Fyzikálně-chemické vlastnosti zemního plynu. Těžba a využití zemního plynu

Plynný stav hmoty je nejběžnější ve srovnání s jinými agregovanými parametry sloučenin. Ve skutečnosti jsou v tomto stavu:

• hvězdy;
• mezihvězdný prostor;
• planety;
• atmosféra;
• prostor jako celek.
  

Hlavní rozlišovací vlastnosti plynů jsou slabéintermolekulární interakce v krystalové mřížce, díky nimž se projevují všechny hlavní charakteristiky těchto látek. Určitě existuje spousta plynů. Budeme však považovat za nejdůležitější a třetí nejčastější na naší planetě - přírodní.

Zemní plyn: složení

Pokud charakterizujete kvalitativní složenízemní plyn, pak musíte okamžitě zvýraznit složky dvou skupin: organické a anorganické. Protože i když se obecně věří, že se skládá z metanu, není to tak úplně pravda.

Mezi organické složky patří:

• metan - CH₄;
• propan - C.₃H₈;
• butan - C.₄H₁₀;
• ethan - C.₂H₄;
• těžší uhlovodíky s více než pěti atomy uhlíku.

Anorganické složky zahrnují následující sloučeniny:

• vodík (v malém množství) - H₂;
• oxid uhličitý - CO₂;
• helium - Ne;
• dusík - N₂;
• sirovodík - H₂S.

Jaké přesně bude složení té či oné směsi,záleží na zdroji, tj. vkladu. Stejné důvody vysvětlují různé fyzikální a chemické vlastnosti zemního plynu. Kterýkoli z nich je však těžen a každý z nich má také svou hodnotu. Je to jen to, že nějaký druh se používá jako palivo a je nasycený cizími nečistotami, takže je příliš mastný v chemickém průmyslu na syntézu sloučenin.

Fyzikální a chemické vlastnosti zemního plynu

Chcete-li přesně zadat podobné parametry,měli byste vědět, jaké přesně je složení plynné směsi. Pokud v něm skutečně dominuje hlavně methan (až 97%), pak lze uvést charakteristiky se zaměřením na něj.

Pokud je nadbytek anorganických složek nebo těžkých uhlovodíků (až několik procent), pak se fyzikálně-chemické vlastnosti zemního plynu dramaticky mění.

Proto můžete u fyzických charakteristik uvést pouze přibližnou mezní hodnotu.

1. Teplota samovznícení - 650-700⁰C.
2. Oktanové číslo je 120-130.
3. Nemá žádnou barvu, chuť ani vůni.
4. Lehčí než vzduch, téměř dvakrát, snadno koncentrovaný v horních vrstvách místnosti.
5. Hustota ve formě normálního stavu (plyn) - 0,68-0,85 kg / m³.
6. Za standardních podmínek buďte vždy v plynném stavu agregace.
7. Při smíchání se vzduchem v objemech od 5 do 15% je výbušný.
8. Výhřevnost - asi 46 MJ / m³.

Kromě toho je třeba poznamenat chemický aspekt parametrů zemního plynu.

1. Je to vysoce hořlavá látka, schopná samovolného hoření s jiskrou a bez jiskry při určité teplotě.
2. Protože hlavní složkou je methan, má všechny své chemické vlastnosti.
3. Vstupuje do reakcí substituce, dehydrogenace, pyrolýzy a podléhá lomu.
4. Smršťuje se a zkapalňuje při nízkých teplotách a zvýšeném tlaku.
   

Je zřejmé, že takové fyzikální a chemické vlastnosti zemního plynu určují širokou škálu jeho použití v průmyslu.

Zvláštní vlastnost zemního plynu

Zvláštní vlastností uvažované sloučeniny jeschopnost tvořit plynové hydrátové usazeniny, to znamená být v pevném stavu. Tyto struktury představují objemy zemního plynu absorbovaného molekulami formovací vody v poměru 1/220. Proto jsou tato ložiska extrémně bohatými horninami. Místa jejich soustředění v přírodě:

• hluboké spodní vrstvy světového oceánu;
• akumulace permafrostu.

Podmínky existence jsou hydrodynamický tlak a nízké teploty.

Pole zemního plynu

Pokud mluvíme o obsahu zemního plynu v přírodě, pak můžeme zdůraznit hlavní místa koncentrace:

1. Je to sedimentární hornina, minerál, který se po mnoho tisíc let formoval anaerobním rozpadem organické hmoty v hlubokých vrstvách zemské kůry.
2. Rozpuštěno v podzemní vodě.
3. Je součástí oleje, který nad ním tvoří ropný a plynový uzávěr.
4. Vyskytuje se ve formě plynových hydrátů ve vrstvách mořského dna a v bodech Dálného severu.

