คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของก๊าซธรรมชาติ การผลิตและการใช้ก๊าซธรรมชาติ

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

สถานะก๊าซของสารพบได้บ่อยที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับพารามิเตอร์รวมอื่นๆ ของสารประกอบ อันที่จริงในสถานะนี้คือ:

• stars;
• อวกาศระหว่างดวงดาว;
• ดาวเคราะห์;
• บรรยากาศ;
• จักรวาลโดยรวม

คุณสมบัติเด่นของก๊าซคือปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอในโครงผลึก เนื่องจากคุณสมบัติหลักทั้งหมดของสารเหล่านี้แสดงออกมา มีก๊าซเป็นจำนวนมากอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม เราจะพิจารณาสิ่งที่สำคัญที่สุดและเป็นอันดับสามในโลกของเรา - เป็นธรรมชาติ

องค์ประกอบก๊าซธรรมชาติ

หากเรากำหนดลักษณะองค์ประกอบเชิงคุณภาพของก๊าซธรรมชาติ เราต้องแยกความแตกต่างขององค์ประกอบสองกลุ่มทันที: อินทรีย์และอนินทรีย์ เนื่องจากถึงแม้จะเชื่อกันโดยทั่วไปว่าประกอบด้วยมีเทน แต่ก็ไม่เป็นความจริงทั้งหมด

วัตถุดิบออร์แกนิคได้แก่:

• มีเทน - CH₄;
• โพรเพน - C₃H₈;
• butane - С₄Н₁₀;
• ethane - C₂N₄;
• หนักกว่าไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนมากกว่า 5 อะตอม

ส่วนประกอบอนินทรีย์รวมถึงสารประกอบต่อไปนี้:

• ไฮโดรเจน (ในปริมาณน้อย) - H₂;
• คาร์บอนไดออกไซด์ - CO₂;
• ฮีเลียม - ไม่;
• ไนโตรเจน - N₂;
• ไฮโดรเจนซัลไฟด์ - H₂S.

สิ่งที่จะเป็นองค์ประกอบของส่วนผสมเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับแหล่งที่มานั่นคือเงินฝาก เหตุผลเดียวกันนี้อธิบายคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีต่างๆ ของก๊าซธรรมชาติ อย่างไรก็ตามมีการขุดใด ๆ และแต่ละรายการก็มีค่าเช่นกัน เพียงแต่บางชนิดใช้เป็นเชื้อเพลิง และอิ่มตัวด้วยสิ่งเจือปนจากต่างประเทศก็มีไขมันมากเกินไปที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบ

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของก๊าซธรรมชาติ

หากต้องการระบุพารามิเตอร์ดังกล่าว คุณควรรู้ว่าองค์ประกอบของส่วนผสมก๊าซคืออะไร ท้ายที่สุดถ้ามันถูกครอบงำโดยก๊าซมีเทน (มากถึง 97%) ก็สามารถให้คุณสมบัติได้โดยเน้นที่มัน

หากมีส่วนประกอบอนินทรีย์หรือไฮโดรคาร์บอนหนักมากเกินไป (มากถึงหลายเปอร์เซ็นต์) แสดงว่าคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของก๊าซธรรมชาติเปลี่ยนแปลงอย่างมาก

ดังนั้น สามารถระบุขีดจำกัดทางกายภาพโดยประมาณเท่านั้น

1. อุณหภูมิจุดติดไฟอัตโนมัติ - 650-700⁰C.
2. เลขออกเทน - 120-130.
3. ไม่มีสี รส หรือกลิ่น
4. เบากว่าอากาศเกือบ 2 เท่า เข้มข้นง่ายในชั้นบนของห้อง
5. ความหนาแน่นอยู่ในสถานะปกติ (แก๊ส) - 0, 68-0,85 กก./ม.³.
6. ภายใต้สภาวะมาตรฐาน ให้อยู่ในสถานะรวมของก๊าซเสมอ
7. เมื่อผสมกับอากาศในปริมาณ 5-15% จะระเบิดได้
8. ความร้อนจากการเผาไหม้ประมาณ 46 MJ/m³.

