Содержание
| Природный газ | |
|---|---|
| Общий | |
| Другие имена | Болотный газ, Болотный газ |
| Молекулярная формула | CH4 |
| Появление | Чистый газ, голубое пламя |
| Характеристики | |
| Плотность и фаза | 0,717 кг / м3, газ |
| Температура плавления | −182,5 ° C (90,6 K) при 1 атм. 25 ° C (298 K) при 1,5 ГПа |
| Точка кипения | -161,6 ° С (111,55 К) |
| Тройная точка | 90,7 К, 0,117 бар |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материала |
| Классификация ЕС | Легковоспламеняющиеся (F +) |
| NFPA 704 | 4 1 0 |
| R-фразы | R12 |
| S-фразы | S2, S9, S16, S33 |
| точка возгорания | −188 ° С |
| температура самовоспламенения | 537 ° С |
| Максимальное горение температура: | 2148 ° С |
| Пределы взрываемости | 5–15% |
| Родственные соединения | |
| Родственные алканы | ЭтанПропан |
| Родственные соединения | МетанолХлорметан |
| Если не указано иное, данные приведены для материалы в их стандартном состоянии (при 25 ° C, 100 кПа) | |
| См. Метан для более полного списка. |
Природный газ в широком смысле – это газообразный материал, состоящий в основном из метана и происходящий из одного из трех основных типов источников: глубоко залегающие ископаемые виды топлива; неископаемый органический материал, разлагаемый анаэробными бактериями; и уголь, преобразованный с помощью химического процесса.
«Ископаемый» газ, часто называемый «природным газом» или просто «газом», находится на месторождениях природного газа, а также в нефтяных месторождениях и угольных пластах. «Биогаз» создается метаногенными микробами в болотах, болотах, свалках, сточных водах, желудках жвачных животных, таких как коровы, и отложениях на морском дне, где в определенных областях газ соединяется с холодной водой под высоким давлением, образуя лед, похожий на лед. клатраты метана. Природный газ из любого источника является мощным парниковым газом, если он попадает в атмосферу.
Прежде чем ископаемый природный газ можно будет использовать в качестве топлива, он должен пройти обширную переработку для удаления почти всех материалов, кроме метана. Одним из таких материалов является ценный невозобновляемый газообразный гелий. После очистки от примесей ископаемый газ становится экологически чистым и эффективным источником тепла, используемым в широком спектре применений, включая выработку электроэнергии на центральных электростанциях, обогрев помещений для зданий, от домов до фабрик и офисов, а также технологический нагрев для различных применений: от приготовления пищи в домашних условиях и сушки одежды до промышленного плавления стекла, предварительного нагрева металлов, обработки пищевых продуктов, сжигания отходов и сушки бумажной массы. Очищенный природный газ также становится ценным источником строительных блоков метана (CH4), которые можно легко преобразовать в аммиак (NH4) для производства удобрений или метанол (CH3OH) для производства промышленных химикатов.
Природный газ в виде сжатого природного газа (КПГ) или сжиженного природного газа (СПГ) используется в качестве основного автомобильного топлива в таких странах, как Аргентина, Бразилия, Пакистан, Италия и Индия. В США использование природного газа в качестве автомобильного топлива ограничивается в первую очередь транспортными средствами, такими как автобусы.
Планируемый трубопровод Иран-Пакистан-Индия, по которому иранский природный газ будет поставляться в Пакистан и Индию, был назван трубопроводом мира, поскольку он поможет укрепить взаимозависимость в этом нестабильном регионе.
Топ-10 стран имеющих самые большие запасы газа
В 2015 году в мире насчитывалось 187 триллионов кубометров энергетического ресурса. В таблице приведена десятка стран, имеющих крупнейшие объемы запасов газа по оценке ОПЕК за 2015 год.
