الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغاز الطبيعي. إنتاج واستخدام الغاز الطبيعي

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 05:16

الحالة الغازية للمادة هي الأكثر شيوعًا بالمقارنة مع المعلمات التجميعية الأخرى للمركبات. في الواقع ، في هذه الحالة هي:

• نجوم ؛
• الفضاء بين النجوم
• كواكب ؛
• الغلاف الجوي ؛
• الكون ككل.

الخصائص المميزة الرئيسية للغازات هي التفاعلات الضعيفة بين الجزيئات في الشبكة البلورية ، والتي بسببها تتجلى جميع الخصائص الرئيسية لهذه المواد. هناك بالتأكيد الكثير من الغازات. ومع ذلك ، سننظر في أهم وثالث أكثرها شيوعًا على كوكبنا - الطبيعي.

تكوين الغاز الطبيعي

إذا قمنا بتمييز التركيب النوعي للغاز الطبيعي ، فيجب علينا على الفور التمييز بين مكونات مجموعتين: عضوية وغير عضوية. نظرًا لأنه ، على الرغم من الاعتقاد السائد بأنه يتكون من الميثان ، فإن هذا ليس صحيحًا تمامًا.

المكونات العضوية تشمل:

• الميثان - CH₄؛
• البروبان - C₃H₈؛
• بوتان - С₄Н₁₀؛
• إيثان - C₂N₄؛
• أثقلالهيدروكربونات بأكثر من خمس ذرات كربون.

المكونات غير العضوية تشمل المركبات التالية:

• الهيدروجين (بكميات صغيرة) - H₂؛
• ثاني أكسيد الكربون - CO₂؛
• الهليوم - لا ؛
• نيتروجين - N₂؛
• كبريتيد الهيدروجين - H₂S.

ما سيكون بالضبط تكوين خليط معين يعتمد على المصدر ، أي الوديعة. نفس الأسباب تفسر الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة للغاز الطبيعي. ومع ذلك ، يتم تعدين أي منها ، ولكل منها أيضًا قيمة. إنه مجرد نوع ما يستخدم كوقود ، والمشبع بالشوائب الأجنبية يكون دهنيًا جدًا يستخدم في الصناعة الكيميائية لتخليق المركبات.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغاز الطبيعي

لتحديد هذه المعلمات بالضبط ، يجب أن تعرف بالضبط تركيبة خليط الغاز. بعد كل شيء ، إذا كان الميثان يسيطر عليه (حتى 97 ٪) ، فيمكن إعطاء الخصائص ، مع التركيز عليه.

إذا كان هناك فائض من المكونات غير العضوية أو الهيدروكربونات الثقيلة (تصل إلى عدة في المائة) ، فإن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغاز الطبيعي تتغير بشكل كبير.

لذلك ، يمكن فقط تحديد الحدود المادية التقريبية.

1. درجة حرارة الاشتعال الذاتي - 650-700⁰C.
2. رقم أوكتان - 120-130.
3. لا لون ولا طعم ولا رائحة
4. أخف من الهواء مرتين تقريبًا ، وتتركز بسهولة في الطبقات العليا من الغرفة.
5. الكثافة على شكل حالة طبيعية (غاز) - 0 ، 68-0 ،85 كجم / م³.
6. في ظل الظروف القياسية ، كن دائمًا في حالة التجميع الغازي.
7. عند مزجه مع الهواء بأحجام 5-15٪ فهو متفجر.
8. حرارة الاحتراق حوالي 46 ميجا جول / متر³.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا ملاحظة الجانب الكيميائي لمعلمات الغاز الطبيعي.

1. مادة شديدة الاشتعال ، قادرة على الاشتعال الذاتي مع وبدون شرارة عند درجة حرارة معينة.
2. بما أن الميثان هو المكون الرئيسي ، فهو يمتلك كل خصائصه الكيميائية.
3. أدخل في الاستبدال ، نزع الهيدروجين ، الانحلال الحراري ، تفاعلات الانكسار.
4. عمليات الضغط والتسييل في درجات حرارة منخفضة وضغوط عالية.

من الواضح أن مثل هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغاز الطبيعي تحدد نطاقًا واسعًا من استخدامه في الصناعة.

خاصية خاصة للغاز الطبيعي

خاصية خاصة للمركب المعني هي القدرة على تكوين رواسب هيدرات الغاز ، أي أن تكون في حالة صلبة. تمثل هذه الهياكل أحجامًا من الغاز الطبيعي تمتصها جزيئات ماء التكوين بنسبة 1/220. لذلك ، فإن هذه الرواسب هي صخور غنية للغاية. أماكن تمركزهم في الطبيعة:

• الطبقات السفلية العميقة للمحيطات ؛
• تراكمات التربة الصقيعية.

ظروف الوجود - الضغط الهيدروديناميكي ودرجات الحرارة المنخفضة.

حقول الغاز الطبيعي

إذا تحدثنا عن محتوى طبيعيغاز في الطبيعة ، من الممكن تحديد أماكن التركيز الرئيسية:

1. هذه صخرة رسوبية ، وهي معدن تشكل على مدى آلاف السنين بسبب التحلل اللاهوائي للمواد العضوية في الطبقات العميقة من قشرة الأرض.
2. ذائب في المياه الجوفية
3. يشمل النفط ، ويشكل غطاء النفط والغاز فوقه.
4. يحدث على شكل هيدرات غازية في طبقات قاع البحر ونقاط أقصى الشمال.

إذا أشرنا إلى توزيع حقول الغاز إقليمياً ، فالدول التالية هي القادة:

• روسيا.
• دول الخليج
• الولايات المتحدة.
• كندا.
• إيران
• كازاخستان.
• أذربيجان.
• أوزبكستان.
• النرويج
• تركمانستان.
• هولندا.

