높은 에너지 효율과 환경 친 화성으로 인해 천연 가스는 석유와 함께 가장 중요합니다. 연료로 널리 사용되며 화학 산업의 귀중한 원료로도 사용됩니다.
가스의 사용은 일상적이고 습관적이지만, 여전히 구성 및 다소 위험한 물질로 남아 있습니다. 가스 장치의 버너에 들어가는 것은 길고 어려운 길입니다.
이 기사에서는 천연 가연성 가스와 관련된 주요 문제를 분석합니다. 성분 및 특성에 대해 이야기하고 가스 생산, 운송 및 처리 단계, 범위를 설명합니다. 탄화수소 매장량, 흥미로운 사실 및 가설의 기원에 대한 현재 아이디어를 고려하십시오.
천연 가연성 가스 란?
가스는 공극에 지하에 있으며 거기에서 쉽게 추출되어 우물을 뚫기에 충분하다고 믿어집니다. 그러나 실제로는 모든 것이 훨씬 더 복잡합니다. 가스는 다공성 암석 안에 위치 할 수 있고 물, 액체 탄화수소 및 오일에 용해 될 수 있습니다.
왜 이런 일이 발생하는지 이해하려면 "가스"라는 단어가 그리스어 "혼돈", 이것은 물질의 행동 원리를 반영합니다. 기체 상태에서 분자는 무작위로 움직이며 가능한 전체 부피를 균일하게 채 웁니다. 이로 인해 더 조밀 한 액체 및 미네랄을 포함한 다른 물질에 침투하여 용해 할 수 있습니다. 고압 및 온도는 확산 과정을 크게 향상시킵니다. 종종 천연 가스가 장에 포함되는 것은 "칵테일"의 형태입니다.
그러나 먼저 가스가 무엇인지, 그것이 무엇인지에 대해 이야기합시다-천연 가연성 가스의 화학적 조성과 물리적 특성을 고려하십시오.
화학적 특징
"천연"이라고 불리는 장에서 추출 된 가스는 다양한 가스의 혼합물입니다.
구성에서는 세 가지 구성 요소 그룹으로 나뉩니다.
- 타기 쉬운-탄화수소;
- 불연성 (밸러스트)-질소, 이산화탄소, 산소, 헬륨, 수증기;
- 해로운 불순물 -황화수소 및 머 캅탄.
제 1 그룹 및 주요 그룹은 탄소수 1 내지 5의 메탄 탄화수소 (상 동체) 세트이다. 혼합물에서 가장 큰 백분율은 하나의 탄소 원자를 갖는 메탄 (70 내지 98 %)이다. 다른 가스 (에탄, 프로판, 부탄, 펜탄)의 함량은 단위에서 10 분의 1의 범위입니다.
현장에서 생산 된 가스는 고농도의 메탄이 특징입니다. 기름에서 추출 된 메탄의 비율은 30-60 %, 동족체는 10-20 %로 훨씬 낮습니다.
탄화수소 이외에, 불연성 물질이 황화수소, 질소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 등 소량의 혼합물로 존재할 수 있습니다. 그러나, 현장에 따라 탄화수소의 비율과 다른 가스의 조성이 크게 변동될 수 있습니다.
가스의 물리적 특성
메탄 CH의 물리적 특성에 따라4 무색 및 무취매우 가연성. 공기 중 4.5 % 이상 농도에서- 폭발물. 냄새가 결여 된이 특성은 큰 위협과 문제를 야기합니다. 특히 광산에서는 메탄이 석탄에 흡수되기 때문에
우리는이 물질에서 가정 조건에서 가스 폭발의 원인에 대해 썼습니다.
가스의 냄새를 유발하기 위해 누출을 감지하기 위해 운송 전에 불쾌한 냄새가 나는 특수 물질 인 냄새가 첨가됩니다.가장 흔히 이들은 황 함유 화합물-에탄 티올 또는 에틸 머 캅탄입니다. 불순물 분율은 가스 농도 1 %에서 누출이 눈에 띄도록 선택됩니다.
청색 연료의 주요 장점은 높은 비열 (39 MJ / kg)입니다. 이 경우 물과 이산화탄소와 같은 무해한 물질이 방출됩니다. 이것은 일상 생활에서 메탄을 사용할 수있게하는 중요한 요소이기도합니다.
지구의 창자에서 가스가 어디에서 나오는가?
사람들은 200 년 전에 가스를 사용하는 법을 배웠지 만, 지금까지 지구의 창자에서 가스가 나오는 곳에 대한 합의는 없습니다.
원산지 기본 이론
그 기원에 대한 두 가지 주요 이론이 있습니다.
