Φυσικές και χημικές ιδιότητες του φυσικού αερίου. Παραγωγή και χρήση φυσικού αερίου

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 05:22

Η αέρια κατάσταση μιας ουσίας είναι η πιο κοινή σε σύγκριση με άλλες αθροιστικές παραμέτρους των ενώσεων. Πράγματι, σε αυτήν την κατάσταση είναι:

• stars;
• διαστρικό διάστημα;
• πλανήτες;
• ατμόσφαιρα;
• cosmos συνολικά.

Οι κύριες διακριτικές ιδιότητες των αερίων είναι οι ασθενείς διαμοριακές αλληλεπιδράσεις στο κρυσταλλικό πλέγμα, λόγω των οποίων εκδηλώνονται όλα τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των ουσιών. Σίγουρα υπάρχουν πολλά αέρια. Ωστόσο, θα εξετάσουμε το πιο σημαντικό και το τρίτο πιο κοινό στον πλανήτη μας - φυσικό.

Σύνθεση φυσικού αερίου

Αν χαρακτηρίσουμε την ποιοτική σύσταση του φυσικού αερίου, τότε πρέπει αμέσως να διακρίνουμε τα συστατικά δύο ομάδων: τα οργανικά και τα ανόργανα. Δεδομένου ότι, αν και πιστεύεται συνήθως ότι αποτελείται από μεθάνιο, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια.

Τα βιολογικά συστατικά περιλαμβάνουν:

• μεθάνιο - CH₄;
• προπάνιο - C₃H₈;
• βουτάνιο - С₄Н₁₀;
• αιθάνιο - C₂N₄;
• βαρύτερουδρογονάνθρακες με περισσότερα από πέντε άτομα άνθρακα.

Τα ανόργανα συστατικά περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ενώσεις:

• υδρογόνο (σε μικρές ποσότητες) - H₂;
• διοξείδιο του άνθρακα - CO₂;
• ηλίου - Όχι;
• άζωτο - N₂;
• υδρόθειο - H₂S.

Ποια ακριβώς θα είναι η σύνθεση ενός συγκεκριμένου μείγματος εξαρτάται από την πηγή, δηλαδή την κατάθεση. Οι ίδιοι λόγοι εξηγούν τις διάφορες φυσικές και χημικές ιδιότητες του φυσικού αερίου. Ωστόσο, οποιοδήποτε από αυτά εξορύσσεται και το καθένα έχει επίσης μια αξία. Απλώς κάποιο είδος χρησιμοποιείται ως καύσιμο και κορεσμένο με ξένες ακαθαρσίες είναι πολύ λιπαρό που χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία για τη σύνθεση ενώσεων.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες του φυσικού αερίου

Για να προσδιορίσετε ακριβώς αυτές τις παραμέτρους, θα πρέπει να γνωρίζετε ποια ακριβώς είναι η σύνθεση του μείγματος αερίων. Άλλωστε, αν κυριαρχείται από μεθάνιο (έως και 97%), τότε τα χαρακτηριστικά μπορούν να δοθούν, εστιάζοντας σε αυτό.

Εάν υπάρχει περίσσεια ανόργανων συστατικών ή βαρέων υδρογονανθράκων (έως και αρκετά τοις εκατό), τότε οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του φυσικού αερίου αλλάζουν δραματικά.

Ως εκ τούτου, μπορούν να καθοριστούν μόνο κατά προσέγγιση φυσικά όρια.

1. Θερμοκρασία αυτόματης ανάφλεξης - 650-700⁰C.
2. Αριθμός οκτανίων - 120-130.
3. Χωρίς χρώμα, γεύση ή οσμή.
4. Ελαφρύτερο από τον αέρα σχεδόν 2 φορές, συγκεντρώνεται εύκολα στα ανώτερα στρώματα του δωματίου.
5. Πυκνότητα σε μορφή κανονικής κατάστασης (αέριο) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Υπό τυπικές συνθήκες, να είστε πάντα σε κατάσταση αέριου συσσωματώματος.
7. Όταν αναμιγνύεται με αέρα σε όγκους 5-15%, είναι εκρηκτικό.
8. Η θερμότητα καύσης είναι περίπου 46 MJ/m³.

Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί και η χημική πλευρά των παραμέτρων του φυσικού αερίου.

1. Είναι μια πολύ εύφλεκτη ουσία, ικανή να αυταναφλέγεται με και χωρίς σπινθήρα σε συγκεκριμένη θερμοκρασία.
2. Δεδομένου ότι το κύριο συστατικό είναι το μεθάνιο, έχει όλες τις χημικές του ιδιότητες.
3. Εισαγωγή σε αντιδράσεις υποκατάστασης, αφυδρογόνωσης, πυρόλυσης, διάθλασης.
4. Συμπιέζεται και υγροποιείται σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις.