นอกจากนี้ ควรสังเกตด้านเคมีของพารามิเตอร์ก๊าซธรรมชาติด้วย

1. เป็นสารไวไฟสูง สามารถติดไฟได้เองโดยมีและไม่มีประกายไฟที่อุณหภูมิที่กำหนด
2. เนื่องจากองค์ประกอบหลักคือมีเธน จึงมีคุณสมบัติทางเคมีทั้งหมด
3. เข้าสู่การทดแทน, ดีไฮโดรจีเนชัน, ไพโรไลซิส, ปฏิกิริยาการหักเหของแสง
4. บีบอัดและทำให้เหลวที่อุณหภูมิต่ำและแรงดันสูง

เห็นได้ชัดว่าคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของก๊าซธรรมชาติเป็นตัวกำหนดการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรม

คุณสมบัติพิเศษของก๊าซธรรมชาติ

คุณสมบัติพิเศษของสารประกอบที่เป็นปัญหาคือความสามารถในการสร้างแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรต กล่าวคือ อยู่ในสถานะของแข็ง โครงสร้างเหล่านี้แสดงปริมาตรของก๊าซธรรมชาติที่ดูดซับโดยโมเลกุลของน้ำก่อตัวในอัตราส่วน 1/220 ดังนั้นเงินฝากดังกล่าวจึงเป็นหินที่อุดมสมบูรณ์มาก สถานที่ที่มีสมาธิในธรรมชาติ:

• ใต้ท้องทะเลลึก;
• การสะสมของดินเยือกแข็ง

สภาพความเป็นอยู่ - แรงดันอุทกพลศาสตร์และอุณหภูมิต่ำ

ทุ่งก๊าซธรรมชาติ

ถ้าพูดถึงเนื้อหาที่เป็นธรรมชาติก๊าซในธรรมชาติสามารถระบุสถานที่ที่มีความเข้มข้นหลักได้:

1. นี่คือหินตะกอน แร่ธาตุที่ก่อตัวขึ้นเป็นเวลาหลายพันปีโดยการสลายตัวของอินทรียวัตถุแบบไม่ใช้ออกซิเจนในชั้นลึกของเปลือกโลก
2. ละลายในน้ำบาดาล
3. รวมในน้ำมัน ขึ้นรูปน้ำมันและปิดฝาแก๊ส
4. เกิดขึ้นในรูปของก๊าซไฮเดรตในชั้นของก้นทะเลและจุดเหนือสุด

ถ้าเราหมายถึงการกระจายแหล่งก๊าซตามอาณาเขต ผู้นำคือประเทศต่อไปนี้:

• รัสเซีย.
• ประเทศในอ่าว
• สหรัฐอเมริกา
• แคนาดา
• อิหร่าน
• คาซัคสถาน
• อาเซอร์ไบจาน
• อุซเบกิสถาน
• นอร์เวย์
• เติร์กเมนิสถาน
• เนเธอร์แลนด์

การผลิตในโลกปีละประมาณ 3643 พันล้าน m³ ต่อปี ในจำนวนนี้ มีเพียงรัสเซียเท่านั้นที่มีมูลค่า 673.46 พันล้าน m³.

อุณหภูมิของก๊าซธรรมชาติที่เผาไหม้คือ 650 ⁰C. นั่นคือนี่คือตัวบ่งชี้ที่สามารถติดไฟได้เอง ในกรณีนี้ พลังงานความร้อนจะถูกปล่อยออกมามากกว่าระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทอื่น โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้ไม่สามารถแต่ส่งผลกระทบต่อพื้นที่ของการใช้สารนี้

นั่นคือสาเหตุที่หลายประเทศที่ไม่มีก๊าซธรรมชาติสำรองถูกบังคับให้นำเข้าจากรัฐอื่น การขนส่งสามารถทำได้หลายวิธี:

• ผ่านท่อในสถานะก๊าซ
• ในถังริมทะเล - ในรูปของเหลว;
• ในรถถังรถไฟ - เหลว

แต่ละเส้นทางมีทั้งข้อดีและข้อเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวเลือกทางทะเลและทางรถไฟนั้นปลอดภัยกว่า เนื่องจากกิจกรรมทางเคมีของก๊าซเหลวในถังแช่เย็นนั้นต่ำกว่าสถานะก๊าซมาก ไปป์ไลน์จะเพิ่มระยะการส่งและปริมาตร นอกจากนี้ วิธีนี้ยังใช้งานได้ในเชิงเศรษฐกิจ

มีเทนในก๊าซธรรมชาติ

ก๊าซมีเทนเป็นส่วนประกอบหลักของวัตถุดิบธรรมชาติ เนื้อหามีตั้งแต่ 70-98% ด้วยตัวมันเอง นี่เป็นก๊าซที่พบมากเป็นอันดับสามของโลก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของน้ำมัน อวกาศระหว่างดวงดาว และชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่น