| № | Страна | Запасы, трлн. кубометров | % от мировых запасов |
| 1 | Россия | 49,5 | 24,5 |
| 2 | Иран | 34,0 | 17,0 |
| 3 | Катар | 24,5 | 12,1 |
| 4 | Туркмения | 10,0 | 4,9 |
| 5 | США | 9,5 | 4,8 |
| 6 | Саудовская Аравия | 8,5 | 4,0 |
| 7 | Объединенные Арабские Эмираты | 6,0 | 3,0 |
| 8 | Венесуэла | 5,6 | 2,8 |
| 9 | Нигерия | 5,1 | 2,5 |
| 10 | Алжир | 4,5 | 2,1 |
Также страны ведут активную добычу природного ресурса. По разным оценкам на 2021 год топ-15 стран по добыче газа распределился следующим образом:
| № | Страна | Добыча, млрд. кубометров | % от всей добычи |
| 1 | США | 750 | 21,2 |
| 2 | Россия | 640 | 16,4 |
| 3 | Иран | 230 | 5,6 |
| 4 | Катар | 180 | 5,0 |
| 5 | Канада | 170 | 4,2 |
| 6 | Китай | 140 | 3,8 |
| 7 | Норвегия | 120 | 3,2 |
| 8 | Саудовская Аравия | 110 | 3,0 |
| 9 | Алжир | 93 | 2,5 |
| 10 | Туркмения | 82 | 2,4 |
| 11 | Индонезия | 74 | 2,3 |
| 12 | Нидерланды | 50 | 2,0 |
| 13 | Малайзия | 64 | 1,8 |
| 14 | Объединенные Арабские Эмираты | 61 | 1,7 |
| 15 | Узбекистан | 58 | 1,6 |
Как используют газ?
Наряду с поставками по магистральным трубопроводам природного газа производятся нефть, конденсат, сера, сжиженные газы, машиностроительная и сельскохозяйственная продукция и т.п.
Однако основу отрасли, обеспечивающую ее конкурентные преимущества, составляет Единая система газоснабжения (ЕСГ), которая объединяет добычу и транспорт природного газа в единую технологическую, техническую и экономическую систему в рамках России, связанную с газоснабжающими системами центрально-азиатских и закавказских республик СНГ и имеющую свое продолжение в системах поставки российского газа в три европейские страны СНГ и двадцать других государств Европы.
ОАО «Газпром» – крупнейшая газовая компания в мире.
Основные направления деятельности – геологоразведка, добыча, транспортировка, хранение, переработка и реализация газа и других углеводородов. Государство является собственником контрольного пакета акций Газпрома – 50,002%.
Газпром видит свою миссию в максимально эффективном и сбалансированном газоснабжении потребителей Российской Федерации, выполнении с высокой степенью надежности долгосрочных контрактов по экспорту газа.
Стратегической целью является становление ОАО «Газпром» как лидера среди глобальных энергетических компаний, посредством освоения новых рынков, диверсификации видов деятельности, обеспечения надежности поставок.
Способы добычи природного газа
Газ добывается с помощью буровых скважин. Сначала идёт разведка скопления ресурса. Затем на территории бурят скважины, которые проходят вглубь земной коры на большую глубину. Газ залегает на глубине 1000 метров и более.
В горных породах, где находится газ, создаётся давление, во много раз превышающее атмосферные показатели. В результате разницы в давлении газ устремляется наружу. Для его добычи не нужно специальное откачивающее оборудование.
В районах добычи устанавливается сразу несколько буровых скважин, чтобы давление равномерно распределилось. Если рассчитать места установки скважин неправильно, могут возникнуть трещины в земной коре, газ будет вырываться на поверхность Земли.
Рис. 2. Буровые установки по добыче газа.
Газ является горючей смесью, поэтому возможно возгорание и взрывы.
В настоящее время популярностью пользуется сланцевый газ. При его добыче скважин бурится меньше. В скважине закачивается вода, которая выталкивает газ на поверхность. При такой добыче часть газа теряется на поверхности, часть растворяется в подземных водах. Так в США жители города получают газифицированную воду. Она вспыхивает при контакте с огнём.
Рис. 3. Добыча газа на шельфе.
Что мы узнали?
Природный газ — ценное топливо. Существует проверенный способ его добычи — бурение скважин. Добыча топлива — процесс опасный. Залежей газа на планете много. Газ требует бережного отношения, так как ресурс может закончиться. Для детей информацию о том, как добывают природный газ, можно кратко осветить в докладе на уроке географии в 9 классе.