Προφανώς, τέτοιες φυσικές και χημικές ιδιότητες του φυσικού αερίου καθορίζουν ένα ευρύ φάσμα χρήσης του στη βιομηχανία.

Ειδική ιδιοκτησία φυσικού αερίου

Μια ειδική ιδιότητα της εν λόγω ένωσης είναι η ικανότητα να σχηματίζει εναποθέσεις ένυδρου αερίου, δηλαδή να βρίσκεται σε στερεή κατάσταση. Αυτές οι δομές αντιπροσωπεύουν όγκους φυσικού αερίου που απορροφάται από τα μόρια νερού σχηματισμού σε αναλογία 1/220. Επομένως, τέτοια κοιτάσματα είναι εξαιρετικά πλούσια πετρώματα. Μέρη συγκέντρωσής τους στη φύση:

• βαθιά στρώματα βυθού των ωκεανών;
• συσσωρεύσεις μόνιμου παγετού.

Συνθήκες ύπαρξης - υδροδυναμική πίεση και χαμηλές θερμοκρασίες.

πεδία φυσικού αερίου

Αν μιλάμε για το περιεχόμενο του φυσικούαέριο στη φύση, είναι δυνατό να εντοπιστούν τα κύρια σημεία συγκέντρωσης:

1. Πρόκειται για ένα ιζηματογενές πέτρωμα, ένα ορυκτό που έχει σχηματιστεί για πολλές χιλιετίες από την αναερόβια αποσύνθεση της οργανικής ύλης στα βαθιά στρώματα του φλοιού της γης.
2. Διαλυμένο στα υπόγεια ύδατα.
3. Περιλαμβάνεται σε λάδι, σχηματίζοντας ένα καπάκι λαδιού και αερίου πάνω του.
4. Εμφανίζεται με τη μορφή ένυδρων αερίων στα στρώματα του βυθού και στα σημεία του Άπω Βορρά.

Αν υποδηλώσουμε την κατανομή των κοιτασμάτων αερίου εδαφικά, τότε οι ηγέτες είναι οι ακόλουθες χώρες:

• Ρωσία.
• Χώρες του Κόλπου.
• ΗΠΑ.
• Καναδάς.
• Ιράν.
• Καζακστάν.
• Αζερμπαϊτζάν.
• Ουζμπεκιστάν.
• Νορβηγία.
• Τουρκμενιστάν.
• Ολλανδία.

Η παραγωγή στον κόσμο είναι περίπου 3643 δισεκατομμύρια m³ ανά έτος. Από αυτά, μόνο η Ρωσία αντιπροσωπεύει 673,46 δισεκατομμύρια m³.

Η θερμοκρασία του φυσικού αερίου στην οποία καίγεται είναι 650 ⁰C. Δηλαδή, αυτός είναι ο δείκτης στον οποίο είναι ικανός να αυταναφλεγεί. Σε αυτή την περίπτωση, απελευθερώνεται μεγαλύτερη ποσότητα θερμικής ενέργειας από ότι κατά την καύση οποιουδήποτε άλλου τύπου καυσίμου. Φυσικά, αυτό δεν θα μπορούσε παρά να επηρεάσει τους τομείς χρήσης αυτής της ουσίας.

Γι' αυτό πολλές χώρες που δεν διαθέτουν αποθέματα φυσικού αερίου αναγκάζονται να το εισάγουν από άλλα κράτη. Η μεταφορά πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους:

• μέσω αγωγού σε αέρια κατάσταση;
• σε δεξαμενές δια θαλάσσης - σε υγρή μορφή;
• inσιδηροδρομικά βαγόνια - υγροποιημένα.

Κάθε διαδρομή έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της. Ειδικότερα, οι επιλογές θαλάσσης και σιδηροδρόμων είναι ασφαλέστερες, καθώς η χημική δραστηριότητα του υγροποιημένου αερίου στους ψυκτικούς κυλίνδρους είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι σε αέρια κατάσταση. Ο αγωγός αυξάνει την απόσταση μετάδοσης και τους όγκους του, επιπλέον, αυτή η μέθοδος είναι οικονομικά βιώσιμη.

Μεθάνιο σε φυσικό αέριο

Το αέριο μεθάνιο είναι το κύριο συστατικό πρώτης ύλης του φυσικού μείγματος. Η περιεκτικότητά του κυμαίνεται από 70-98%. Από μόνο του, αυτό είναι το τρίτο πιο κοινό αέριο στον πλανήτη, το οποίο είναι μέρος του πετρελαίου, του διαστρικού χώρου και της ατμόσφαιρας άλλων πλανητών.

