Fizička i kemijska svojstva prirodnog plina. Proizvodnja i korištenje prirodnog plina

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Plinovito stanje tvari je najčešće u usporedbi s drugim agregatnim parametrima spojeva. Doista, u ovom stanju su:

• zvjezdice;
• međuzvjezdani prostor;
• planets;
• atmosfera;
• kozmos u cjelini.

Glavna prepoznatljiva svojstva plinova su slabe međumolekularne interakcije u kristalnoj rešetki, zbog čega se očituju sve glavne karakteristike ovih tvari. Sigurno ima puno plinova. Međutim, razmotrit ćemo najvažniji i treći najčešći na našem planetu - prirodni.

Sastav prirodnog plina

Ako karakteriziramo kvalitativni sastav prirodnog plina, odmah moramo razlikovati komponente dvije skupine: organske i anorganske. Budući da, iako se uobičajeno vjeruje da se sastoji od metana, to nije sasvim točno.

Organski sastojci uključuju:

• metan - CH₄;
• propan - C₃H₈;
• butan - S₄N₁₀;
• etan - C₂N₄;
• težeugljikovodici s više od pet ugljikovih atoma.

Anorganske komponente uključuju sljedeće spojeve:

• vodik (u malim količinama) - H₂;
• ugljični dioksid - CO₂;
• helij - nije;
• dušik - N₂;
• sulfid - H₂S.

Kakav će točno biti sastav određene smjese ovisi o izvoru, odnosno depozitu. Isti razlozi objašnjavaju različita fizikalna i kemijska svojstva prirodnog plina. Međutim, bilo koji od njih je miniran, a svaki također ima vrijednost. Samo se neka vrsta koristi kao gorivo, a zasićena stranim nečistoćama previše je masna koja se koristi u kemijskoj industriji za sintezu spojeva.

Fizička i kemijska svojstva prirodnog plina

Da biste točno odredili takve parametre, trebate znati koji je točno sastav mješavine plinova. Uostalom, ako dominira metan (do 97%), tada se mogu dati karakteristike, fokusirajući se na njega.

Ako postoji višak anorganskih komponenti ili teških ugljikovodika (do nekoliko posto), tada se fizička i kemijska svojstva prirodnog plina dramatično mijenjaju.

Stoga se mogu navesti samo približna fizička ograničenja.

1. temperatura samopaljenja - 650-700⁰C.
2. Oktanski broj - 120-130.
3. Bez boje, okusa ili mirisa.
4. Lakši od zraka skoro 2 puta, lako se koncentriraju u gornjim slojevima prostorije.
5. Gustoća u obliku normalnog stanja (plin) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. U standardnim uvjetima, uvijek biti u plinovitom agregatnom stanju.
7. Kada se pomiješa sa zrakom u količinama od 5-15%, to je eksplozivno.
8. Toplota izgaranja je oko 46 MJ/m³.

Osim toga, treba napomenuti i kemijsku stranu parametara prirodnog plina.

1. To je vrlo zapaljiva tvar, sposobna za samozapaljenje sa i bez iskre na određenoj temperaturi.
2. Budući da je glavna komponenta metan, ima sva svoja kemijska svojstva.
3. Ulazi u supstituciju, dehidrogenaciju, pirolizu, reakcije refrakcije.
4. Kompresira i ukapljuje na niskim temperaturama i visokim tlakovima.

Očito, takva fizička i kemijska svojstva prirodnog plina određuju širok raspon njegove upotrebe u industriji.

Posebno svojstvo prirodnog plina

Posebno svojstvo dotičnog spoja je sposobnost stvaranja naslaga plinskih hidrata, odnosno da bude u čvrstom stanju. Ove strukture predstavljaju volumene prirodnog plina koji apsorbiraju molekule formacijske vode u omjeru 1/220. Stoga su takve naslage iznimno bogate stijene. Mjesta njihove koncentracije u prirodi:

• duboki slojevi dna oceana;
• akumulacije permafrosta.

Uvjeti postojanja - hidrodinamički tlak i niske temperature.

Polja prirodnog plina

Ako govorimo o sadržaju prirodnogplina u prirodi, moguće je identificirati glavna mjesta koncentracije:

1. Ovo je sedimentna stijena, mineral koji je nastao tijekom mnogih tisućljeća anaerobnim raspadom organske tvari u dubokim slojevima zemljine kore.
2. Otopljen u podzemnoj vodi.
3. Uključuje ulje, formirajući poklopac za ulje i plin preko njega.
4. Pojavljuje se u obliku plinskih hidrata u slojevima morskog dna i točkama krajnjeg sjevera.

Ako raspodjelu plinskih polja označimo teritorijalno, onda su vodeće sljedeće zemlje:

• Rusija.
• zaljevske zemlje.
• SAD.
• Kanada.
• Iran.
• Kazahstan.
• Azerbejdžan.
• Uzbekistan.
• Norveška.
• Turkmenistan.
• Nizozemska.

Proizvodnja u svijetu je godišnje oko 3643 milijarde m³ godišnje. Od toga, samo na Rusiju otpada 673,46 milijardi m³.

Temperatura prirodnog plina na kojoj gori je 650 ⁰C. To jest, ovo je pokazatelj na kojem se može samozapaliti. U tom slučaju oslobađa se veća količina toplinske energije nego tijekom izgaranja bilo koje druge vrste goriva. Naravno, to nije moglo ne utjecati na područja upotrebe ove tvari.

Zato su mnoge zemlje koje nemaju rezerve prirodnog plina prisiljene uvoziti ga iz drugih država. Prijevoz se obavlja na nekoliko načina:

• kroz cjevovod u plinovitom stanju;
• u spremnicima uz more - u tekućem obliku;
• inželjeznički vagoni cisterne - ukapljeni.

Svaki put ima svoje prednosti i nedostatke. Konkretno, more i željeznica su sigurnije, budući da je kemijska aktivnost ukapljenog plina u hlađenim bocama mnogo niža nego u plinovitom stanju. Cjevovod povećava udaljenost prijenosa i njegov volumen, osim toga, ova metoda je ekonomski isplativa.

Metan u prirodnom plinu

Plin metan je glavna komponenta sirovine prirodne mješavine. Njegov sadržaj kreće se od 70-98%. Sam po sebi, ovo je treći najčešći plin na planeti, koji je dio nafte, međuzvjezdanog prostora i atmosfere drugih planeta.

S kemijskog stajališta, plin metan je zasićeni ugljikovodik koji pripada nizu zasićenih alifatskih spojeva. Prvi predstavnik alkana ili parafina. Kemijska aktivnost mu je niska, prilično je miran. Reaktivno:

• zamjena;
• potpuna oksidacija;
• konverzije.

Gori bezbojnim nedimećim plamenom, nema miris.

Vrste prirodnog plina

Postoje tri glavne vrste dotične tvari.

1. Suhi prirodni plin je onaj u kojem je prisutno više od 97% metana. Odnosno, sadržaj nečistoća, uključujući druge ugljikovodike, izuzetno je nizak.
2. Mršavi plin. Ovo je naziv smjese koja sadrži malu količinu teških ugljikovodika.
3. Debeli prirodni plin je onaj koji je bogat teškim ugljikovodicima i anorganskim komponentama (dušik, vodik, helij, argon, ugljični dioksid, vodikov sulfid).

Takav koncept kao što je koeficijent suhoće plina, omogućuje vam procjenu kvalitete sirovina od kojih će se proizvodi proizvoditi u budućnosti. Uostalom, sam prirodni plin je samo baza. Različite industrije zahtijevaju različite proizvode, pa se pomno obrađuju i usavršavaju kako bi zadovoljili specifične zahtjeve.

Kvaliteta proizvoda

Kvaliteta prirodnog plina izravno ovisi o sastavu. Ako prevladava metan, tada će takav proizvod biti najbolji izvor goriva. Ako je najviše od svega u sastavu masnih ugljikovodika, onda su za kemijsku industriju takve sirovine najprikladnije.

Za opskrbu prirodnim plinom odgovarajuće kvalitete postoje posebna kemijska postrojenja gdje se podvrgava temeljitom čišćenju i preradi prije daljnje otpreme na konačno odredište. Metode rada ovisit će o namjeni proizvoda.

Tako, na primjer, ako se koristi u kućne svrhe, tada mu se dodaju posebni mirisi, posebno merkaptani. To se radi kako bi plin počeo mirisati, jer će ga tada u slučaju curenja biti lako otkriti. Svi merkaptani imaju jak miris.

Upotreba prirodnog plina

Potrošnja prirodnog plina u mnogim industrijamaindustrije i objekata. Na primjer:

• CHP.
• Kotlovnice.
• Plinski motori.
• Kemijska proizvodnja (proizvodnja plastike i drugih materijala).
• Gorivo za automobile.
• Grijanje stambenih objekata.
• Kuhanje hrane.

Zato je svjetska proizvodnja ove sirovine tako visoka, a uvoz i izvoz procjenjuju se na milijarde dolara.

Ekološka

Što se tiče čistoće prirode, nema boljeg izvora goriva od prirodnog plina. Organizacije za zaštitu okoliša u potpunosti podržavaju njegovu upotrebu. Međutim, posljednjih godina izgaranje prirodnog plina dovodi do nakupljanja jednog od produkta reakcije - ugljičnog dioksida.

A budući da spada u stakleničke plinove, njegove akumulacije su vrlo opasne za planet. Stoga se izvode višestruki radovi, razvijaju se projekti zaštite ekološkog stanja planeta od nadolazećeg efekta staklenika.