Η χρήση φυσικού αερίου. Φυσικό αέριο: σύνθεση, ιδιότητες

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Τι γνωρίζουμε για τους υδρογονάνθρακες; Λοιπόν, ίσως κάτι από το σχολικό πρόγραμμα σπουδών στη χημεία, και η λέξη "μεθάνιο" να αναβοσβήνει περιοδικά στα μέσα ενημέρωσης … Τι γνωρίζουμε για το φυσικό αέριο, εκτός από τις εκρηκτικές του ιδιότητες; Ποια άλλη χρήση του φυσικού αερίου, εκτός από το γνωστό μαγείρεμα και θέρμανση κτιρίων κατοικιών; Τι νέο υπάρχει στον κόσμο της κατανάλωσης ενέργειας και της ενεργειακής ασφάλειας;

Βασικά χαρακτηριστικά

Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι η γνωστή φράση για τη μυρωδιά του γκαζιού στο διαμέρισμα ή στο δρόμο δεν είναι απολύτως σωστή. Το φυσικό αέριο, το οποίο παρέχεται στα διαμερίσματά μας για μαγείρεμα ή θέρμανση νερού, δεν έχει γεύση ή οσμή. Αυτό που νιώθουμε δεν είναι τίποτα άλλο από ένα ειδικό πρόσθετο που απαιτείται για την ανίχνευση διαρροών αερίου. Αυτό είναι το λεγόμενο αρωματικό, προστίθεται σε ειδικά εξοπλισμένους σταθμούς στις ακόλουθες αναλογίες: 16 mg ανά χίλια κυβικά μέτρα αερίου.

Το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου, φυσικά, είναι το μεθάνιο. Η περιεκτικότητά του σε αέριοτο μείγμα είναι περίπου 89-95%, τα υπόλοιπα συστατικά είναι βουτάνιο, προπάνιο, υδρόθειο και οι λεγόμενες ακαθαρσίες - σκόνη και άκαυστα συστατικά, οξυγόνο και άζωτο. Το ποσοστό περιεκτικότητας σε μεθάνιο εξαρτάται από τον τύπο κατάθεσης.

Η ενέργεια του φυσικού αερίου που εκλύεται κατά την καύση ενός κυβικού μέτρου καυσίμου ονομάζεται θερμογόνος δύναμη. Αυτή η τιμή είναι μια από τις αρχικές σε όλα τα θέματα σχεδιασμού εγκαταστάσεων αερίου και διαφορετικές τιμές λαμβάνονται ως βάση σε διαφορετικές χώρες. Στη Ρωσία, ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με τη χαμηλότερη θερμογόνο δύναμη, στις δυτικές χώρες, όπως η Γαλλία και το Ηνωμένο Βασίλειο, - σύμφωνα με την υψηλότερη.

Μιλώντας για την εκρηκτικότητα του φυσικού αερίου, αξίζει να αναφέρουμε έννοιες όπως όρια εκρηκτικών και επικίνδυνες συγκεντρώσεις. Το αέριο εκρήγνυται στη συγκέντρωσή του στο δωμάτιο από 5 έως 15% του όγκου. Εάν η συγκέντρωση είναι χαμηλότερη, το αέριο δεν καίγεται, εάν η συγκέντρωση είναι μεγαλύτερη από 15%, τότε το μείγμα αερίου-αέρα καίγεται με πρόσθετη παροχή αέρα. Μια επικίνδυνη συγκέντρωση ονομάζεται συνήθως το 1/5 του κατώτερου εκρηκτικού ορίου, δηλαδή 1%.

Βασικοί τύποι και εφαρμογές φυσικού αερίου

Το βουτάνιο και το προπάνιο έχουν χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για αυτοκίνητα (υγροποιημένο αέριο). Το προπάνιο χρησιμοποιείται επίσης για την τροφοδοσία των αναπτήρων. Το αιθάνιο χρησιμοποιείται σπάνια ως καύσιμο, καθώς αποτελεί πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυαιθυλενίου. Το ακετυλένιο είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και χρησιμοποιείται στη συγκόλληση και την κοπή μετάλλων. Η χρήση του φυσικού αερίου, ή για την ακρίβεια, του μεθανίου, έχουμε ήδη συζητήσει, χρησιμοποιείται ως εύφλεκτο καύσιμο σε σόμπες, κολώνες και λέβητες.

