Основной компонент природного газа это


Откуда взялся природный газ. Две теории газа.

Многие ли в наше время могут сразу дать определение природному газу? Знают ли его историю и химический состав? Очевидно нет, ведь в Google найдется все.

Итак.  

Природный газ — смесь углеводородов, представляющая собой нечто эфемерное, то, что нельзя потрогать, увидеть и без запаха. Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4h20) и некоторые неуглеводородные примеси.

В поисках истины. 

Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно происхождения природного газа, и своем споре разбились на два лагеря, пытаясь доказать возникновение газа, предложили две основные теории.

Минеральная теория

Согласно этой теории все химические элементы, из которых состоит природный газ и нефть изначально заложены в мантии Земли, представляя собой залежи полезных ископаемых. находясь глубоко в пластах горных пород являются частью процесса дегазации Земли. Из-за внутренних движений Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах поднимаются ближе к поверхности, туда, где образуется наименьшее давление, таким образом, в результате появляются нефтяные и газовые залежи.

Биогенная теория.

Приверженцы этой теории считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили химический коктейль природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.

Газ видишь? Нет. А он есть.

Большинство людей, далеких от газовой отрасли, представляют, что газ, находящийся под землей подобен ценным ископаемым, занимает собой некие пустоты в недрах земли, и легко полностью извлекается. Но это не совсем верно. Природный газ действительно находится глубоко под землей, внутри горных пород, имеющих пористую структуру, но поры на столько микроскопические, что их невооружённым глазом разглядеть почти нереально. Поэтому, взяв в руки извлеченный из недр земли небольшой кусок песчаника, сложно осознать, что внутри заключен природный газ.

Священный огонь.

Древний зороастрийский храм Атешгях

У многих народов огонь вызывал благоговейный трепет. Люди поклонялись огню, огонь любили, огонь ненавидели.

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, почитаемый в разное время зороастрийцами, индуистами и сикхами. Храм возник на месте «вечных» неугасимых огней — горящих выходов естественного газа, благодаря чему храм и носит название «Атешгях», что означает «Дом огня». Служения в нем проходили вплоть до XIX века. Однако, сами зороастрийцы говорят, что они  не поклоняются огню как таковому, а почитают Творца (Q’rt’), символом которого является огонь.

Добыть и использовать.

«Человечеству всего около 200 тыс. лет. А добыча газа началась только в прошлом веке»

Человек всегда и везде ищет выгоду. Вот и персидский царь в I веке н.э., увидев огонь, горевший и день и ночь,  не требующий дополнительного топлива приказал построить дворцовую кухню на месте где газ выходил на поверхность.   Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.

На заметку: Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.

Метан, Methane - Актуальные публикации на сайте компании «НИИ КМ»

Часто этот взрывоопасный газ называют «болотным». Всем известен его специфический запах, но на самом деле это — специальные добавки «с запахом газа», которые добавляются для того, чтобы его распознать. При сгорании он практически не оставляет вредных продуктов. Помимо всего прочего, этот газ довольно активно участвует в образовании всем известного парникового эффекта.

Метан — газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им. И уж если не для Титана, то для Марса биологические источники метана столь же вероятны, как и геологические. Метана много на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, где он возник как продукт химической переработки вещества протосолнечной туманности. На Земле он редок: его содержание в атмосфере нашей планеты — всего 1750 частей на миллиард по объему (ppbv).

Источники и получение метана

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Свойства метана

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м3. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горные выработки, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, на сортировочных установках. Так, при содержании в воздухе до 5–6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5–6% до 14–16% взрывается, свыше 16% может гореть при притоке кислорода извне. Снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву. Кроме того, значительное увеличение концентрации метана в воздухе бывает причиной удушья (например, концентрации метана 43% соответствует 12% O2).

Взрывное горение распространяется со скоростью 500—700 м/сек; давление газа при взрыве в замкнутом объёме равно 1 Мн/м2. После контакта с источником тепла воспламенение метана происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных из-за присутствия метана (главным образом, угольные шахты), вводится т.н. газовый режим.

При 150-200 °С и давлении 30-90 атм метан окисляется до муравьиной кислоты.

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана— важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): CH4 + H2O → CO + 3H2, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.  Важное производное метана — нитрометан.

Автомобильное топливо

Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Метан и парниковый эффект

Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана  росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.

Сейчас среднее содержание метана CH4 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO2), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО2. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO2, паров воды, метана и некоторых других примесей  средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C.

Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

Объяснение природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое природный газ?

Природный газ является источником энергии из ископаемого топлива. Природный газ содержит множество различных соединений. Самым большим компонентом природного газа является метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (CH 4 ). Природный газ также содержит небольшое количество сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как двуокись углерода и водяной пар. Мы используем природный газ в качестве топлива и для производства материалов и химикатов.

Как образовался природный газ?

От миллионов до сотен миллионов лет назад остатки растений и животных (таких как диатомовые водоросли) образовывали толстые слои на поверхности земли и дне океанов, иногда смешанные с песком, илом и карбонатом кальция. Со временем эти слои были погребены под песком, илом и камнем. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть в нефть (нефть), часть в природный газ.