Από τη σκοπιά της χημείας, το αέριο μεθάνιο είναι ένας κορεσμένος υδρογονάνθρακας που ανήκει σε έναν αριθμό κορεσμένων αλειφατικών ενώσεων. Ο πρώτος εκπρόσωπος αλκανίων ή παραφινών. Η χημική του δράση είναι χαμηλή, είναι αρκετά ήρεμο. Αντιδραστικό:

• αντικατάσταση;
• πλήρης οξείδωση;
• conversions.

Καίει με άχρωμη φλόγα μη καπνιστή, δεν έχει μυρωδιά.

Τύποι φυσικού αερίου

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι της εν λόγω ουσίας.

1. Το ξηρό φυσικό αέριο είναι αυτό στο οποίο υπάρχει περισσότερο από 97% μεθάνιο. Δηλαδή, η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, συμπεριλαμβανομένων άλλων υδρογονανθράκων, είναι εξαιρετικά χαμηλή.
2. Skinny gas. Αυτό είναι το όνομα ενός μείγματος που περιέχει μια μικρή ποσότητα βαρέων υδρογονανθράκων.
3. Το παχύ φυσικό αέριο είναι πλούσιο σε βαρείς υδρογονάνθρακες και ανόργανα συστατικά (άζωτο, υδρογόνο, ήλιο, αργό, διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο).

Μια τέτοια έννοια όπως ο συντελεστής ξηρότητας αερίου, σας επιτρέπει να αξιολογήσετε την ποιότητα των πρώτων υλών από τις οποίες θα παράγονται προϊόντα στο μέλλον. Εξάλλου, το ίδιο το φυσικό αέριο είναι μόνο μια βάση. Διαφορετικοί κλάδοι απαιτούν διαφορετικά προϊόντα, επομένως επεξεργάζονται σχολαστικά και τελειοποιούνται για να ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένες απαιτήσεις.

Ποιότητα προϊόντος

Η ποιότητα του φυσικού αερίου εξαρτάται άμεσα από τη σύνθεση. Εάν κυριαρχεί το μεθάνιο, τότε ένα τέτοιο προϊόν θα είναι η καλύτερη πηγή καυσίμου. Αν κυρίως στη σύνθεση των λιπαρών υδρογονανθράκων, τότε για τη χημική βιομηχανία τέτοιες πρώτες ύλες είναι οι καταλληλότερες.

Για την παροχή φυσικού αερίου της σωστής ποιότητας, υπάρχουν ειδικά χημικά εργοστάσια όπου υποβάλλεται σε ενδελεχή καθαρισμό και επεξεργασία πριν από την περαιτέρω αποστολή στον τελικό προορισμό. Οι μέθοδοι εργασίας θα εξαρτηθούν από την προβλεπόμενη χρήση του προϊόντος.

Έτσι, για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται για οικιακούς σκοπούς, τότε προστίθενται σε αυτό ειδικά αρωματικά, ιδίως μερκαπτάνες. Αυτό γίνεται για να αρχίσει να μυρίζει το αέριο, γιατί τότε σε περίπτωση διαρροής θα είναι εύκολο να εντοπιστεί. Όλες οι μερκαπτάνες έχουν έντονη μυρωδιά.

Χρήση φυσικού αερίου

Κατανάλωση φυσικού αερίου από πολλές βιομηχανίεςβιομηχανία και εγκαταστάσεις. Για παράδειγμα:

• CHP.
• λεβητοστάσια.
• Μηχανές αερίου.
• Χημική παραγωγή (κατασκευή πλαστικών και άλλων υλικών).
• Καύσιμα για αυτοκίνητα.
• Θέρμανση κατοικιών.
• Μαγείρεμα φαγητού.

Γι' αυτό η παγκόσμια παραγωγή αυτής της πρώτης ύλης είναι τόσο υψηλή και οι εισαγωγές και οι εξαγωγές υπολογίζονται σε δισεκατομμύρια δολάρια.

Περιβαλλοντικό

Όσον αφορά την καθαριότητα για τη φύση, δεν υπάρχει καλύτερη πηγή καυσίμου από το φυσικό αέριο. Οι περιβαλλοντικές οργανώσεις υποστηρίζουν πλήρως τη χρήση του. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, η καύση φυσικού αερίου οδηγεί στη συσσώρευση ενός από τα προϊόντα της αντίδρασης - του διοξειδίου του άνθρακα.

Και αφού ανήκει στα αέρια του θερμοκηπίου, οι συσσωρεύσεις του είναι πολύ επικίνδυνες για τον πλανήτη. Ως εκ τούτου, εκτελούνται πολλαπλές εργασίες, αναπτύσσονται έργα για την προστασία της οικολογικής κατάστασης του πλανήτη από το επικείμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου.