خواص فیزیکی و شیمیایی گاز طبیعی. تولید و استفاده از گاز طبیعی

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

حالت گازی یک ماده در مقایسه با سایر پارامترهای کل ترکیبات رایج‌ترین حالت است. در واقع، در این حالت عبارتند از:

• ستاره;
• فضای بین ستاره ای؛
• سیارات;
• اتمسفر؛
• کیهان به عنوان یک کل.

خواص متمایز کننده اصلی گازها برهمکنش های بین مولکولی ضعیف در شبکه کریستالی است که به دلیل آن تمام ویژگی های اصلی این مواد آشکار می شود. قطعا گازهای زیادی وجود دارد. با این حال، ما مهمترین و سومین رایج ترین در سیاره خود را در نظر خواهیم گرفت - طبیعی.

ترکیب گاز طبیعی

اگر ترکیب کیفی گاز طبیعی را مشخص کنیم، باید فوراً اجزای دو گروه را تشخیص دهیم: آلی و معدنی. از آنجا که، اگرچه معمولاً اعتقاد بر این است که متان از متان تشکیل شده است، این کاملاً درست نیست.

مواد ارگانیک شامل:

• متان - CH₄;
• پروپان - C₃H₈;
• بوتان - С₄Н₁₀;
• اتان - C₂N₄;
• سنگین ترهیدروکربن‌هایی با بیش از پنج اتم کربن.

اجزای غیر آلی شامل ترکیبات زیر است:

• هیدروژن (در مقادیر کم) - H₂;
• دی اکسید کربن - CO₂;
• هلیوم - نه;
• نیتروژن - N₂;
• سولفید هیدروژن - H₂S.

دقیقاً ترکیب یک مخلوط خاص به منبع، یعنی رسوب بستگی دارد. همین دلایل خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف گاز طبیعی را توضیح می دهد. با این حال، هر یک از آنها استخراج شده است، و هر یک نیز دارای ارزش است. فقط نوعی به عنوان سوخت استفاده می شود و اشباع شده با ناخالصی های خارجی بسیار چرب است که در صنایع شیمیایی برای سنتز ترکیبات استفاده می شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی گاز طبیعی

برای تعیین دقیق چنین پارامترهایی، باید بدانید که ترکیب گاز دقیقاً چیست. از این گذشته، اگر متان (تا 97٪) بر آن غالب باشد، می توان ویژگی ها را با تمرکز روی آن ارائه داد.

اگر بیش از حد اجزای معدنی یا هیدروکربن های سنگین (تا چند درصد) وجود داشته باشد، خواص فیزیکی و شیمیایی گاز طبیعی به طور چشمگیری تغییر می کند.

بنابراین، فقط محدودیت های فیزیکی تقریبی را می توان مشخص کرد.

1. دمای احتراق خودکار - 650-700⁰C.
2. عدد اکتان - 120-130.
3. بدون رنگ، طعم و بو.
4. سبک تر از هوا تقریباً 2 برابر، به راحتی در لایه های بالایی اتاق متمرکز می شود.
5. چگالی به شکل حالت عادی (گاز) - 0، 68-0،85 کیلوگرم/متر³.
6. در شرایط استاندارد، همیشه در حالت سنگدانه های گازی باشید.
7. هنگامی که در حجم های 5-15٪ با هوا مخلوط شود، قابل انفجار است.
8. گرمای احتراق حدود 46 مگاژول در متر است³.

علاوه بر این، باید به جنبه شیمیایی پارامترهای گاز طبیعی نیز توجه کرد.

1. این ماده بسیار قابل اشتعال است که می تواند با و بدون جرقه در دمای معینی خودسوخته شود.
2. از آنجایی که جزء اصلی متان است، تمام خواص شیمیایی آن را دارد.
3. وارد واکنش‌های جایگزینی، هیدروژن زدایی، پیرولیز، شکست شوید.
4. در دماهای پایین و فشار بالا فشرده و مایع می شود.

بدیهی است که چنین خواص فیزیکی و شیمیایی گاز طبیعی طیف گسترده ای از استفاده از آن را در صنعت تعیین می کند.

خاصیت ویژه گاز طبیعی

خاصیت ویژه ترکیب مورد بحث، توانایی تشکیل رسوبات هیدرات گاز، یعنی در حالت جامد بودن است. این ساختارها حجم گاز طبیعی جذب شده توسط مولکول های آب تشکیل را به نسبت 1/220 نشان می دهند. بنابراین، چنین نهشته هایی سنگ های بسیار غنی هستند. مکان های تمرکز آنها در طبیعت:

• لایه های کف عمیق اقیانوس ها؛
• انباشتگی از منجمد دائمی.

شرایط وجود - فشار هیدرودینامیکی و دماهای پایین.

میادین گاز طبیعی

اگر در مورد محتوای طبیعی صحبت کنیمگاز در طبیعت، می توان مکان های اصلی غلظت را شناسایی کرد:

1. این یک سنگ رسوبی است، یک ماده معدنی که طی هزاران سال در اثر فروپاشی بی هوازی مواد آلی در لایه‌های عمیق پوسته زمین تشکیل شده است.
2. محلول در آبهای زیرزمینی.
3. شامل در روغن، تشکیل درپوش نفت و گاز روی آن.
4. به شکل هیدرات های گازی در لایه های بستر دریا و نقاط شمال دور رخ می دهد.

اگر توزیع میادین گازی را به صورت سرزمینی مشخص کنیم، کشورهای زیر رهبران آن هستند:

• روسیه.
• کشورهای خلیج فارس.
• ایالات متحده آمریکا.
• کانادا.
• ایران.
• قزاقستان.
• آذربایجان.
• ازبکستان.
• نروژ.
• ترکمنستان.
• هلند.