Где добывают природный газ?

В некоторых местах природный газ попал в большие трещины и пространства между слоями вышележащих пород. Природный газ, обнаруженный в этих типах формаций, иногда называют обычным природным газом . В других местах природный газ встречается в крошечных порах (пространствах) в некоторых образованиях сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ обозначается как сланцевый газ или плотный газ , а иногда его называют нетрадиционный природный газ . Природный газ также встречается в месторождениях сырой нефти, и этот природный газ называется попутным природным газом . Месторождения природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под океанским дном. Природный газ, обнаруженный в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .

Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)

Нажмите, чтобы увеличить

Операторы, готовящие отверстие для зарядов взрывчатых веществ, используемых при сейсморазведке

Источник: Стоковая фотография (защищено авторским правом)

Где найти природный газ?

Поиски природного газа начинаются с геологов, изучающих строение и процессы земли. Они обнаруживают типы геологических образований, которые могут содержать залежи природного газа.

Геологи часто используют сейсморазведку на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсморазведка создает и измеряет сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. При сейсморазведке на суше может использоваться 9Грузовик-ударник 0015 с вибрирующей подушкой, которая ударяет по земле, создавая сейсмические волны в подстилающей породе. Иногда используются небольшие количества взрывчатых веществ. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны для изучения геологии под океанским дном.

Если результаты сейсморазведки показывают, что участок имеет потенциал для добычи природного газа, бурится и испытывается разведочная скважина. Результаты испытаний предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, имеющегося в ресурсе.

Что происходит, когда находят природный газ?

Если результаты пробной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для получения прибыли, бурятся одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин. Скважины для природного газа можно бурить вертикально и горизонтально в газоносных пластах. В обычных месторождениях природного газа природный газ обычно легко вытекает через скважины на поверхность.

В Соединенных Штатах и ​​в некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных горных пород путем нагнетания воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидравлический разрыв или гидроразрыв (иногда называемый нетрадиционной добычей ), разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь к скважинам и подниматься на поверхность. В верхней части скважины природный газ собирается в сборные трубопроводы и направляется на заводы по переработке природного газа.

ты знал

?

Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, газовые компании добавляют в природный газ меркаптан, чтобы придать ему характерный и неприятный запах, что помогает людям обнаруживать утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан — безвредное химическое вещество с запахом тухлых яиц.

Природный газ перерабатывается для продажи и потребления

Природный газ, извлекаемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажным природным газом , поскольку, наряду с метаном, он обычно содержит ШФЛУ – этан, пропан, бутаны и пентаны – и водяной пар. Устьевой природный газ может также содержать неуглеводороды, такие как сера, гелий, азот, сероводород и двуокись углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.

С устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие заводы, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяются от влажного газа и продаются отдельно. Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенные ШФЛУ называются жидкостями заводов по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется 9.0015 сухой , потребительский или трубопроводный природный газ. Часть скважинного природного газа является достаточно осушенной и удовлетворяет стандартам трубопроводного транспорта без переработки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ направляется по трубопроводам в подземные хранилища или распределительным компаниям, а затем потребителям.

В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добываемого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, или он может быть сброшен или сожжен (факел). Повторная закачка неликвидного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.

Метан угольных пластов можно извлекать из угольных месторождений до или во время добычи угля, и его можно добавлять в трубопроводы природного газа без какой-либо специальной обработки.

Большая часть потребляемого в США природного газа производится в США. Некоторое количество природного газа импортируется из Канады и Мексики по трубопроводам. Небольшое количество природного газа также импортируется в виде сжиженного природного газа.

Последнее обновление: 27 декабря 2022 г.

Природный газ | Типы, открытия, запасы и факты

Платформа для добычи природного газа

См. все СМИ

Связанные темы:
сланцевый газ сжиженный природный газ влажный газ сухой газ кислый газ

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

природный газ , также называемый газ метан или природный газ метан , бесцветный легковоспламеняющийся газообразный углеводород, состоящий в основном из метана и этана. Это тип нефти, который обычно встречается вместе с сырой нефтью. Ископаемое топливо, природный газ, используется для выработки электроэнергии, отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для некоторых транспортных средств. Он важен как химическое сырье для производства пластмасс и необходим для широкого спектра других химических продуктов, включая удобрения и красители.

Природный газ часто растворяется в нефти при высоком давлении, существующем в резервуаре, и может присутствовать в виде газовой шапки над нефтью. Во многих случаях именно давление природного газа, воздействующего на подземный нефтяной резервуар, обеспечивает движение нефти на поверхность. Такой природный газ известен как попутный газ; его часто считают газообразной фазой сырой нефти, и обычно он содержит легкие жидкости, такие как пропан и бутан. По этой причине попутный газ иногда называют «влажным газом». Есть также резервуары, которые содержат газ и не содержат нефти. Этот газ называется попутным газом. Непопутный газ, поступающий из резервуаров, не связанных с каким-либо известным источником жидкой нефти, называется «сухим газом».

История использования

Открытие и раннее применение

Первые открытия месторождений природного газа были сделаны в Иране между 6000 и 2000 г. до н.э. Многие ранние авторы описывали естественные выходы нефти на Ближнем Востоке, особенно в районе Баку на территории современного Азербайджана. Просачивающийся газ, вероятно, впервые зажженный молнией, служил топливом для «вечных огней» огнепоклоннической религии древних персов.

Об использовании природного газа упоминалось в Китае около 900 г. до н.э. Именно в Китае в 211 г. до н.э. была пробурена первая известная скважина для добычи природного газа на глубину 150 метров (500 футов). Китайцы бурили свои колодцы с помощью бамбуковых шестов и примитивных ударных коронок специально для поиска газа в известняках, датируемых позднетриасовой эпохой (около 237–201,3 млн лет назад) в антиклинали (арке слоистых пород) к западу от современный Чунцин. Газ сжигали, чтобы высушить каменную соль, обнаруженную в прослоях известняка. В конце концов скважины были пробурены на глубину, приближающуюся к 1000 метров (3300 футов), и к 1919 году в антиклинальной зоне было пробурено более 1100 скважин. 00.

Природный газ был неизвестен в Европе до его открытия в Англии в 1659 году, и даже тогда он не получил широкого применения. Вместо этого газ, полученный из коксового угля (известный как городской газ), стал основным топливом для освещения улиц и домов на большей части территории Европы с 1790 года.

В Северной Америке первым коммерческим применением нефтепродукта было использование природного газа из неглубокой скважины в Фредонии, штат Нью-Йорк, в 1821 году. Газ подавался потребителям по свинцовой трубе малого диаметра для освещения и приготовления пищи.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Усовершенствование газопроводов

На протяжении 19 века использование природного газа оставалось локальным, поскольку не было возможности транспортировать большие объемы газа на большие расстояния. Природный газ остался на обочине промышленного развития, основу которого составляли прежде всего уголь и нефть. Важный прорыв в технологии транспортировки газа произошел в 1890 году с изобретением герметичной муфты трубопровода. Тем не менее, материалы и методы строительства оставались настолько громоздкими, что газ нельзя было использовать на расстоянии более 160 км (100 миль) от источника подачи. Таким образом, попутный газ в основном сжигался в факелах (т. е. сжигался на устье скважины), а попутный газ оставался в недрах, а городской газ производился для использования в городах.

Транспортировка газа на большие расстояния стала практичной в конце 1920-х годов благодаря дальнейшим достижениям в технологии трубопроводов. С 1927 по 1931 год в США было построено более 10 крупных систем передачи. Каждая из этих систем была оснащена трубами диаметром около 50 см (20 дюймов) и протяженностью более 320 км (200 миль). После Второй мировой войны было построено большое количество еще более длинных трубопроводов все большего диаметра. Стало возможным изготовление труб диаметром до 150 см (60 дюймов). С начала 19В 70-е годы самые длинные газопроводы берут свое начало в России. Например, в 1960-х и 1970-х годах через Уральские горы и около 700 рек и ручьев был построен газопровод «Северное сияние» протяженностью 5470 км (3400 миль), который соединил Восточную Европу с западносибирскими газовыми месторождениями за Полярным кругом. . В результате газ с Уренгойского месторождения, крупнейшего в мире, теперь транспортируется в Восточную Европу, а затем в Западную Европу для потребления. Другим газопроводом, более коротким, но также представляющим большую инженерную сложность, был 50-сантиметровый (20-дюймовый) Транссредиземноморский газопровод, который в 1970-х и 80-х годов был построен между Алжиром и Сицилией. На некоторых участках этого маршрута глубина моря превышает 600 метров (2000 футов).

Природный газ как топливо высшего качества

Еще в 1960 году попутный газ был неприятным побочным продуктом добычи нефти во многих регионах мира. Газ отделяли от потока сырой нефти и утилизировали как можно дешевле, часто путем сжигания в факелах. Только после нехватки сырой нефти в конце 1960-х и начале 70-х годов природный газ стал важным мировым источником энергии (9).0015 см. нефтяной кризис).

Даже в Соединенных Штатах рынок природного газа для отопления домов был ограничен до 1930-х годов, когда городской газ начал заменяться обильными и более дешевыми запасами природного газа, теплотворная способность которого вдвое превышала теплотворную способность его синтетического предшественника. Кроме того, при полном сгорании природного газа обычно образуются углекислый газ и вода. Сгорание газа относительно свободно от сажи, монооксида углерода и оксидов азота, связанных со сжиганием других ископаемых видов топлива. Кроме того, практически отсутствуют выбросы двуокиси серы, еще одного крупного загрязнителя воздуха. Как следствие, природный газ часто является предпочтительным топливом по экологическим причинам и вытеснил уголь в качестве топлива для электростанций во многих частях мира. Тем не менее, метан является очень мощным парниковым газом, который обладает примерно в 25 раз большей теплоемкостью, чем углекислый газ.


Learn more