Pokud geograficky označíme distribuci plynových polí, pak jsou v čele tyto země:

• Rusko.
• Země Perského zálivu.
• USA.
• Kanada.
• Írán.
• Kazachstán
• Ázerbajdžán.
• Uzbekistán.
• Norsko.
• Turkmenistán.
• Holandsko.

Produkce na světě je přibližně 3643 miliard kubických metrů ročně³ v roce. Z toho samotné Rusko představuje 673,46 miliard m³.

Teplota zemního plynu, při kterém hoří, je 650 ⁰Z.To znamená, že toto je indikátor, u kterého je schopen spontánního vznícení. Současně se uvolňuje větší množství tepelné energie než při spalování jakéhokoli jiného druhu paliva. Přirozeně to nemohlo ovlivnit oblasti použití této látky.

Proto je mnoho zemí, které nemají zásoby zemního plynu, nuceny jej dovážet z jiných států. Přeprava se provádí několika způsoby:

• potrubím v plynném stavu;
• v nádržích podél námořní trasy - v kapalné formě;
• v železničních cisternách - zkapalněný.

Každá z cest má své vlastní výhody aomezení. Zejména mořské a železniční možnosti jsou bezpečnější, protože reaktivita zkapalněného plynu v chlazených válcích je mnohem nižší než v plynném stavu. Prostřednictvím potrubí se zvyšuje přenosová vzdálenost a její objemy, navíc je tato metoda ekonomicky výhodná.

Metan v zemním plynu

Hlavní surovinou je plynný metanjako součást přírodní směsi. Jeho obsah se pohybuje v rozmezí 70-98%. Sám o sobě je to třetí nejběžnější plyn na planetě, který je součástí ropy, mezihvězdného prostoru, atmosféry jiných planet.

Z hlediska chemie je plyn metan nejvyššíuhlovodík patřící k řadě nasycených alifatických sloučenin. Úplně první zástupce alkanů nebo parafinů. Jeho chemická aktivita je nízká, je celkem klidná. Schopen reagovat:

• substituce;
• úplná oxidace;
• konverze.

Hoří bezbarvým nekuřáckým plamenem, nemá zápach.

Druhy zemního plynu

Existují tři hlavní typy dané látky.

1. Suchý zemní plyn - v tomto případě je metan více než 97%. To znamená, že obsah nečistot, včetně jiných uhlovodíků, je extrémně nízký.
2. Štíhlý plyn. Toto je název směsi obsahující malé množství těžkých uhlovodíků.
3. Kombinovaný plyn - takový, který je bohatý na těžké uhlovodíky a anorganické složky (dusík, vodík, helium, argon, oxid uhličitý, sirovodík).
   

Taková věc jako koeficient suchosti plynu,umožňuje posoudit kvalitu surovin, ze kterých budou v budoucnu vyráběny výrobky. Samotný zemní plyn je pouze základnou. Různá průmyslová odvětví vyžadují svůj vlastní produkt, takže je pečlivě zpracován a čištěn podle konkrétních požadavků.

Kvalita produktu

Kvalita zemního plynu přímo závisí nasložení. Pokud převládá metan, bude takový produkt nejlepším zdrojem paliva. Pokud ze všeho nejvíce ve složení mastných uhlovodíků, pak jsou pro chemický průmysl takové suroviny nejvhodnější.

Dodávat zemní plyn správným způsobemkvalita, existují speciální chemické závody, ve kterých prochází důkladným čištěním a zpracováním před další expedicí do konečného místa určení. Způsob vaší práce bude záviset na účelu, pro který je produkt určen.

Například, pokud bude použit propro účely domácnosti se do ní přidávají speciální vonné látky, zejména merkaptany. Důvodem je, že plyn začne páchnout, protože pak bude v případě úniku snadno detekovatelný. Všechny merkaptany mají silný, nepříjemný zápach.

Použití zemního plynu

Zemní plyn spotřebovává mnoho průmyslových odvětví a zařízení. Například:

• CHP.
• Kotelny.
• Plynové motory.
• Chemická výroba (výroba plastů a jiných materiálů).
• Palivo pro automobily.
• Vytápění obytných místností.
• Vaří jídlo.

Proto je světová produkce této suroviny tak velká a dovoz a vývoz se odhaduje na miliardy dolarů.

Environmentální aspekt

Z hlediska čistoty není pro přírodu nic lepšíhozdroj paliva než zemní plyn. Organizace na ochranu životního prostředí plně schvalují jeho použití. V posledních letech však spalování zemního plynu vede k akumulaci jednoho z produktů reakce - oxidu uhličitého.

A protože patří ke skleníkovým plynům, tak proplanety jejích kup jsou velmi nebezpečné. Proto probíhají četné práce, vyvíjejí se projekty na ochranu ekologického stavu planety před hrozícím skleníkovým efektem.