поставлять непосредственно конечному потребителю без дополнительной переработки.
Помимо метана в состав природного газа могут входить более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси. В то же время важно, что состав природного газа не постоянен и меняется от месторождения к месторождению.
Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):
- Плотность: от 0,7 до 1,0 кг/м3 (сухой газообразный, при нормальных условиях) либо 400 кг/м3 (жидкий).
- Температура возгорания: t = 650°C .
- Теплота сгорания одного м3 природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28-46 МДж, или 6,7-11,0 Мкал.
- Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
- Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.
Применение
Обладая такими преимуществами перед другими энергоносителями как, например, экономичность и экологичность, природный газ приобретает все большее значение в промышленности и бытовых хозяйствах.
Природный газ как ископаемый энергоноситель используется главным образом для отопления жилых и промышленных помещений, для приготовления пищи, выработки электроэнергии, а также в промышленно-производственном секторе для выработки тепловой энергии.
В небольшом объеме природный газ используется в качестве моторного топлива. В связи с ростом цен на бензин за последние годы и месяцы возросло количество частного транспорта, переоснащенного на газовые двигатели. Кроме того, осуществляется переоснащение грузовых автомобилей и автобусов для работы на природном газе. Наряду с фактором затрат важным аргументом в пользу природного газа является более низкий уровень выделения в атмосферу вредных веществ.
20 ведущих стран мира по доказанным запасам газа (по итогам 2010 г.)
| Страна | Запасы
(трлн куб. м) | Доля от общемировых (%) | |
| 1 | РФ | 44,76 | 23,9 |
| 2 | Иран | 29,61 | 15,8 |
| 3 | Катар | 25,32 | 13,5 |
| 4 | Туркменистан | 8,03 | 4,3 |
| 5 | Саудовская Аравия | 8,01 | 4,3 |
| 6 | США | 7,71 | 4,1 |
| 7 | ОАЭ | 6,43 | 3,4 |
| 8 | Венесуэла | 5,45 | 2,9 |
| 9 | Нигерия | 5,29 | 2,8 |
| 10 | Алжир | 4,50 | 2,4 |
| 11 | Ирак | 3,16 | 1,7 |
| 12 | Индонезия | 3,06 | 1,6 |
| 13 | Австралия | 2,92 | 1,6 |
| 14 | Китай | 2,80 | 1,5 |
| 15 | Малазия | 2,39 | 1,3 |
| 16 | Египет | 2,21 | 1,2 |
| 17 | Норвегия | 2,04 | 1,1 |
| 18 | Казахстан | 1,84 | 1 |
| 19 | Кувейт | 1,78 | 1 |
| 20 | Канада | 1,72 | 0,9 |
Источник
20 ведущих стран мира по потреблению газа (по итогам 2010 г.)
| Страна | Потребление (млрд куб.м) | Доля от общемирового (%) | |
| 1 | США | 683,4 | 21,7 |
| 2 | РФ | 414,1 | 13 |
| 3 | Иран | 136,9 | 4,3 |
| 4 | Китай | 109,0 | 3,4 |
| 5 | Япония | 94,5 | 3 |
| 6 | Великобритания | 93,8 | 3 |
| 7 | Канада | 93,8 | 3 |
| 8 | Саудовская Аравия | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Германия | 81,3 | 2,6 |
| 10 | Италия | 76,1 | 2,4 |
| 11 | Мексика | 68,9 | 2,2 |
| 12 | Индия | 61,9 | 1,9 |
| 13 | ОАЭ | 60,5 | 1,9 |
| 14 | Украина | 52,1 | 1,6 |
| 15 | Франция | 46,9 | 1,5 |
| 16 | Узбекистан | 45,5 | 1,4 |
| 17 | Египет | 45,1 | 1,4 |
| 18 | Таиланд | 45,1 | 1,4 |
| 19 | Нидерланды | 43,6 | 1,4 |
| 20 | Аргентина | 43,3 | 1,4 |
Источник : BP Statistical Review of World Energy 2011
20 ведущих стран мира по добыче газа (по итогам 2010 г.)
| Страна | Добыча
(млрд куб.м) | Доля от общемирового (%) | |
| 1 | США | 611 | 19,3 |
| 2 | Россия | 588,9 | 18,4 |
| 3 | Канада | 159,8 | 5 |
| 4 | Иран | 138,5 | 4,3 |
| 5 | Катар | 116,7 | 3,6 |
| 6 | Норвегия | 106,4 | 3,3 |
| 7 | Китай | 96,8 | 3 |
| 8 | Саудовская Аравия | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Индонезия | 82 | 2,6 |
| 10 | Алжир | 80,4 | 2,5 |
| 11 | Нидерланды | 70,5 | 2,2 |
| 12 | Малайзия | 66,5 | 2,1 |
| 13 | Египет | 61,3 | 1,9 |
| 14 | Узбекистан | 59,1 | 1,8 |
| 15 | Великобритания | 57,1 | 1,8 |
| 16 | Мексика | 55,3 | 1,7 |
| 17 | ОАЭ | 51 | 1,6 |
| 18 | Индия | 50,9 | 1,6 |
| 19 | Австралия | 50,4 | 1,6 |
| 20 | Тринидад и Тобаго | 42,4 | 1,3 |
Источник : BP Statistical Review of World Energy 2011