/5
Вопрос 1 из 5
Месторождение и добыча
Газ сжижают уже после его добычи. Именно по этой причине мировые запасы считают в кубических метрах. В год может достигаться до 3,6 миллиарда кубометров. Основными странами поставщиками являются Россия, Аравия, Иран, Туркмения, Катар, США, Венесуэла и Объединённые Эмираты.
Мировым лидером по добыче считается Российская Федерация. Основная часть залежь приходится на Уренгой. Там находится приблизительно 16 триллионов кубических метров газа. Также гигантским является и Ямбургское месторождение, где насчитывается 8,2 триллиона газа.
На важность природного ископаемого указывает расход. Скважины бурят по вечной мерзлоте
Для добычи ямбургского топлива необходимо преодолеть 1−3 километра. Из них примерно 50 метров приходится на мерзлоту.
Имеется ещё и Бованенковское месторождение, запасы которого составляют 4,9 триллиона кубических метров. Для местного населения предприятие по добыче и переработке считается местом занятости и дохода.
На днище Баренцева моря были обнаружены залежи ископаемого. Глубина его зарождений — не более 400 метров. На этой местности добыча в полном объёме не разрабатывается. Примерный объём залежей составляет 4 триллиона.
Классификация и свойства
Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:
- Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
- Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
- Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.
Природный газ считается смешанным составом, в котором присутствуют несколько подвидов вещества. Именно по этой причине нет точной формулы компонента. Главным является метан, которого содержится более 90%. Он наиболее устойчив к температуре. Легче воздуха и малорастворим в воде. При горении на открытом воздухе образуется пламя голубого цвета. Мощнейший взрыв происходит в том случае, если соединить метан с воздухом в пропорции 1:10. Если человек вдыхает большую концентрацию этого элемента, то его здоровью может быть нанесён вред.
Применяют его как сырьё и промышленное топливо. Также его активно используют, чтобы получить нитрометан, муравьиную кислоту, фреоны и водород. При распаде углеводородных связей под влиянием тока и температур получается применяемый в промышленности ацетилен. При окислении аммиака с метаном образуется синильная кислота.
В составе природного газа имеет такой список компонентов:
- Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
- Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
- Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
- Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
- Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой.
- Сероводород является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
- Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
- Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).
Физические свойства природного ископаемого следующие: температура самовозгорания составляет 650 градусов по шкале Цельсия, плотность природного газа — 0,68−0,85 (в газообразном состоянии) и 400 кг/м3 (жидкий). При смешении с воздухом взрывоопасными считаются концентрации 4,4−17%. Октановое число ископаемого составляет 120−130. Рассчитывают его исходя из соотношения легковоспламеняющихся компонентов к трудно окисляющимся при сжатии. Теплотворность приблизительно равна 12 тысячам калорий на 1 метр кубический. Теплопроводность газа и нефти одинаковая.
При добавлении воздуха природный источник может быстро воспламеняться. В бытовых условиях он поднимается к потолку. Именно оттуда и начинается возгорание. Связано это с лёгкостью метана. А вот воздух примерно в 2 раза тяжелее этого элемента.
Реализация его полезных свойств в современном мире
Считается, что доля газа, как самого дешёвого топлива, в последние годы быстро выросла (за счёт сокращения добычи нефти и угля).
Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве.
Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти, отсутствие золы после сгорания, легкость розжига и регулирование процесса горения. Запас природного газа на нашей планете очень велик.
В современном мире природный газ стали широко применять в промышленном производстве.
В жилых частных и многоквартирных домах газом пользуются для отопления, подогрева воды и приготовления пищи.
Занялись вплотную переводом общественного транспорта на газовое топливо.
В силу последнего даже было введено октановое число, характеризующее степень детонации для газов, колеблющееся в пределах от 105 до 120 единиц.
Также в огромных количествах используется как топливо для котельных, ТЭС. Осваивают применение в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс.
В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы), но это, естественно, надолго не прижилось из-за часто происходящих аварий и несчастных случаев.
Известно, что система потребителей природного газа использует его неравномерно.
Связано это с сезонным изменением потребности в топливе.
Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания вблизи крупных городов газохранилищ большой емкости. Сооружение таких хранилищ – газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и трудно осуществимо по технико-экономическим условием. Наиболее экономичный способ хранения газа – это подземный.
