A földgáz fizikai és kémiai tulajdonságai. Földgáz előállítása és felhasználása

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 05:29

Egy anyag gáz halmazállapota a leggyakoribb a vegyületek egyéb aggregált paramétereivel összehasonlítva. Valójában ebben az állapotban:

• csillagok;
• csillagközi tér;
• bolygók;
• atmoszféra;
• kozmosz egésze.

A gázok fő megkülönböztető tulajdonságai a gyenge intermolekuláris kölcsönhatások a kristályrácsban, aminek köszönhetően ezeknek az anyagoknak minden fő jellemzője megnyilvánul. Biztosan sok a gáz. Azonban a legfontosabbnak és bolygónkon a harmadik leggyakoribbnak tekintjük – a természetesnek.

Földgáz-összetétel

Ha a földgáz minőségi összetételét jellemezzük, akkor azonnal meg kell különböztetnünk két csoport összetevőit: szerves és szervetlen. Mivel bár általánosan úgy gondolják, hogy metánból áll, ez nem teljesen igaz.

A bio összetevők a következők:

• metán - CH₄;
• propán - C₃H₈;
• bután - С₄Н₁₀;
• etán - C₂N₄;
• nehezebbötnél több szénatomot tartalmazó szénhidrogének.

A szervetlen komponensek közé tartoznak a következő vegyületek:

• hidrogén (kis mennyiségben) - H₂;
• szén-dioxid - CO₂;
• hélium - Nem;
• nitrogén - N₂;
• hidrogén-szulfid - H₂S.

Az, hogy pontosan milyen összetételű lesz egy adott keverék, a forrástól, vagyis a lerakódástól függ. Ugyanezek az okok magyarázzák a földgáz különféle fizikai és kémiai tulajdonságait. Azonban bármelyik bányászott, és mindegyiknek van értéke is. Csak arról van szó, hogy valamilyen üzemanyagot használnak, és az idegen szennyeződésekkel telített túl zsíros a vegyiparban a vegyületek szintéziséhez.

A földgáz fizikai és kémiai tulajdonságai

E paraméterek pontos meghatározásához tudnia kell, hogy pontosan milyen összetételű a gázelegy. Hiszen ha a metán dominál benne (max. 97%), akkor erre fókuszálva meg lehet adni a jellemzőket.

Ha túl sok szervetlen komponens vagy nehéz szénhidrogén van (akár több százalékig), akkor a földgáz fizikai és kémiai tulajdonságai drámaian megváltoznak.

Ezért csak hozzávetőleges fizikai határértékek adhatók meg.

1. Öngyulladási hőmérséklet - 650-700⁰C.
2. Oktánszám - 120-130.
3. Nincs szín, íz vagy szag.
4. Majdnem kétszeresen könnyebb a levegőnél, könnyen koncentrálódik a szoba felső rétegeiben.
5. Sűrűség normál állapot formájában (gáz) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Szabványos körülmények között mindig legyen gáz halmazállapotú aggregált állapotban.
7. 5-15%-os levegővel keverve robbanásveszélyes.
8. Égéshő körülbelül 46 MJ/m³.

Emellett meg kell jegyezni a földgáz paramétereinek kémiai oldalát is.

1. Ez egy nagyon gyúlékony anyag, amely bizonyos hőmérsékleten szikrával és anélkül is képes öngyulladásra.
2. Mivel a fő komponens a metán, ennek minden kémiai tulajdonsága megvan.
3. Lépjen be a szubsztitúcióba, dehidrogénezésbe, pirolízisbe, fénytörési reakciókba.
4. Alacsony hőmérsékleten és magas nyomáson tömörít és cseppfolyósít.

Nyilvánvalóan a földgáz ilyen fizikai és kémiai tulajdonságai meghatározzák az ipari felhasználás széles körét.

A földgáz különleges tulajdonsága

A szóban forgó vegyület különleges tulajdonsága, hogy képes gázhidrát-lerakódásokat képezni, azaz szilárd állapotban van. Ezek a szerkezetek a vízmolekulák képződése által elnyelt földgáz térfogatát képviselik 1/220 arányban. Ezért az ilyen lerakódások rendkívül gazdag kőzetek. Koncentrációjuk helyei a természetben:

• óceánok mély alsó rétegei;
• permafrost felhalmozódása.

Létezési feltételek – hidrodinamikai nyomás és alacsony hőmérséklet.

Földgázmezők

Ha a természetes tartalmáról beszélünkgáz a természetben, azonosítani lehet a fő koncentrációs helyeket:

1. Ez egy üledékes kőzet, egy ásvány, amely évezredek során keletkezett a földkéreg mélyrétegeiben lévő szerves anyagok anaerob bomlása következtében.
2. Feloldódott a talajvízben.
3. Olajban van, olaj- és gázsapkát képezve rajta.
4. Gázhidrátok formájában fordul elő a tengerfenék rétegeiben és a Távol-Észak pontjain.