Ποικιλίες παραγόμενου φυσικού αερίου

Ανάλογα με τους τύπους του παραγόμενου αερίου, τα κοιτάσματα χωρίζονται σε αέριο ή συναφή. Η κύρια διαφορά μεταξύ τους είναι το ποσοστό περιεκτικότητας σε υδρογονάνθρακες. Στα κοιτάσματα αερίου, η περιεκτικότητα σε μεθάνιο είναι περίπου 80-90%, σε συνδεδεμένο, ή, όπως ονομάζονται κοινώς, "πετρέλαιο", η περιεκτικότητά του δεν υπερβαίνει το 50%. Το υπόλοιπο 50% είναι προπάνιο-βουτάνιο και λάδι που διαχωρίζονται από το αέριο. Ένα από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα του αερίου από ένα σχετικό πεδίο είναι ο υποχρεωτικός καθαρισμός του από διάφορες ακαθαρσίες. Η απόκτηση φυσικού αερίου συνδέεται επίσης με την παραγωγή ηλίου. Τέτοια κοιτάσματα είναι αρκετά σπάνια, το ήλιο θεωρείται το βέλτιστο αέριο για την ψύξη των πυρηνικών αντιδραστήρων. Το θείο που απελευθερώνεται από το υδρόθειο που εκχυλίζεται ως μείγμα φυσικού αερίου χρησιμοποιείται επίσης για βιομηχανικούς σκοπούς.

Το κύριο εργαλείο στην εξόρυξη φυσικού αερίου είναι ένα γεωτρύπανο. Πρόκειται για έναν τετράποδο πύργο ύψους περίπου 20-30 μέτρων. Ένας σωλήνας με ένα τρυπάνι στο άκρο αιωρείται από αυτό. Αυτός ο σωλήνας αυξάνεται όσο αυξάνεται το βάθος του φρεατίου, κατά τη διαδικασία της γεώτρησης προστίθεται ειδικό υγρό στο φρεάτιο για να μην το βουλώσουν οι κατεστραμμένοι βράχοι.

Αυτό το υγρό παρέχεται με τη βοήθεια ειδικών αντλιών. Φυσικά, το κόστος του φυσικού αερίου περιλαμβάνει το κόστος λειτουργίας και κατασκευής γεωτρήσεων αερίου. Από 40 έως 60% του κόστους είναι το κόστος αυτού.

Πώς μας έρχεται το αέριο;

ΛοιπόνΜετά την έξοδο από το χώρο παραγωγής, το καθαρό φυσικό αέριο εισέρχεται στον πρώτο σταθμό συμπίεσης ή, όπως ονομάζεται επίσης, στον κύριο. Βρίσκεται τις περισσότερες φορές σε άμεση γειτνίαση με το κοίτασμα. Εκεί με τη βοήθεια εγκαταστάσεων εισέρχεται αέριο υψηλής πίεσης στους κεντρικούς αγωγούς αερίου. Σε κεντρικούς αγωγούς αερίου εγκαθίστανται σταθμοί συμπίεσης ενισχυτών για τη διατήρηση της ρυθμισμένης πίεσης. Δεδομένου ότι απαγορεύεται η τοποθέτηση σωλήνων με αυτή την κατηγορία πίεσης εντός των πόλεων, τοποθετείται κλάδος μπροστά από κάθε μεγάλη πόλη. Ήδη, με τη σειρά του, δεν αυξάνει, αλλά μειώνει την πίεση. Μέρος του ξοδεύεται από μεγάλους καταναλωτές φυσικού αερίου - βιομηχανικές επιχειρήσεις, εργοστάσια, λεβητοστάσια. Και το άλλο μέρος πηγαίνει στα λεγόμενα GRP - σημεία διανομής αερίου. Εκεί η πίεση πέφτει ξανά. Πού είναι η χρήση του φυσικού αερίου πιο οικεία και κατανοητή σε εσάς και σε μένα; Αυτοί είναι καυστήρες εστιών.

πόσο καιρό είναι μαζί μας;

Η ενεργή χρήση φυσικού αερίου χρονολογείται από τα μέσα του 19ου αιώνα, μετά την εφεύρεση του καυστήρα αερίου. Και η αρχική χρήση του τώρα δεν μας είναι αρκετά οικεία. Στην αρχή χρησιμοποιήθηκε για φωτισμό δρόμων.

Στη Σοβιετική Ένωση, μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '30 του περασμένου αιώνα, δεν υπήρχε ανεξάρτητη βιομηχανία φυσικού αερίου. Τα κοιτάσματα φυσικού αερίου ανακαλύφθηκαν τυχαία, μόνο κατά την εξερεύνηση πετρελαιοπηγών. Η ενεργός χρήση του φυσικού αερίου ξεκίνησε κατά τη διάρκεια του Μεγάλου Πατριωτικού Πολέμου. Έλλειψη καυσίμων, λόγω απώλειας μέρους του άνθρακα και του πετρελαίουπεδία, έδωσε ισχυρή ώθηση στην ανάπτυξη της βιομηχανίας φυσικού αερίου. Μετά το τέλος του πολέμου, η βιομηχανία φυσικού αερίου αναπτύχθηκε ενεργά και σταδιακά έγινε μια από τις πιο ενεργειακά αποδοτικές.

Δεν υπάρχουν εναλλακτικές

Ίσως η καλύτερη απόδειξη του πλεονεκτήματος του φυσικού αερίου ως η πιο βολική πηγή ενέργειας είναι τα στοιχεία της Μόσχας. Η σύνδεση του φυσικού αερίου επέτρεψε την εξοικονόμηση ενός εκατομμυρίου κυβικών μέτρων καυσόξυλων, 0,65 εκατομμυρίων τόνων άνθρακα, 150 χιλιάδων τόνων κηροζίνης και σχεδόν την ίδια ποσότητα μαζούτ καθημερινά. Και όλα αυτά αντικαταστάθηκαν από 1 εκατομμύριο κυβικά μέτρα. m αερίου. Ακολούθησε η σταδιακή αεριοποίηση ολόκληρης της χώρας και η αναζήτηση νέων κοιτασμάτων. Αργότερα, στη Σιβηρία βρέθηκαν τεράστια αποθέματα φυσικού αερίου, τα οποία εξακολουθούν να εκμεταλλεύονται.

Βιομηχανική χρήση

Η χρήση φυσικού αερίου δεν περιορίζεται στο μαγείρεμα - αν και έμμεσα, χρησιμοποιείται για την παροχή θερμότητας σε κτίρια κατοικιών. Τα περισσότερα μεγάλα αστικά λεβητοστάσια στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας χρησιμοποιούν φυσικό αέριο ως κύριο καύσιμο.

Επίσης, το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στη χημική βιομηχανία ως πρώτη ύλη για την παραγωγή διαφόρων οργανικών ουσιών. Ένας αυξανόμενος αριθμός κολοσσών της αυτοκινητοβιομηχανίας αναπτύσσουν οχήματα που λειτουργούν με εναλλακτικά καύσιμα, όπως υδρογόνο και φυσικό αέριο.

Φταίει μόνο το φυσικό αέριο

Όσον αφορά την οικολογία, το φυσικό αέριο μπορεί να χαρακτηριστεί ένα από τα ασφαλέστερα ορυκτά καύσιμα. Ωστόσο, η σύνδεση αερίου σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης ζωής και η επακόλουθη καύση οδήγησαν σεπολλαπλή αύξηση της ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Διαφορετικά, αυτή η διαδικασία ονομάζεται «φαινόμενο του θερμοκηπίου». Και αυτό έχει εξαιρετικά αρνητικό αντίκτυπο στο κλίμα του πλανήτη μας. Ωστόσο, οι νέες τεχνολογίες και τα επίπεδα παραγωγής έχουν πρόσφατα μειώσει όσο το δυνατόν περισσότερο τις εκπομπές στην ατμόσφαιρα. Θυμηθείτε ότι το αέριο είναι ένας από τους ασφαλέστερους τύπους καυσίμων.