يبلغ الإنتاج في العالم سنويًا حوالي 3643 مليار متر مربع³سنويًا. من بين هؤلاء ، تمثل روسيا فقط 673.46 مليار متر مربع³.

درجة حرارة الغاز الطبيعي الذي يحترق عنده هي 650⁰C. هذا هو المؤشر الذي يمكن من خلاله الاشتعال الذاتي. في هذه الحالة ، يتم إطلاق قدر أكبر من الطاقة الحرارية مقارنة باحتراق أي نوع آخر من الوقود. وبطبيعة الحال هذا لا يمكن إلا أن يؤثر على مجالات استخدام هذه المادة.

لهذا السبب تضطر العديد من الدول التي ليس لديها احتياطيات من الغاز الطبيعي إلى استيراده من دول أخرى. يتم النقل بعدة طرق:

• عبر خط الأنابيب في الحالة الغازية ؛
• في خزانات عن طريق البحر - في شكل سائل ؛
• بوصةعربات صهريج للسكك الحديدية - مسالة.

لكل مسار مزاياه وعيوبه. على وجه الخصوص ، تعد خيارات البحر والسكك الحديدية أكثر أمانًا ، نظرًا لأن النشاط الكيميائي للغاز المسال في الأسطوانات المبردة أقل بكثير مما هو عليه في الحالة الغازية. يزيد خط الأنابيب من مسافة النقل وأحجامه ، بالإضافة إلى أن هذه الطريقة مجدية اقتصاديًا.

غاز الميثان في الغاز الطبيعي

غاز الميثان هو مكون المادة الخام الرئيسي للخليط الطبيعي. يتراوح محتواها من 70-98٪. هذا في حد ذاته هو ثالث أكثر الغازات شيوعًا على هذا الكوكب ، وهو جزء من النفط والفضاء بين النجوم وجو الكواكب الأخرى.

من وجهة نظر الكيمياء ، غاز الميثان هو هيدروكربون مشبع ينتمي إلى عدد من المركبات الأليفاتية المشبعة. أول ممثل للألكانات أو البارافينات. نشاطها الكيميائي منخفض ، إنه هادئ للغاية. رد الفعل:

• استبدال ؛
• أكسدة كاملة ؛
• تحويل.

يحترق بلهب عديم اللون لا يدخن ولا رائحة له.

أنواع الغاز الطبيعي

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المادة المعنية.

1. الغاز الطبيعي الجاف هو الغاز الذي يوجد فيه أكثر من 97٪ من الميثان. أي أن محتوى الشوائب ، بما في ذلك الهيدروكربونات الأخرى ، منخفض للغاية.
2. غازات رقيقة. هذا هو اسم الخليط الذي يحتوي على كمية قليلة من الهيدروكربونات الثقيلة.
3. الغاز الطبيعي الكثيف هو الغاز الغني بالهيدروكربونات الثقيلة والمكونات غير العضوية (النيتروجين والهيدروجين والهيليوم والأرجون وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين).

يسمح لك مفهوم مثل معامل تجفيف الغاز بتقييم جودة المواد الخام التي سيتم تصنيع المنتجات منها في المستقبل. بعد كل شيء ، الغاز الطبيعي في حد ذاته هو مجرد قاعدة. تتطلب الصناعات المختلفة منتجات مختلفة ، لذلك يتم معالجتها بدقة وصقلها لتلبية متطلبات محددة.

جودة المنتج

جودة الغاز الطبيعي تعتمد بشكل مباشر على التكوين. إذا كان الميثان هو السائد ، فسيكون هذا المنتج هو أفضل مصدر للوقود. إذا كان الأهم من ذلك كله هو تكوين الهيدروكربونات الدهنية ، فإن هذه المواد الخام بالنسبة للصناعة الكيميائية هي الأنسب.

من أجل توفير الغاز الطبيعي بالجودة المناسبة ، توجد مصانع كيميائية خاصة حيث تخضع لتنظيف ومعالجة شاملين قبل الشحن إلى الوجهة النهائية. تعتمد أساليب العمل على الغرض من استخدام المنتج.

لذلك ، على سبيل المثال ، إذا تم استخدامه للأغراض المنزلية ، فسيتم إضافة روائح خاصة إليه ، ولا سيما المركابتان. يتم ذلك حتى يبدأ الغاز في الشم ، لأنه في حالة حدوث تسرب سيكون من السهل اكتشافه. كل مركابتان لها رائحة قوية.

استخدام الغاز الطبيعي

استهلاك الغاز الطبيعي في العديد من الصناعاتالصناعة والمرافق. على سبيل المثال:

• حزب الشعب الجمهوري.
• غرف غلايات.
• محركات الغاز.
• الإنتاج الكيميائي (صناعة البلاستيك والمواد الأخرى).
• وقود للسيارات.
• تدفئة سكنية
• طهي الطعام.

هذا هو السبب في أن إنتاج العالم من هذه المادة الخام مرتفع للغاية ، وتقدر الواردات والصادرات بمليارات الدولارات.

البيئة

من حيث نظافة الطبيعة ، لا يوجد مصدر وقود أفضل من الغاز الطبيعي. المنظمات البيئية تؤيد تماما استخدامه. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، أدى احتراق الغاز الطبيعي إلى تراكم أحد نواتج التفاعل - ثاني أكسيد الكربون.

وبما أنها تنتمي إلى غازات الاحتباس الحراري ، فإن تراكماتها تشكل خطورة كبيرة على كوكب الأرض. لذلك ، يجري تنفيذ العديد من الأعمال ، ويجري تطوير مشاريع لحماية الحالة البيئية للكوكب من تأثير الدفيئة الوشيك.