Природный газ: состав и другие важные характеристики

Природный газ - один из важнейших энергоресурсов современного мира. От его состава и свойств зависит эффективность использования в различных сферах. Давайте разберемся, из чего состоит это уникальное вещество, и почему оно так ценится человечеством.

Основные компоненты природного газа

Состав природного газа во многом определяет его свойства как топлива и химического сырья. Основу составляет метан (CH4) - простейший представитель углеводородов. Его содержание колеблется от 70 до 98% в разных месторождениях. Кроме того, в состав входят:

  • Тяжелые углеводороды - этан, пропан, бутан (до 20%)
  • Небольшие примеси: водород, азот, гелий, сероводород

Соотношение компонентов влияет на теплотворную способность газа, температуру горения, скорость распространения пламени и другие характеристики, важные для различных областей применения.

Химический состав природного газа по типам залежей

Помимо главных компонентов, состав природного газа может существенно различаться по содержанию минорных соединений в зависимости от:

  • Типа залежи - газовой, газоконденсатной или нефтегазовой
  • Глубины залегания пласта и давления
  • Состава вмещающих горных пород
  • Наличия сопутствующих флюидов - воды, нефти

Например, для Уренгойского месторождения характерно преобладание метана (до 99%) и незначительные примеси этана, азота и углекислого газа. А на Медвежьем месторождении доля этана может достигать 12%.

Состав природного газа в процентах - классификация типов

По соотношению основных компонентов различают газ:

  • Сухой - содержание паров воды менее 0,05 г/м3
  • Мокрый - содержание паров воды более 0,05 г/м3

А также:

  • Сладкий - содержание сероводорода менее 0,02 г/м3
  • Кислый - содержание сероводорода более 0,02 г/м3
Компонент Сухой газ, % Мокрый газ, %
Метан CH4 87 82
Этан C2H6 7 6
Плита на природном газе

Влияние примесей на свойства и использование

Некоторые компоненты, присутствующие в природном газе в небольших количествах, могут существенно влиять на его свойства и применимость в различных целях.

  • Пары воды способствуют коррозии газопроводов и оборудования. При определенных условиях они конденсируются или образуют гидраты, закупоривающие трубопровод.
  • Сероводород обладает высокой коррозионной активностью. Даже небольшие концентрации вредны для оборудования.
  • Инертные газы如 азот и углекислый газ снижают теплотворную способность газа при сжигании.

Поэтому в зависимости от назначения требуется очистка газа от определенных примесей на специальных установках.

Газопровод в осеннем лесу

Искусственные примеси - одоранты

Для обнаружения утечек в природный газ добавляют вещества с резким запахом, которые называют одорантами. Чаще всего используют серосодержащие соединения, например меркаптаны.

Согласно нормам, концентрация одоранта должна составлять 16 г на 1000 м3 газа. Этого достаточно, чтобы посторонний запах ощущался при концентрации газа в 20-50 раз ниже воспламеняющейся.

Определение и контроль состава

Для определения точного состава природного газа используются лабораторные методы, такие как газовая и жидкостная хроматография. Они позволяют количественно оценить содержание всех компонентов.

Кроме того, на промыслах устанавливаются онлайн-анализаторы, непрерывно контролирующие основные параметры добываемого газа.

Экологические аспекты

Добыча и использование природного газа может оказывать негативное воздействие на окружающую среду, особенно при нарушении технологий и правил эксплуатации:

  • Парниковый эффект от сжигания газа
  • Загрязнение подземных вод метаном и химреагентами

Поэтому важны контроль состава и мониторинг на все этапах для своевременного обнаружения утечек и предотвращения ущерба окружающей среде.

Перспективы использования природного газа

Природный газ обладает большим потенциалом как источник ценных углеродсодержащих соединений для химической промышленности.

  • Из метана можно получать водород - экологичное топливо будущего.
  • Этан и другие углеводороды являются сырьем для производства полимеров.

Разрабатываются эффективные газохимические процессы, позволяющие комплексно использовать все компоненты природного газа с минимальными выбросами.

Способы повышения эффективности использования

  • Разделение газа на фракции для целевого применения каждой из них.
  • Создание малоотходных производств на базе газохимии.
  • Внедрение технологий по утилизации попутного нефтяного газа.

Комплексный подход к использованию всех компонентов позволит максимально реализовать потенциал природного газа как химического сырья.

Безопасное использование

  • Контроль состава и свойств на всех этапах.
  • Соблюдение правил хранения, транспортировки и эксплуатации.
  • Своевременное техобслуживание газового оборудования.

Это позволит минимизировать риски утечек, взрывов и других происшествий при использовании природного газа.

Новые методы очистки и разделения газов

Активно ведутся исследования в области мембранного разделения, использования наноразмерных адсорбентов и других современных технологий для более глубокой очистки и фракционирования компонентов природного газа.

Это позволит расширить сферы эффективного применения природного газа и более полно использовать его потенциал как энергоносителя и химического сырья.

Разделение природного газа на фракции

Состав природного газа может существенно изменяться в зависимости от месторождения и условий залегания. Иногда в потоке газа из скважины присутствует до 50% более тяжелых фракций, таких как этан, пропан, бутан.

Разделение газа на отдельные компоненты позволяет более эффективно и целевым образом использовать каждый из них в различных отраслях. Для этого применяются специальные установки, действие которых основано на разнице температур кипения или адсорбции на твердых сорбентах.

Сжиженный природный газ

Одним из вариантов разделения является сжижение природного газа. Если охладить смесь природных газов до температуры около −160°C, то метан не сжижится, а более тяжелые углеводороды превращаются в жидкость, которую называют сжиженным природным газом (СПГ).

СПГ удобен для хранения и транспортировки. Кроме того, благодаря разделению компонентов, он обладает большей теплотой сгорания и более стабильным составом для различных нужд.

Использование СПГ

Сжиженный природный газ применяется как моторное топливо для транспорта, в том числе грузовиков, кораблей, поездов. Также он может подаваться в газопровод для снабжения домов и предприятий природным газом.

Легкие фракции, выделенные из СПГ, являются ценным химическим сырьем. Например, при пиролизе пропана получают этилен и пропилен, служащие основой для производства пластмасс.

Газификация твердого топлива

Существует способ превращения угля или древесины в синтетический природный газ (сингаз) путем нагревания топлива и подачи водяного пара и кислорода при определенных условиях. Это позволяет получать запасы газа в регионах, не имеющих своих месторождений.

Однако по сравнению с традиционной добычей и транспортировкой процесс газификации сложнее и дороже из-за необходимости создания специальной инфраструктуры.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментарии 0
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.