В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения, или водоносные пласты и закачивается в них газ.
Основные аспекты безопасности
Природный газ является дешевым и доступным топливом. Поднёс спичку и вот – тепловая и даже световая энергия. Ей достаточно легко управлять и пользоваться. Мы редко задаёмся вопросом: всё ли так надёжно и просто?
Природный газ добывают на газовых месторождениях, и он от места добычи по газопроводам поступает к нашим газовым плитам и отопительным аппаратам.
Вроде бы всё просто: Бери и Пользуйся! Так мы и поступаем. Свои действия довели до автоматизма: зажигаем спичку, подносим ее к газовой горелке, открываем редуктор. Это правильная последовательность, так и надо. Нельзя давать выходить газу без горения, иначе возникнут различные последствия, потому что метан в смеси с воздухом в 5-15% случаев взрывоопасен, а именно:
до 5 % — газ не горит;
от 5 до 15 % — газ взрывается;
больше 15 % — газ горит при подаче воздуха.
Т.е. при внесении огня смесь мгновенно воспламеняется и выделяет большое количество тепла. Давление при этом увеличивается в 10 раз и мгновенно составляет (0,8—1,0 МПа). Поэтому и возникает мгновенный взрыв.
Температурой воспламенения называется температура топливовоздушной смеси, смесь при которой загорается без источника воспламенения. Для природного газа она находится в пределах 645-700°С, а это температура любой электрической искры или даже кончика сигареты во время затяжки.
Природный газ примерно в два раза легче воздуха и он быстро улетучивается в атмосферу.
Также существует опасность отравления угарным газом.
При использовании неисправных приборов, природный газ сгорает не полностью, а при неполном сгорании образуется токсичный угарный газ СО, который при содержании 0,08 % во вдыхаемом воздухе, человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут)
Что касается здоровья персонала, то в большинстве случаев, отравление природным газом при нормально функционирующем оборудовании им не грозит.
Рабочие помещения снабжены очень мощной вентиляцией и сверхчувствительными датчиками загазованности. Также основная часть оборудования, такого как: компрессора, магистрали, задвижки большого диаметра, соединительные элементы, располагается на открытом воздухе.
Популярные темы сообщений
- Кипение жидкости
Кипение является процессом преобразования жидкости в пар, в течение которого парообразование происходит не только с поверхности жидкости, но и из её объема под воздействием большой температуры и давления.
- Мигель де Сервантес Сааведра
Наряду с писательской деятельностью, известный драматург и поэт Мигель де Сервантес Сааведра занимал и должность и военной сфере. Его произведения пополнили список мировой классической литературы, заняв достойное место в его рядах.
- Цветок Астра
Идеальным садовым цветком является астра. Этот цветок красив, не требует специального ухода. Эти цветы оказались в Европе в начале XVIII века. Первая страна, которая была покорена этим цветком, была Франция. Первоначально астра росла в Китае,
- Дельфины
Дельфины-морские млекопитающие, обладающие высоко развитым интеллектом. Обитают в различных морях и океанах. Наиболее изученный вид-афалины. Название “дельфин” имеет корни из греческого языка. Означает “ребенок” или “новорождённый младенец”,
- Серебряный век
Литература – это одна из важнейших ветвей в области искусства. Хотя бы потому что, не читай бы мы все книги, были бы мы необразованными дикарями, которые умеют только бить друг друга. А ведь именно это и грозит современному поколению,
Классификация и свойства
Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:
- Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
- Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
- Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.
Природный газ считается смешанным составом, в котором присутствуют несколько подвидов вещества. Именно по этой причине нет точной формулы компонента. Главным является метан, которого содержится более 90%. Он наиболее устойчив к температуре. Легче воздуха и малорастворим в воде. При горении на открытом воздухе образуется пламя голубого цвета. Мощнейший взрыв происходит в том случае, если соединить метан с воздухом в пропорции 1:10. Если человек вдыхает большую концентрацию этого элемента, то его здоровью может быть нанесён вред.