Ha a gázmezők területi megoszlását jelöljük, akkor a következő országok a vezetők:

• Oroszország.
• Öböl menti országok.
• USA.
• Kanada.
• Irán.
• Kazahsztán.
• Azerbajdzsán.
• Üzbegisztán.
• Norvégia.
• Türkmenisztán.
• Hollandia.

A világ termelése évente körülbelül 3643 milliárd m³ évente. Ebből csak Oroszország 673,46 milliárd m³.

A földgáz hőmérséklete, amelyen ég, 650 ⁰C. Vagyis ez az a mutató, amelynél képes öngyulladásra. Ebben az esetben nagyobb mennyiségű hőenergia szabadul fel, mint bármely más típusú tüzelőanyag elégetésekor. Ez természetesen nem befolyásolhatja ennek az anyagnak a felhasználási területeit.

Ezért sok olyan ország, amely nem rendelkezik földgáztartalékkal, arra kényszerül, hogy más államokból importálja azt. A szállítás többféleképpen történik:

• gáz halmazállapotú csővezetéken keresztül;
• tengeri tartályokban - folyékony formában;
• invasúti tartálykocsik – cseppfolyósított.

Minden útnak megvannak a maga előnyei és hátrányai. Különösen a tengeri és vasúti közlekedési lehetőségek biztonságosabbak, mivel a cseppfolyósított gáz kémiai aktivitása a hűtött palackokban sokkal alacsonyabb, mint a gázállapotban. A csővezeték növeli az átviteli távolságot és mennyiségét, ráadásul ez a módszer gazdaságilag is életképes.

Metán a földgázban

A természetes keverék fő alapanyaga a metángáz. Tartalma 70-98% között mozog. Önmagában ez a harmadik leggyakoribb gáz a bolygón, amely része az olajnak, a csillagközi térnek és más bolygók légkörének.

Kémiai szempontból a metángáz egy telített szénhidrogén, amely számos telített alifás vegyülethez tartozik. Az alkánok vagy paraffinok legelső képviselője. Kémiai aktivitása alacsony, meglehetősen nyugodt. Reaktív:

• csere;
• teljes oxidáció;
• konverziók.

Színtelen, nemdohányzó lánggal ég, nincs szaga.

Földgázfajták

A szóban forgó anyagnak három fő típusa van.

1. A száraz földgáz olyan gáz, amelyben több mint 97% metán van jelen. Ez azt jelenti, hogy a szennyeződések tartalma, beleértve az egyéb szénhidrogéneket is, rendkívül alacsony.
2. Sovány gáz. Ez egy kis mennyiségű nehéz szénhidrogént tartalmazó keverék neve.
3. A vastag földgáz nehéz szénhidrogénekben és szervetlen komponensekben (nitrogén, hidrogén, hélium, argon, szén-dioxid, hidrogén-szulfid) gazdag gáz.

Az olyan koncepció, mint a gázszárazság együtthatója, lehetővé teszi azoknak a nyersanyagoknak a minőségének értékelését, amelyekből a jövőben a termékeket gyártják. Hiszen maga a földgáz csak bázis. A különböző iparágak különböző termékeket igényelnek, ezért azokat aprólékosan feldolgozzák és finomítják, hogy megfeleljenek az egyedi követelményeknek.

Termékminőség

A földgáz minősége közvetlenül függ az összetételtől. Ha a metán dominál, akkor egy ilyen termék lesz a legjobb üzemanyagforrás. Ha leginkább a zsíros szénhidrogének összetételében, akkor a vegyipar számára az ilyen alapanyagok a legalkalmasabbak.

A megfelelő minőségű földgáz ellátása érdekében speciális vegyi üzemek működnek, ahol alapos tisztításon és feldolgozáson esik át, mielőtt továbbszállítják a végső rendeltetési helyre. A munkamódszerek a termék tervezett felhasználásától függenek.

Tehát, ha például háztartási célokra használják, akkor speciális illatanyagokat, különösen merkaptánokat adnak hozzá. Ez úgy történik, hogy a gáz szagolni kezd, mert akkor szivárgás esetén könnyen észlelhető. Minden merkaptánnak erős szaga van.

Földgáz felhasználás

Számos iparág földgázfogyasztásaipar és létesítmények. Például:

• CHP.
• Kazánházak.
• Gázmotorok.
• Vegyi termelés (műanyagok és egyéb anyagok gyártása).
• Üzemanyag autókhoz.
• Lakossági fűtés.
• Ételek főzése.

Ezért olyan magas ennek a nyersanyagnak a termelése a világon, az importot és az exportot pedig dollármilliárdokra becsülik.

Környezetvédelem

A természeti tisztaság szempontjából nincs jobb üzemanyagforrás a földgáznál. A környezetvédelmi szervezetek teljes mértékben támogatják a használatát. Az utóbbi években azonban a földgáz elégetése az egyik reakciótermék - a szén-dioxid - felhalmozódásához vezet.

És mivel az üvegházhatású gázok közé tartozik, felhalmozódása nagyon veszélyes a bolygóra. Ezért számos munka folyik, projekteket dolgoznak ki a bolygó ökológiai állapotának a közelgő üvegházhatástól való védelme érdekében.