エネルギー効率が高く環境に優しいため、天然ガスは石油と並んで最も重要です。燃料として広く利用されており、化学工業の貴重な原料としても利用されています。
そして、ガスの使用は日常的かつ習慣的になっていますが、それでも組成とかなり危険な物質で難しいままです-ガス装置のバーナーに入るのは長くて難しい方法です。
記事では、天然可燃性ガスに関連する主な問題を分析します-その組成と特性について話し、ガスの生産、輸送、処理の段階、その範囲について説明します。炭化水素埋蔵量の起源、興味深い事実および仮説についての現在の考えを検討してください。
天然可燃性ガスとは?
ガスはボイド内の地下にあり、そこから簡単に抽出できると考えられています。これは、井戸を掘削するのに十分です。しかし、実際にはすべてがはるかに複雑です。ガスは多孔質の岩石の中にあり、水、液体炭化水素、油に溶けています。
なぜこれが起こるのかを理解するには、「ガス」という言葉はギリシャ語に由来する混沌"、それは物質の行動の原理を反映しています。気体状態では、分子はランダムに移動し、可能な体積全体を均一に満たそうとします。これにより、より密度の高い液体やミネラルを含む他の物質に浸透して溶解することができます。高圧と高温は拡散プロセスを大幅に強化します。多くの場合、天然ガスが腸に含まれているのは、そのような「カクテル」の形です。
しかし、最初に、ガスが何で構成されているか、そしてそれが何であるかについて話しましょう-天然可燃性ガスの化学組成と物理的性質を考慮してください。
化学的特徴
「天然」と呼ばれる腸から抽出されるガスは、さまざまなガスの混合物です。
構成では、コンポーネントの3つのグループに分かれています。
- 可燃性-炭化水素;
- 不燃性 (バラスト)-窒素、二酸化炭素、酸素、ヘリウム、水蒸気;
- 有害な 不純物 -硫化水素とメルカプタン。
最初のメイングループは、炭素原子の数が1〜5のメタン炭化水素(ホモログ)のセットです。混合物中の最大のパーセンテージは、1つの炭素原子を持つメタン(70〜98%)です。他のガス(エタン、プロパン、ブタン、ペンタン)の含有量は、単位から10パーセントの範囲です。
田畑から発生するガスは、高濃度のメタンが特徴です。関連する、油から抽出されたメタンの割合ははるかに低く、30〜60%、同族体が高く:10〜20%
炭化水素に加えて、少量の不燃性物質が硫化水素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素などの混合物中に存在する場合があります。しかし、分野によっては、炭化水素の比率や他のガスの組成が大きく変動することがあります。
ガスの物性
メタンCHの物理的性質によると4 無色無臭非常に可燃性。空気中の濃度が4.5%を超える場合- 爆薬。この特性は臭いの欠如と相まって、大きな脅威と問題を引き起こします。特に鉱山では、メタンは石炭に吸収されるため。
この資料では、国内でのガス爆発の原因について書きました。
ガスの臭いを出すために、ガスの漏れを検知するために、不快な臭いのある特別な物質、臭気物質が輸送の前にそれに加えられます。ほとんどの場合、これらは硫黄含有化合物-エタンチオールまたはエチルメルカプタンです。不純物濃度は、ガス濃度1%でリークが目立つように選択されています。
青い燃料の主な利点は、その高い比熱-39 MJ / kgです。この場合、水と二酸化炭素という無害な物質が放出されます。これは、日常生活でのメタンの使用を可能にする重要な要素でもあります。
地球の腸のどこからガスが出るのですか?
人々は200年以上前にガスを使用することを学びましたが、これまでのところ、地球の大腸のどこからガスが発生するかについてコンセンサスはありません。
起源の基本理論
その起源には2つの主要な理論があります。
- ミネラル、地球のより深くより密度の高い層から炭化水素を脱ガスし、それらをより圧力の低い地域に持ち上げるプロセスによるガスの形成を説明する;
- オーガニック(生体)によると、どのガスが高圧、高温、空気不足の条件下での生物の残骸の分解の産物です。
現場では、ガスは別個のクラスター、ガスキャップ、油または水の溶液、またはガス水和物の形をとることができます。後者の場合、堆積物は粘土の気密層の間の多孔質岩にあります。ほとんどの場合、そのような岩は圧縮された砂岩、炭酸塩、石灰岩です。
従来のガス田のシェアはわずか0.8%です。やや大きいパーセンテージは、ディープ、石炭、シェールガスに当てはまります-1、4、1.9%。最も一般的な種類の堆積物は、水に溶けたガスと水和物です-ほぼ同じ比率(それぞれ46.9%)
ガスはオイルよりも軽く、水は重いため、貯水池内の化石の位置は常に同じです。ガスはオイルの上にあり、水はオイルとガスのフィールド全体を下から支えます。
リザーバー内のガスに圧力がかかっています。堆積が深いほど、それは高くなります。平均して、10メートルごとの圧力上昇は0.1 MPaです。異常に高圧の地層が存在します。たとえば、UrengoyフィールドのAchimov堆積物では、600気圧以上に達し、深さは3800〜4500 mです。
興味深い事実と仮説
少し前まで、世界の石油とガスの埋蔵量は、XXI世紀の初めにすでに使い果たされるべきであると信じられていました。たとえば、権威あるアメリカの地球物理学者ハバートはこれについて1965年に書いた。
今日まで、多くの国がガス生産を増やし続けています。炭化水素の埋蔵量が不足しているという本当の兆候はありません。
地質学および鉱物学の博士によると、V.V。 Polevanova、そのような誤解は、石油とガスの有機起源の理論がまだ一般的に受け入れられており、ほとんどの科学者の心を所有しているという事実によって引き起こされます。まだD.I.メンデレーエフは無機の深い石油の起源の理論を実証し、それがクドリャフツェフとV.R.ラリン。
しかし、多くの事実が炭化水素の有機的起源に反対しています。
それらの一部を次に示します。
- 堆積物は、有機物が存在することさえ理論的には不可能である結晶基盤の中で、最大11 kmの深さで発見されます。
- 有機理論を使用すると、炭化水素埋蔵量の10%しか説明できず、残りの90%は説明できません。
- 2000年に土星の衛星であるタイタンの巨大炭化水素資源で地球より数桁高い湖の形で発見されたカッシーニ宇宙探査機。
ラリンが最初に水素化した地球について提唱した仮説は、地球の深部での水素と炭素との反応とそれに続くメタンの脱ガスによる炭化水素の起源を説明しています。
彼女によると、ジュラ紀の古代の堆積物はありません。すべての石油とガスは、1〜15000年前の範囲で形成される可能性があります。選択が進むにつれ、埋蔵量は次第に補充される可能性があります。これは、古くから開発され放棄された油田で観察されています。
鉱業と輸送はどうですか?
天然可燃性ガスの抽出プロセスは、井戸の建設から始まります。ガスを含む層の出現に応じて、その深さは7 kmに達することがあります。掘削が進むにつれて、パイプ(ケーシング)が井戸の中に下げられます。パイプとウェルの壁の間のスペースからガスが漏れるのを防ぐために、グラウト注入が行われ、隙間を粘土またはセメントで満たします。
建設の最後に、掘削リグが取り外され、噴水継手がケーシングヘッドに取り付けられます。これはバルブとバルブの設計であり、ウェルからガスを選択するのに役立ちます。
ウェルの数は非常に大きくなる可能性があります。
いくつかの機能が噴水の付属品に割り当てられています:井戸の中に懸濁液の管を保持し、操作モードを制御し、井戸の外部および内部部品のパラメーターを測定します
天然ガスの生産サイクル全体は、次の3つの段階で行われます。
- ガス田開発。穴あけの結果、圧力差が生じます。これにより、ガスはリザーバーを通ってウェルに移動します。
- ガス井の操作。 この段階で、ガスはケーシングを通過します。
- 輸送のための収集と準備。すべての噴水器具からのガスは、ガス処理プラントの特別な技術コンプレックスに供給されます。脱水ガスで有害な不純物を取り除きます。
硫化水素、水蒸気、または粒子状物質の濃度が低い場合でも、急速な腐食、ハイドレートの形成、パイプラインの内面への機械的損傷が発生します。
輸送の最終準備は本部で行われます。これには、炭化水素凝縮液の後処理と除去、ガスを冷却してその体積を減らすことが含まれます。
長距離のガス輸送の主なタイプは、メインのガスパイプラインです。これは、パイプライン自体から地下貯蔵施設までの複雑なエンジニアリング構造のシステムです。
高速道路の最終地点には、ガス供給ステーション(GDS)があります。ここでは、ほこりや液体の不純物から最後の洗浄が行われ、消費者が必要とするレベルまで圧力が低下し、安定し、ガス消費量が考慮され、付臭剤が追加されます。
もう1つの一般的な種類のメタン輸送は、特殊船によるガス輸送です。
巨大な球形タンクは、ガス運搬船を他のタイプの船と混同することを許しません。それらは液体メタンのために一定の必要な温度を維持する魔法瓶です-163°С
ガスの液体状態への変換は、特別なLNGプラントで行われます。プロセスは2段階で行われます。最初に、メタンは-50°Cに冷却され、次に-163°Cに冷却されます。同時に、その体積は600倍に減少します。
処理と範囲
天然ガスの高い燃焼性がその主な用途を決定します。工場、工場、火力発電所、ボイラー住宅、施設、住宅、農業施設などで燃料として使用されています。家庭でのガスの使用に関する規則をよく理解しておくことをお勧めします。
石油の生産と精製には、随伴する随伴ガスの放出が常に伴います。場合によっては、その体積は印象的で、原油1立方メートルあたり最大300立方メートルになることがあります。
しかし、天然随伴ガスが使用されないがフレアされる分野は数多くあります。たとえば、ロシア全体で、有用な原料の25%までが失われています。
関連ガスの一部はガス処理プラントに供給されます。それから、精製された乾燥ガスが得られ、加熱に使用されます。別の貴重な成分は、軽質炭化水素の混合物です。
この図は、生成されたガスを処理するプロセスの全体像を示しています。現代の化学産業における最終製品の役割を過大評価することは困難です
次に、特別なインストールで分割されます。結果は、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタンなどの炭化水素です。量を減らし、輸送と保管を容易にするために、それらは液化されています。
自動車をガスに変換することで、すぐに利益が得られ、具体的なコスト削減が実現します。ガソリンスタンドのネットワークの拡大は、HBO搭載車の増加に貢献しています。ドライバーだけでなく、有害な排気ガスを吸う必要のない歩行者も勝つ
プロパンとブタンは、家庭用のボンベ入りガスの暖房や自動車に使用されます。しかし、そのほとんどは石油化学プラントでのさらなる処理に使用されます。
高温加熱(熱分解)により、すべての合成材料の主な原料はそれらから得られます-モノマー:エチレン、プロピレン、ブタジエン。触媒の作用下で、それらはポリマーに結合されます。出力は、ゴム、PVC、ポリエチレン、その他多くの貴重な材料を生産します。
ガスに関するドキュメンタリー映画ではアクセス可能で明確です:
この教育映画は、主なガス輸送に専念しています。
私たちはまだ天然ガスについてすべてを知っているわけではありません-その起源はまだ多くの謎に満ちています。青い燃料が私たちと私たちの子孫の両方にとって十分な無尽蔵の贈り物であることが期待されています。
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