Физични и химични свойства на природния газ. Производство и използване на природен газ

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

Газообразното състояние на веществото е най-често срещано в сравнение с други агрегатни параметри на съединенията. Всъщност в това състояние са:

• звезди;
• междузвездно пространство;
• планети;
• атмосфера;
• космос като цяло.

Основните отличителни свойства на газовете са слабите междумолекулни взаимодействия в кристалната решетка, поради което се проявяват всички основни характеристики на тези вещества. Определено има много газове. Ще разгледаме обаче най-важното и третото най-разпространено на нашата планета - естественото.

Състав на природен газ

Ако характеризираме качествения състав на природния газ, тогава трябва незабавно да разграничим компонентите от две групи: органични и неорганични. Тъй като, въпреки че обикновено се смята, че се състои от метан, това не е напълно вярно.

Органичните съставки включват:

• метан - CH₄;
• пропан - C₃H₈;
• бутан - С₄Н₁₀;
• етан - C₂N₄;
• по-тежъквъглеводороди с повече от пет въглеродни атома.

Неорганичните компоненти включват следните съединения:

• водород (в малки количества) - H₂;
• въглероден диоксид - CO₂;
• хелий - не;
• азот - N₂;
• сероводород - H₂S.

Какъв точно ще бъде съставът на конкретната смес зависи от източника, тоест депозита. Същите причини обясняват различните физични и химични свойства на природния газ. Въпреки това, всеки от тях се добива и всеки също има стойност. Просто някакъв вид се използва като гориво, а наситеният с чужди примеси е твърде мазен, използван в химическата промишленост за синтеза на съединения.

Физични и химични свойства на природния газ

За да определите точно такива параметри, трябва да знаете какъв точно е съставът на газовата смес. В крайна сметка, ако е доминиран от метан (до 97%), тогава характеристиките могат да бъдат дадени, като се фокусира върху него.

Ако има излишък от неорганични компоненти или тежки въглеводороди (до няколко процента), тогава физичните и химичните свойства на природния газ се променят драстично.

Затова могат да бъдат посочени само приблизителни физически ограничения.

1. Температура на самозапалване - 650-700⁰C.
2. Октаново число - 120-130.
3. Без цвят, вкус или мирис.
4. По-леки от въздуха почти 2 пъти, лесно се концентрират в горните слоеве на стаята.
5. Плътност под формата на нормално състояние (газ) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. При стандартни условия винаги бъдете в газообразно агрегатно състояние.
7. При смесване с въздух в обеми от 5-15%, той е експлозивен.
8. Топлината на горене е около 46 MJ/m³.

В допълнение, химическата страна на параметрите на природния газ също трябва да се отбележи.

1. Това е силно запалимо вещество, способно да се самозапалва със и без искра при определена температура.
2. Тъй като основният компонент е метан, той има всичките си химически свойства.
3. Влезте в реакции на заместване, дехидрогениране, пиролиза, рефракция.
4. Компресира и втечнява при ниски температури и високо налягане.

Очевидно, такива физични и химични свойства на природния газ определят широк спектър от употребата му в промишлеността.

Специално свойство на природен газ

Специално свойство на въпросното съединение е способността да образува газови хидратни отлагания, тоест да бъде в твърдо състояние. Тези структури представляват обеми на природен газ, погълнат от молекулите на пластовата вода в съотношение 1/220. Следователно такива находища са изключително богати скали. Места на тяхната концентрация в природата:

• дълбоки дънни слоеве на океаните;
• натрупвания на вечна замръзване.

Условия на съществуване - хидродинамично налягане и ниски температури.

Находища за природен газ

Ако говорим за съдържанието на естественогаз в природата е възможно да се идентифицират основните места на концентрация:

1. Това е седиментна скала, минерал, който се е образувал в продължение на много хилядолетия от анаеробния разпад на органичната материя в дълбоките слоеве на земната кора.
2. Разтворен в подпочвените води.
3. Включва масло, образувайки капачка за нефт и газ над него.
4. Среща се под формата на газови хидрати в слоевете на морското дъно и точките на Далечния север.