تولید در جهان سالانه حدود 3643 میلیارد متر³ در سال است. از این تعداد، تنها روسیه با 673.46 میلیارد متر ³.

دمای گاز طبیعی که در آن می سوزد 650 ⁰C است. یعنی این شاخصی است که در آن قادر به خودسوزی است. در این حالت مقدار بیشتری انرژی حرارتی نسبت به احتراق هر نوع سوخت دیگری آزاد می شود. طبیعتاً این موضوع نمی تواند بر حوزه های استفاده از این ماده تأثیر بگذارد.

به همین دلیل است که بسیاری از کشورهایی که ذخایر گاز طبیعی ندارند مجبور به واردات آن از سایر کشورها هستند. حمل و نقل به چندین روش انجام می شود:

• از طریق خط لوله در حالت گازی؛
• در مخازن دریایی - به صورت مایع؛
• درواگن های مخزن راه آهن - مایع شده.

هر مسیر مزایا و معایب خود را دارد. به ویژه، گزینه های دریایی و راه آهن ایمن تر هستند، زیرا فعالیت شیمیایی گاز مایع در سیلندرهای یخچالی بسیار کمتر از حالت گازی است. خط لوله فاصله انتقال و حجم آن را افزایش می دهد، علاوه بر این، این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

متان در گاز طبیعی

گاز متان جزء اصلی مواد خام مخلوط طبیعی است. محتوای آن از 70-98٪ متغیر است. به خودی خود، این سومین گاز رایج در این سیاره است که بخشی از نفت، فضای بین ستاره ای و جو سیارات دیگر است.

از دیدگاه شیمی، گاز متان یک هیدروکربن اشباع شده متعلق به تعدادی از ترکیبات آلیفاتیک اشباع است. اولین نماینده آلکان ها یا پارافین ها. فعالیت شیمیایی آن کم است، کاملا آرام است. واکنشی:

• جایگزینی؛
• اکسایش کامل؛
• تبدیل.

با شعله بی رنگ بدون دود می سوزد، بو ندارد.

انواع گاز طبیعی

سه نوع اصلی از ماده مورد بحث وجود دارد.

1. گاز طبیعی خشک گازی است که در آن بیش از ۹۷ درصد متان وجود دارد. یعنی محتوای ناخالصی‌ها، از جمله سایر هیدروکربن‌ها، بسیار کم است.
2. گاز لاغر. این نام مخلوطی است که حاوی مقدار کمی هیدروکربن های سنگین است.
3. گاز طبیعی غلیظ گازی است که سرشار از هیدروکربن های سنگین و اجزای معدنی (نیتروژن، هیدروژن، هلیوم، آرگون، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن) است.

چنین مفهومی مانند ضریب خشکی گاز، به شما امکان می دهد کیفیت مواد اولیه ای را که محصولات از آنها در آینده تولید می شود، ارزیابی کنید. به هر حال، گاز طبیعی خود فقط یک پایه است. صنایع مختلف به محصولات متفاوتی نیاز دارند، بنابراین آنها به دقت پردازش و پالایش می شوند تا نیازهای خاص را برآورده کنند.

کیفیت محصول

کیفیت گاز طبیعی به طور مستقیم به ترکیب بستگی دارد. اگر متان غالب باشد، چنین محصولی بهترین منبع سوخت خواهد بود. اگر بیشتر از همه در ترکیب هیدروکربن های چرب باشد، پس برای صنایع شیمیایی چنین مواد خام مناسب ترین هستند.

به منظور تامین گاز طبیعی با کیفیت مناسب، کارخانه های شیمیایی خاصی وجود دارد که قبل از ارسال بیشتر به مقصد نهایی، تحت تمیز کردن و پردازش کامل قرار می گیرد. روش کار به استفاده مورد نظر از محصول بستگی دارد.

بنابراین، مثلاً اگر برای مصارف خانگی استفاده می شود، مواد خوشبو کننده مخصوص، به ویژه مرکاپتان ها، به آن اضافه می شود. این کار به گونه ای انجام می شود که گاز شروع به بوییدن کند، زیرا در صورت نشتی، تشخیص آن آسان خواهد بود. همه مرکاپتان ها بوی قوی دارند.

استفاده از گاز طبیعی

مصرف گاز طبیعی توسط بسیاری از صنایعصنعت و امکانات به عنوان مثال:

• CHP.
• دیگ بخار.
• موتورهای گازی.
• تولید شیمیایی (ساخت پلاستیک و سایر مواد).
• سوخت برای خودروها.
• گرمایش مسکونی.
• آشپزی غذا.

به همین دلیل است که تولید این ماده خام در جهان بسیار بالا است و واردات و صادرات آن میلیاردها دلار تخمین زده می شود.

محیط زیست

از نظر پاکیزگی برای طبیعت، هیچ منبع سوختی بهتر از گاز طبیعی نیست. سازمان های زیست محیطی به طور کامل استفاده از آن را تایید می کنند. با این حال، در سال های اخیر، احتراق گاز طبیعی منجر به تجمع یکی از محصولات واکنش - دی اکسید کربن می شود.

و از آنجایی که متعلق به گازهای گلخانه ای است، تجمع آن برای کره زمین بسیار خطرناک است. بنابراین، کارهای متعددی در حال انجام است، پروژه هایی برای محافظت از وضعیت اکولوژیکی سیاره در برابر اثر گلخانه ای قریب الوقوع در حال توسعه است.