- 광물, 지구의 더 깊고 밀도가 높은 층에서 탄화수소를 탈기하고 더 적은 압력으로 지역으로 올리는 과정에 의한 가스 형성을 설명합니다.
- 유기 (생체)어떤 가스에 따르면 고압, 온도 및 공기 부족 조건에서 살아있는 유기체의 잔류 물을 분해 한 생성물입니다.
현장에서, 가스는 별도의 클러스터, 가스 캡, 오일 또는 물 용액 또는 가스 수화물의 형태 일 수있다. 후자의 경우, 퇴적물은 기밀 한 점토층 사이의 다공성 암석에 위치합니다. 대부분의 경우 그러한 암석은 압축 된 사암, 탄산염, 석회암입니다.
기존 가스전의 비율은 0.8 %에 불과합니다. 1.4 %에서 1.9 % 사이의 깊은 석탄, 셰일 가스가 약간 높은 비율을 차지합니다. 가장 일반적인 유형의 침전물은 거의 동일한 비율 (각각 46.9 %)의 수용성 가스 및 수화물입니다.
가스는 기름보다 가볍고 물은 무겁기 때문에 저수지에서 화석의 위치는 항상 같습니다. 가스는 기름보다 높고 물은 아래에서 전체 기름과 가스 장을 지탱합니다.
저장소의 가스가 압력을 받고 있습니다. 예금이 깊을수록 더 높습니다. 평균적으로 10 미터마다 압력 증가는 0.1 MPa입니다. 비정상적으로 고압이 형성됩니다. 예를 들어, Urengoy 필드의 Achimov 퇴적물에서는 깊이가 3800 ~ 4500m 인 600 기압 이상에 도달합니다.
흥미로운 사실과 가설
얼마 전까지 만해도 세계 석유 및 가스 매장량은 XXI 세기 초에 이미 소진되어야한다고 믿어졌습니다. 예를 들어 권위있는 미국 지구 물리학 자 Hubbert는 1965 년에 이에 대해 썼습니다.
현재까지 많은 국가에서 가스 생산이 계속 증가하고 있습니다. 탄화수소 매장량이 소진되었다는 실제 징후는 없습니다.
지질 및 광물학 박사 V.V.에 따르면 Polevanova, 이러한 오해는 석유와 가스의 유기 기원 이론이 여전히 일반적으로 받아 들여지고 대부분의 과학자들의 마음을 소유한다는 사실에 기인합니다. 여전히 D.I. Mendeleev는 석유의 무기 깊은 기원에 대한 이론을 입증했으며, 이것은 Kudryavtsev와 V.R에 의해 입증되었습니다. 라린
그러나 많은 사실들이 탄화수소의 유기적 기원에 대해 말합니다.
다음은 그중 일부입니다.
- 유기 물질의 존재가 이론적으로는 불가능한 결정질 기초에서 최대 11km 깊이의 퇴적물이 발견됩니다.
- 유기 이론을 사용하면 탄화수소 매장량의 10 % 만 설명 할 수 있으며 나머지 90 %는 설명 할 수 없습니다.
- 2000 년에 토성 위성 타이탄의 거대한 탄화수소 자원에서 발견 된 Cassini 우주 탐사선은 지구보다 몇 배나 큰 호수 형태로 발견되었습니다.
초기 수 소화물 지구의 Larin에 의해 제시된 가설은 지구의 깊이에서 탄소와 수소의 반응 및 그에 따른 메탄의 탈기에 의한 탄화수소의 기원을 설명합니다.
그녀에 따르면 쥬라기 시대의 고대 매장물은 없다고한다. 모든 석유와 가스는 1 ~ 15,000 년 전에 형성 될 수있었습니다. 선발이 진행됨에 따라 오랜 개발 및 버려진 유전에서 관찰 된 바와 같이 매장량이 점차 보충 될 수있다.
광업 및 운송은 어떻습니까?
천연 가연성 가스 추출 과정은 우물 건설로 시작됩니다. 가스 함유 지층의 발생에 따라 깊이는 7km에이를 수 있습니다. 드릴링이 진행됨에 따라 파이프 (케이싱)가 우물로 내려갑니다. 파이프와 우물의 벽 사이의 공간을 통해 가스가 빠져 나가는 것을 막기 위해 그라우팅이 이루어집니다-틈새에 점토 또는 시멘트가 채워집니다.
시공이 끝나면 드릴링 리그가 제거되고 분수 피팅이 케이싱 헤드에 설치됩니다. 밸브와 밸브의 디자인으로 우물에서 가스를 선택하는 역할을합니다.
우물의 수는 상당히 클 수 있습니다.
분수 피팅에 여러 기능이 할당되어 있습니다.
전체 천연 가스 생산주기는 3 단계로 진행됩니다.