Применяют его как сырьё и промышленное топливо. Также его активно используют, чтобы получить нитрометан, муравьиную кислоту, фреоны и водород. При распаде углеводородных связей под влиянием тока и температур получается применяемый в промышленности ацетилен. При окислении аммиака с метаном образуется синильная кислота.
В составе природного газа имеет такой список компонентов:
- Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
- Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
- Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
- Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
- Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой. является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
- Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
- Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).
Физические свойства природного ископаемого следующие: температура самовозгорания составляет 650 градусов по шкале Цельсия, плотность природного газа — 0,68−0,85 (в газообразном состоянии) и 400 кг/м3 (жидкий). При смешении с воздухом взрывоопасными считаются концентрации 4,4−17%. Октановое число ископаемого составляет 120−130. Рассчитывают его исходя из соотношения легковоспламеняющихся компонентов к трудно окисляющимся при сжатии. Теплотворность приблизительно равна 12 тысячам калорий на 1 метр кубический. Теплопроводность газа и нефти одинаковая.
При добавлении воздуха природный источник может быстро воспламеняться. В бытовых условиях он поднимается к потолку. Именно оттуда и начинается возгорание. Связано это с лёгкостью метана. А вот воздух примерно в 2 раза тяжелее этого элемента.
Спор ученых
Относительно происхождения природного газа (как, впрочем, и нефти) среди ученых до сих пор не существует единого мнения. Две основные концепции — биогенная и минеральная — утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли.
Минеральная теория
Образование полезных ископаемых в пластах горных пород — часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые и нефтяные залежи.
Биогенная теория
Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе — в природный газ.
Невидимые поры
Довольно распространено ложное представление о том, что газ находится под землей в неких пустотах, из которых легко полностью извлекается. На самом деле газ может находиться внутри горной породы, имеющей пористую структуру настолько мелкую, что человеческим глазом ее увидеть нельзя. Держа в руках кусок песчаника, извлеченного с огромной глубины, достаточно сложно представить, что внутри заключен природный газ.
Поклонение газу
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, служения в котором проходили вплоть до XIX века.
Кстати, недалеко от храма Атешгях в 1859 году была совершена первая в России попытка (довольно кратковременная) использовать природный газ в промышленных целях — на нефтеперегонном заводе в Баку.
Русская смекалка
Однако до XX века в России природный газ являлся побочным продуктом при добыче нефти и назывался попутным газом. Не существовало даже самих понятий газового или газоконденсатного месторождений. Обнаруживались они случайно, например при бурении артезианских скважин. Однако известен случай, когда во время бурения такой скважины находчивый саратовский купец, увидев вместо воды пламя, построил на этом месте стекольный и кирпичный заводы. Промышленники постепенно начали осознавать, что природный газ может быть крайне полезен.
История российской газовой промышленности начинается в 1811 году. Тогда изобретатель Петр Соболевский создал первую установку для получения искусственного газа — термоламп. Выступив с докладом об этом на заседании Всероссийского общества любителей словесности, наук и художеств, по указу Александра I Соболевский был награжден орденом за свое изобретение. А несколькими годами позже, в 1819 году, на Аптекарском острове в Санкт-Петербурге зажглись первые газовые фонари. Таким образом, история газовой промышленности в России началась почти 200 лет назад — в 2011 году у нее был юбилей.
В середине 20-х годов XX века во всем СССР было добыто 227,7 млн кубометров газа. В 2010 году Группой «Газпром» было добыто 508,6 млрд кубометров газа.
Россия занимает первое место в мире по объему запасов природного газа. Доля «Газпрома» в этих запасах составляет около 70%. Таким образом, «Газпром» располагает самыми богатыми в мире запасами природного газа.
С наступлением XX века началось активное развитие российской газовой промышленности: впервые разрабатывались газовые месторождения, утилизировался попутный (нефтяной) газ.
Источники
- https://www.syl.ru/article/468416/fizicheskie-svoystva-prirodnogo-gaza-ispolzovanie-prirodnogo-gaza
- https://sovet-ingenera.com/gaz/standart/prirodnyy-gaz.html
- http://www.gazprominfo.ru/articles/natural-gas/
- https://svarkaipayka.ru/material/zashhitnyie-gazyi/prirodnyiy-gaz-smes-ili-chistoe-veshhestvo.html
- https://petrodigest.ru/info/terms/p-ru-terms/prirodnyj-gaz
Добыча природного газа
Методы добычи газообразных углеводородов схожи с добычей нефти – газ извлекают из недр с помощью скважин. Для того, чтобы пластовое давление залежи падало постепенно, скважины размещают равномерно по всей территории месторождения. Такой метод также препятствует возникновению перетоков газа между областями месторождения и преждевременному обводнению залежи.