จากมุมมองของเคมี ก๊าซมีเทนเป็นไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวที่เป็นของสารประกอบอะลิฟาติกอิ่มตัวจำนวนหนึ่ง ตัวแทนแรกของอัลเคนหรือพาราฟิน กิจกรรมทางเคมีอยู่ในระดับต่ำค่อนข้างสงบ ปฏิกิริยา:

• เปลี่ยน;
• เกิดออกซิเดชันสมบูรณ์;
• conversion

ไหม้ด้วยเปลวไฟไร้สีไม่มีสีไม่มีกลิ่น

ประเภทของก๊าซธรรมชาติ

สารที่เป็นปัญหามีอยู่สามประเภท

1. ก๊าซธรรมชาติแห้งเป็นก๊าซมีเทนมากกว่า 97% นั่นคือเนื้อหาของสิ่งเจือปน รวมทั้งไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ นั้นต่ำมาก
2. แก๊สกระป๋อง. นี่คือชื่อของส่วนผสมที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนหนักจำนวนเล็กน้อย
3. ก๊าซธรรมชาติชนิดหนาเป็นก๊าซที่อุดมไปด้วยไฮโดรคาร์บอนหนักและส่วนประกอบอนินทรีย์ (ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ฮีเลียม อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์)

แนวคิดดังกล่าวเป็นค่าสัมประสิทธิ์ความแห้งของก๊าซ ช่วยให้คุณประเมินคุณภาพของวัตถุดิบที่จะผลิตผลิตภัณฑ์ในอนาคตได้ ท้ายที่สุดแล้วก๊าซธรรมชาติเป็นเพียงฐานเท่านั้น อุตสาหกรรมที่แตกต่างกันต้องการผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นพวกเขาจึงได้รับการประมวลผลอย่างพิถีพิถันและกลั่นกรองให้ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะ

คุณภาพสินค้า

คุณภาพของก๊าซธรรมชาติขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโดยตรง หากมีเธนครอบงำ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจะเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่ดีที่สุด ถ้าส่วนใหญ่อยู่ในองค์ประกอบของไขมันไฮโดรคาร์บอนแล้วสำหรับอุตสาหกรรมเคมีวัตถุดิบดังกล่าวจะเหมาะสมที่สุด

ในการจัดหาก๊าซธรรมชาติที่มีคุณภาพเหมาะสม มีโรงงานเคมีพิเศษที่ผ่านการทำความสะอาดและแปรรูปอย่างละเอียดก่อนที่จะส่งไปยังจุดหมายปลายทางต่อไป วิธีการทำงานจะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานของผลิตภัณฑ์

เช่น หากใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในบ้าน ก็จะมีการเติมกลิ่นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Mercaptans สิ่งนี้ทำเพื่อให้ก๊าซเริ่มมีกลิ่นเพราะจะตรวจจับได้ง่ายในกรณีที่มีการรั่วไหล Mercaptans ทั้งหมดมีกลิ่นแรง

การใช้ก๊าซธรรมชาติ

การใช้ก๊าซธรรมชาติของหลายอุตสาหกรรมอุตสาหกรรมและสิ่งอำนวยความสะดวก ตัวอย่างเช่น:

• CHP.
• ห้องหม้อไอน้ำ
• เครื่องยนต์แก๊ส
• การผลิตเคมี (การผลิตพลาสติกและวัสดุอื่นๆ)
• น้ำมันรถ
• เครื่องทำความร้อนที่อยู่อาศัย
• ทำอาหาร.

นั่นเป็นสาเหตุที่การผลิตวัตถุดิบของโลกมีสูงมาก และการนำเข้าและส่งออกมีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์

สิ่งแวดล้อม

ในเรื่องความสะอาดของธรรมชาติ ไม่มีแหล่งเชื้อเพลิงใดที่ดีไปกว่าก๊าซธรรมชาติ องค์กรด้านสิ่งแวดล้อมรับรองการใช้งานอย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติทำให้เกิดการสะสมของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาอย่างใดอย่างหนึ่ง - คาร์บอนไดออกไซด์

และเนื่องจากเป็นก๊าซเรือนกระจก การสะสมจึงเป็นอันตรายต่อโลกมาก ดังนั้นจึงมีการดำเนินการหลายงาน มีการพัฒนาโครงการเพื่อปกป้องสถานะทางนิเวศวิทยาของโลกจากภาวะเรือนกระจกที่กำลังจะเกิดขึ้น