- 가스전 개발. 드릴링 결과 압력 차이가 발생합니다. 이로 인해 가스는 저장소를 통해 우물로 이동합니다.
- 가스정 운영. 이 단계에서 가스는 케이싱을 통과합니다.
- 운송을위한 수집 및 준비. 모든 분수 피팅의 가스는 가스 처리 플랜트의 특수 기술 단지에 공급됩니다. 그들은 탈수 된 가스로 유해한 불순물을 제거합니다.
소량의 황화수소, 수증기 또는 입자상 물질조차도 파이프 라인의 내부 표면에 빠른 부식, 수화물 형성 및 기계적 손상을 초래합니다.
운송을위한 최종 준비는 본사에서 이루어집니다. 여기에는 후 처리 및 탄화수소 응축수 제거, 가스를 냉각시켜 부피를 줄입니다.
장거리 가스 수송의 주요 유형은 주요 가스 파이프 라인입니다. 파이프 라인 자체에서 지하 저장 시설에 이르는 복잡한 엔지니어링 구조의 시스템입니다.
고속도로의 마지막 지점에는 가스 분배 스테이션 (GDS)이 있습니다. 여기에서 먼지와 액체의 불순물로부터 마지막 청소가 이루어지고 압력이 소비자가 요구하는 수준으로 낮추고 안정화되고 가스 소비가 고려되고 냄새 제거제가 추가됩니다.
메탄 운송의 또 다른 일반적인 유형은 특수 선박-가스 운반선을 통한 해상 운송입니다.
거대한 구형 탱크는 가스 운반체가 다른 유형의 용기와 혼동되는 것을 허용하지 않습니다. 액체 메탄의 온도를 일정하게 유지하는 보온병입니다. -163 ° С
가스를 액체 상태로 전환하는 것은 특수 LNG 플랜트에서 수행됩니다. 이 공정은 두 단계로 진행됩니다. 먼저 메탄을 -50 ° C로 냉각 한 다음 -163 ° C로 냉각합니다. 동시에 볼륨이 600 배 줄어 듭니다.
처리 및 범위
천연 가스의 높은 가연성은 주요 응용 분야를 결정합니다. 그것은 공장, 공장, 화력 발전소, 보일러 하우스, 기관, 주거용 건물, 농업 시설 및 기타 여러 곳에서 연료 형태로 사용됩니다. 가정에서의 가스 사용 규칙을 숙지하는 것이 좋습니다.
석유 생산 및 정제에는 항상 관련 가스가 배출됩니다. 경우에 따라 그 부피는 인상적이며 원유 입방 미터 당 최대 300 입방 미터가 될 수 있습니다.
그러나 천연 연관 가스가 사용되지 않고 발화되는 많은 분야가있다. 예를 들어, 러시아 전역에서 유용한 원료의 최대 25 %가 손실됩니다.
관련 가스의 일부는 가스 처리 설비로 공급됩니다. 그로부터 정제 된 건조 가스가 얻어지며 가열에 사용됩니다. 또 다른 귀중한 성분은 경질 탄화수소의 혼합물입니다.
다이어그램은 생산 된 가스를 처리하는 과정의 일반적인 그림을 보여줍니다. 현대 화학 산업의 최종 제품의 역할은 과대 평가하기 어렵습니다
그런 다음 특수 설치에서 분수로 나뉩니다.결과는 프로판, 부탄, 이소 부탄, 펜탄과 같은 탄화수소이다. 부피, 운송 및 보관이 용이하도록 액화됩니다.
자동차를 가스로 전환하면 돈을 빨리 지불하고 실질적인 비용을 절감 할 수 있습니다. 주유소 네트워크의 확장은 HBO가있는 자동차의 함대 증가에 기여합니다. 운전자뿐만 아니라 유해한 배기 가스를들이 마실 필요가없는 보행자도 이깁니다.
프로판과 부탄은 병에 든 가스로 집을 난방하거나 자동차에 사용됩니다. 그러나 대부분 석유 화학 플랜트에서 추가 가공을 진행합니다.
고온 가열 (열분해)을 통해 모든 합성 물질의 주요 원료는 모노머 : 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔에서 얻을 수 있습니다. 촉매의 작용에 의해, 이들은 중합체로 결합된다. 결과물은 고무, PVC, 폴리에틸렌 및 기타 여러 재료와 같은 귀중한 재료를 생산합니다.
가스에 관한 다큐멘터리 영화에서 접근 가능하고 명확합니다.
이 교육용 영화는 주요 가스 운송에 전념합니다.
우리는 여전히 천연 가스에 대한 모든 것을 알지 못합니다. 그 기원은 여전히 많은 신비로 가득 차 있습니다. 파란 연료는 실제로 우리와 우리의 후손 모두에게 충분할 수없는 선물입니다.
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