Fizičko-kemijska svojstva prirodnog plina. Ekstrakcija i uporaba prirodnog plina

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

• zvijezde;
• međuzvjezdani prostor;
• planeta;
• atmosfera;
• prostor u cjelini.
  

Glavna razlikovna svojstva plinova su slabameđumolekulske interakcije u kristalnoj rešetki, zbog čega se očituju sve glavne karakteristike ovih tvari. Plinova zasigurno ima puno. Međutim, mi ćemo smatrati najvažnijim i trećim najčešćim na našem planetu - prirodnim.

Prirodni plin: sastav

Okarakterizirate li kvalitativni sastavprirodnog plina, odmah je potrebno odvojiti komponente dvije skupine: organske i anorganske. Budući da, iako se uobičajeno vjeruje da se sastoji od metana, to nije posve točno.

Organske komponente uključuju:

• metan - CH₄;
• propan - C₃H₈;
• butan - C₄H₁₀;
• etan - C₂H₄;
• teži ugljikovodici s više od pet atoma ugljika.

Anorganske komponente uključuju sljedeće spojeve:

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

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

Fizikalna i kemijska svojstva prirodnog plina

Da biste točno odredili slične parametre,trebali biste znati kakav je točno sastav plinske smjese. Doista, ako u njemu dominira uglavnom metan (do 97%), tada se mogu dati karakteristike usredotočujući se na njega.

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

Stoga možete naznačiti samo približnu graničnu vrijednost za fizičke karakteristike.

1. Temperatura samozapaljenja - 650-700⁰S.
2. Oktanski broj je 120-130.
3. Nema boju, okus i miris.
4. Lakši od zraka, gotovo 2 puta, lako koncentriran 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. Kad se pomiješa sa zrakom u količinama od 5-15%, eksplozivan je.
8. Kalorijska vrijednost - oko 46 MJ / m³.

Osim toga, valja istaknuti kemijski aspekt parametara prirodnog plina.

1. To je vrlo zapaljiva tvar, sposobna za spontano izgaranje sa i bez iskre na određenoj temperaturi.
2. Budući da je glavna komponenta metan, on ima sva svoja kemijska svojstva.
3. Ulazi u reakcije supstitucije, dehidrogenacije, pirolize i podvrgava se lomu.
4. Skuplja se i ukapljuje pri niskim temperaturama i povišenim tlakovima.
   

Očito je da takva fizikalna i kemijska svojstva prirodnog plina određuju širok raspon njegove uporabe u industriji.

Posebno svojstvo prirodnog plina

Posebno svojstvo spoja koji se razmatra jesposobnost stvaranja naslaga plinskih hidrata, odnosno da budu u čvrstom stanju. Ove strukture predstavljaju količine prirodnog plina koje apsorbiraju molekule formacijske vode u omjeru 1/220. Stoga su ta ležišta iznimno bogate stijene. Mjesta njihove koncentracije u prirodi:

• slojevi dubokog dna Svjetskog oceana;
• nakupine vječnog leda.

Uvjeti postojanja su hidrodinamički tlak i niske temperature.

Polja prirodnog plina

Ako govorimo o sadržaju prirodnog plina u prirodi, tada možemo razlikovati glavna mjesta koncentracije:

1. To je sedimentna stijena, mineral koji je nastajao mnogo tisućljeća anaerobnim raspadanjem organske tvari u dubokim slojevima zemljine kore.
2. Otopljen u podzemnim vodama.
3. Dio je ulja, koji iznad njega tvori poklopac za ulje i plin.
4. Javlja se u obliku plinskih hidrata u slojevima morskog dna i točkama krajnjeg sjevera.

Ako geografski označimo raspodjelu plinskih polja, vodeće su sljedeće zemlje:

• Rusija.
• Zemlje Perzijskog zaljeva.
• SAD.
• Kanada.
• Iran.
• Kazahstan.
• Azerbejdžan.
• Uzbekistana.
• Norveška.
• Turkmenistan.
• Nizozemska.

Godišnja proizvodnja u svijetu iznosi približno 3643 milijarde kubnih metara³ u godini. Od toga samo Rusija čini 673,46 milijardi m³.

Temperatura prirodnog plina na kojoj gori je 650 ⁰S.To jest, ovo je pokazatelj na kojem se može spontano zapaliti. Istodobno se oslobađa veća količina toplinske energije nego izgaranjem bilo koje druge vrste goriva. Naravno, to nije moglo utjecati na područja uporabe 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 morski put - u tekućem obliku;
• u vagonima cisternama - ukapljeni.

Svaki od puteva ima svoje prednosti iograničenja. Konkretno, morske i željezničke opcije su sigurnije, budući da je reaktivnost ukapljenog plina u ohlađenim cilindrima mnogo niža nego u plinovitom stanju. Putem cjevovoda povećava se udaljenost prijenosa i njegovi volumeni, osim toga, ova je metoda ekonomski isplativa.

Metan u prirodnom plinu

Plin metan glavna je sirovinakao dio prirodne smjese. Sadržaj mu se kreće od 70-98%. Sam po sebi, treći je najčešći plin na planeti, koji je dio nafte, međuzvjezdanog prostora, atmosfere drugih planeta.

S gledišta kemije, plin metan je krajnjiugljikovodik koji pripada nizu zasićenih alifatskih spojeva. Prvi predstavnik alkana ili parafina. Njegova je kemijska aktivnost niska, prilično je mirna. Mogu reagirati:

• supstitucija;
• potpuna oksidacija;
• pretvorbe.

Gori bezbojnim plamenom za nepušače, nema mirisa.

Vrste prirodnog plina

Postoje tri glavne vrste tvari u pitanju.

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

Koeficijent suhoće plina,omogućuje procjenu kvalitete sirovina od kojih će se proizvodi proizvoditi u budućnosti. Uostalom, sam prirodni plin samo je baza. Različite industrije trebaju vlastiti proizvod pa se pažljivo obrađuje i čisti prema posebnim zahtjevima.

Kvaliteta proizvoda

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

Opskrba odgovarajućim prirodnim plinomkvalitete, postoje posebna kemijska postrojenja u kojima se podvrgava temeljitom čišćenju i obradi prije daljnje otpreme do konačnog odredišta. Način rada ovisit će o svrsi za koju je proizvod namijenjen.

Tako, na primjer, ako će se koristiti zaza potrebe kućanstva, tada mu se dodaju posebne mirisne tvari, osobito merkaptani. To je učinjeno kako bi plin počeo mirisati, jer će ga tada, u slučaju curenja, biti lako otkriti. Svi merkaptani imaju jak, neugodan miris.

Korištenje prirodnog plina

Prirodni plin troše mnoge industrije i postrojenja. Na primjer:

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

Zato je svjetska proizvodnja te sirovine toliko velika, a uvoz i izvoz procjenjuju se na milijarde dolara.

Ekološki aspekt

Što se tiče čistoće, nema boljeg za priroduizvor goriva od prirodnog plina. Organizacije za zaštitu okoliša u potpunosti odobravaju njegovu uporabu. Međutim, posljednjih godina izgaranje prirodnog plina dovodi do nakupljanja jednog od produkata reakcije - ugljičnog dioksida.

A budući da pripada stakleničkim plinovima, onda zaplaneti njegovih jata vrlo su opasni. Stoga su u tijeku brojni radovi, razvijaju se projekti za zaštitu ekološkog stanja planeta od nadolazećeg efekta staklenika.