Ако обозначим разпределението на газовите находища териториално, тогава лидерите са следните държави:

• Русия.
• страни от Персийския залив.
• САЩ.
• Канада.
• Иран.
• Казахстан.
• Азербайджан.
• Узбекистан.
• Норвегия.
• Туркменистан.
• Холандия.

Производството в света е годишно около 3643 милиарда m³ годишно. От тях само на Русия се падат 673,46 милиарда m³.

Температурата на природния газ, при която той гори, е 650 ⁰C. Тоест това е индикаторът, при който е способен да се самозапалва. В този случай се отделя по-голямо количество топлинна енергия, отколкото при изгарянето на всеки друг вид гориво. Естествено, това не може да не засегне областите на употреба на това вещество.

Ето защо много страни, които нямат запаси от природен газ, са принудени да го внасят от други държави. Транспортирането се извършва по няколко начина:

• през тръбопровод в газообразно състояние;
• в резервоари по море - в течна форма;
• инжелезопътни цистерни - втечнени.

Всеки път има своите предимства и недостатъци. По-специално, морските и железопътните опции са по-безопасни, тъй като химическата активност на втечнения газ в хладилни бутилки е много по-ниска, отколкото в газообразно състояние. Тръбопроводът увеличава разстоянието на предаване и неговите обеми, освен това този метод е икономически изгоден.

Метан в природен газ

Газът метан е основният компонент на суровината на естествената смес. Съдържанието му варира от 70-98%. Сам по себе си това е третият най-разпространен газ на планетата, който е част от петрола, междузвездното пространство и атмосферата на други планети.

От гледна точка на химията, газът метан е наситен въглеводород, принадлежащ към редица наситени алифатни съединения. Първият представител на алканите или парафините. Химическата му активност е ниска, доста е спокоен. Реактивен:

• замяна;
• пълно окисление;
• конверсии.

Изгаря с безцветен непушещ пламък, няма мирис.

Видове природен газ

Има три основни вида на въпросното вещество.

1. Сух природен газ е този, в който присъства повече от 97% метан. Тоест, съдържанието на примеси, включително други въглеводороди, е изключително ниско.
2. Много газ. Това е името на смес, съдържаща малко количество тежки въглеводороди.
3. Гъстият природен газ е този, който е богат на тежки въглеводороди и неорганични компоненти (азот, водород, хелий, аргон, въглероден диоксид, сероводород).

Такава концепция като коефициент на сухота на газа ви позволява да оцените качеството на суровините, от които ще се произвеждат продуктите в бъдеще. В крайна сметка самият природен газ е само база. Различните индустрии изискват различни продукти, така че те са щателно обработени и усъвършенствани, за да отговорят на специфични изисквания.

Качество на продукта

Качеството на природния газ директно зависи от състава. Ако преобладава метанът, тогава такъв продукт ще бъде най-добрият източник на гориво. Ако най-вече в състава на мастните въглеводороди, то за химическата промишленост такива суровини са най-подходящи.

За да се доставя природен газ с подходящо качество, има специални химически заводи, където той се подлага на цялостно почистване и обработка преди по-нататъшно изпращане до крайната дестинация. Методите на работа ще зависят от предназначението на продукта.

Така че, например, ако се използва за домашни цели, тогава към него се добавят специални аромати, по-специално меркаптани. Това се прави, за да започне газът да мирише, защото тогава в случай на теч ще бъде лесно да се открие. Всички меркаптани имат силна миризма.

Използване на природен газ

Потребление на природен газ от много индустриииндустрия и съоръжения. Например:

• CHP.
• Котелни.
• Газови двигатели.
• Химическо производство (производство на пластмаси и други материали).
• Гориво за автомобили.
• Жилищно отопление.
• Готвене на храна.

Ето защо световното производство на тази суровина е толкова високо, а вносът и износът се оценяват на милиарди долари.

Екологична

По отношение на чистотата за природата, няма по-добър източник на гориво от природния газ. Екологичните организации напълно одобряват използването му. Въпреки това през последните години изгарянето на природен газ води до натрупване на един от продуктите на реакцията - въглероден диоксид.

И тъй като принадлежи към парниковите газове, натрупванията му са много опасни за планетата. Затова се извършват множество работи, разработват се проекти за опазване на екологичното състояние на планетата от предстоящия парников ефект.