Согласно отчету BP в 2017 год мировая добыча природного газа составила 3680 млрд м3. Лидером по добыче стала США — 734,5 млрд м3, или 20% от общего мирового показателя. Россия заняла вторую строчку с 635,6 млрд м3.
Подготовка газа к транспортировке
Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.
Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.
В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).
Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.
Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.
Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.
Серый, голубой, зеленый
Несмотря на обширную географию и разношерстность данных проектов, все они упираются в необходимость промышленного производства водорода, поскольку в чистом виде в природе этот газ не встречается. Большинство этих проектов являются энергозатратными и далеко не все из них позволяют избежать «углеродного следа», что приводит к сохранению большого объема выбросов в атмосферу.
Самым популярным на текущий момент является метод производства водорода за счет паровой конверсии метана. При этом метан может быть выделен из природного газа или синтезирован из угля. Этот процесс относится к одному из самых дешевых по себестоимости получаемого водорода — примерно 1-2 доллара за килограмм газа. Однако он приводит к выбросам углекислого газа в атмосферу. Эмиссия CO2 при паровой конверсии метана достигает 10 кг на один килограмм водорода. Поэтому этот способ производства водорода часто в литературе именуют «серым».
Химическая формула паровой конверсии
В последнее время эту технологию пытаются усовершенствовать за счет строительства установок по улавливанию и хранению углекислого газа, что превращает проекты из «серых» в «голубые». Однако это приводит к увеличению капитальных затрат по ним до 80% и росту примерно в полтора раза стоимости получаемого водорода. На текущий момент в мире реализуется три проекта с интеграцией установок по улавливанию углекислого газа в проекты по производству водорода — это Port Arthur в США, Quest в Канаде и Tomakomai в Японии. Кроме того, в Австралии был подготовлен проект японской компании Kawasaki по производству водорода из синтетического газа, который в свою очередь получается в процессе газификации бурого угля. Водород будет на специальных танкерах доставляться в Японию. Образовавшийся CO2 будет улавливаться и закачиваться в пласт. Невысокая цена австралийского угля и простота его добычи позволяет сделать данный проект рентабельным.
Существует еще один способ получения водорода — электролиз воды. Данная технология позволяет получать водород с минимальным углеродным следом, однако она требует и больших энергетических затрат. Этот способ производства водорода часто совмещают с проектами на возобновляемых источниках энергии, такой водород называют «зеленым».
Электролиз воды
По данным МЭА, в течение последних 10 лет в среднем в мире вводили в эксплуатацию около 10 МВт электролизеров ежегодно. В 2018 году введено уже 20 МВт, а до конца 2020 года ожидается ввод еще 100 МВт.
Но у этого метода есть несколько существенных недостатков. Во-первых, выделяемый таким образом водород является очень дорогим. Он более чем в три раза дороже водорода, произведенного путем конверсии метана. Кроме того, метод электролиза водорода требует больших затрат воды. Так, расширение применения этой технологии, по данным МЭА, может потребовать до 617 млн кубометров чистой воды в год. Такие объемы могут позволить себе далеко не все регионы мира.
Кроме того, существует вариант использования водорода в смеси с метаном. Это позволяет снизить выбросы парниковых газов на 8-15 % по сравнению с использованием чистого метана. Подобный подход уже применяется в ряде европейских стран.
Исследования, проведенные европейскими производителями оборудования, показывают, что некоторые виды современных промышленных газовых турбин уже способны сжигать топливную смесь, содержащую до 50 — 60 % водорода. Правда, в Европе до сих пор нет единых нормативов, регулирующих предельные уровни водорода в газотранспортных системах, что затрудняет массовое применение такого подхода.
Поэтому весь научный мир продолжает искать способы удешевления производства водорода наравне с возможностями широкомасштабного использования подобных технологий.
