Բնական գազի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները. Բնական գազի արտադրություն և օգտագործում

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Նյութի գազային վիճակն առավել տարածված է միացությունների այլ ագրեգատային պարամետրերի համեմատ: Իրոք, այս վիճակում են՝

• աստղեր;
• միջաստղային տարածություն;
• մոլորակներ;
• մթնոլորտ;
• տիեզերքը որպես ամբողջություն.

Գազերի հիմնական տարբերակիչ հատկությունները բյուրեղային ցանցում թույլ միջմոլեկուլային փոխազդեցություններն են, որոնց շնորհիվ դրսևորվում են այդ նյութերի բոլոր հիմնական բնութագրերը։ Գազերը հաստատ շատ են։ Այնուամենայնիվ, մենք կդիտարկենք մեր մոլորակի ամենակարևոր և երրորդ ամենատարածվածը` բնականը:

Բնական գազի բաղադրություն

Եթե բնութագրում ենք բնական գազի որակական բաղադրությունը, ապա պետք է անհապաղ տարբերակել երկու խմբի բաղադրիչները՝ օրգանական և անօրգանական։ Քանի որ, թեև սովորաբար ենթադրվում է, որ այն բաղկացած է մեթանից, սա ամբողջովին ճիշտ չէ:

Օրգանական բաղադրիչները ներառում են՝

• մեթան - CH₄;
• պրոպան - C₃H₈;
• բութան - С₄Н₁₀;
• էթան - C₂N₄;
• ավելի ծանրածխաջրածիններ հինգից ավելի ածխածնի ատոմներով։

Անօրգանական բաղադրիչները ներառում են հետևյալ միացությունները՝

• ջրածին (փոքր քանակությամբ) - H₂;
• ածխածնի երկօքսիդ - CO₂;
• հելիում - Ոչ;
• ազոտ - N₂;
• ջրածնի սուլֆիդ - H₂S.

Ինչպիսին կլինի կոնկրետ խառնուրդի բաղադրությունը կախված է աղբյուրից, այսինքն՝ ավանդից: Նույն պատճառներով են բացատրվում բնական գազի տարբեր ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները։ Այնուամենայնիվ, դրանցից ցանկացածը ականապատված է, և յուրաքանչյուրն ունի նաև արժեք: Պարզապես մի տեսակ օգտագործվում է որպես վառելիք, իսկ օտար կեղտերով հագեցած չափազանց ճարպային է, որն օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ միացությունների սինթեզի համար։

Բնական գազի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները

Նման պարամետրերը ճշգրիտ նշելու համար դուք պետք է իմանաք, թե կոնկրետ ինչ բաղադրություն ունի գազային խառնուրդը: Ի վերջո, եթե դրա վրա գերակշռում է մեթանը (մինչև 97%), ապա բնութագրերը կարելի է տալ՝ կենտրոնանալով դրա վրա։

Եթե կա անօրգանական բաղադրիչների կամ ծանր ածխաջրածինների ավելցուկ (մինչև մի քանի տոկոս), ապա բնական գազի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները կտրուկ փոխվում են։

Հետևաբար, կարելի է նշել միայն մոտավոր ֆիզիկական սահմաններ:

1. Ավտոբռնկման ջերմաստիճան - 650-700⁰C.
2. Օկտանային թիվ - 120-130.
3. Չունի գույն, համ և հոտ:
4. Օդից թեթև է գրեթե 2 անգամ, հեշտությամբ կենտրոնանում է սենյակի վերին շերտերում։
5. Խտությունը նորմալ վիճակի տեսքով (գազ) - 0, 68-0,85 կգ/մ³.
6. Ստանդարտ պայմաններում միշտ եղեք գազային ագրեգատ վիճակում:
7. Օդի հետ 5-15% ծավալներով խառնելիս պայթուցիկ է։
8. Այրման ջերմությունը մոտ 46 ՄՋ/մ է³.

Բացի այդ, պետք է նշել նաև բնական գազի պարամետրերի քիմիական կողմը։

1. Դա խիստ դյուրավառ նյութ է, որը կարող է ինքնաբռնկվել որոշակի ջերմաստիճանում կայծով և առանց կայծի:
2. Քանի որ հիմնական բաղադրիչը մեթանն է, այն ունի իր բոլոր քիմիական հատկությունները:
3. Մուտքագրեք փոխարինման, ջրազրկման, պիրոլիզի, բեկման ռեակցիաներ:
4. Սեղմվում և հեղուկացվում է ցածր ջերմաստիճաններում և բարձր ճնշումներում:

Ակնհայտ է, որ բնական գազի նման ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները որոշում են արդյունաբերության մեջ դրա օգտագործման լայն շրջանակը:

Բնական գազի հատուկ հատկություն

Քննարկվող միացության հատուկ հատկությունը գազի հիդրատային նստվածքներ առաջացնելու, այսինքն՝ պինդ վիճակում գտնվելու կարողությունն է։ Այս կառույցները ներկայացնում են ձևավորման ջրի մոլեկուլների կողմից կլանված բնական գազի ծավալները 1/220 հարաբերակցությամբ: Հետեւաբար, նման հանքավայրերը չափազանց հարուստ ապարներ են: Բնության մեջ դրանց կենտրոնացման վայրերը՝

• օվկիանոսների խոր հատակային շերտեր;
• մշտական սառույցի կուտակումներ.

Գոյության պայմաններ՝ հիդրոդինամիկ ճնշում և ցածր ջերմաստիճան։

Բնական գազի հանքեր

Եթե խոսենք բնականի բովանդակության մասինգազ բնության մեջ, հնարավոր է առանձնացնել կենտրոնացման հիմնական վայրերը՝

1. Սա նստվածքային ապար է, հանքանյութ, որը ձևավորվել է հազարամյակների ընթացքում երկրակեղևի խորը շերտերում օրգանական նյութերի անաէրոբ քայքայման հետևանքով:
2. լուծված է ստորերկրյա ջրերում.
3. Ներառված է յուղի մեջ՝ դրա վրա ձևավորելով նավթի և գազի գլխարկ:
4. Առաջանում է գազային հիդրատների տեսքով ծովի հատակի շերտերում և Հեռավոր հյուսիսի կետերում:

Եթե նշանակենք գազի հանքավայրերի բաշխումը տարածքային առումով, ապա առաջատարները հետևյալ երկրներն են.

• Ռուսաստան.
• Ծոցի երկրներ.
• ԱՄՆ.
• Կանադա.
• Իրան.
• Ղազախստան.
• Ադրբեջան.
• Ուզբեկստան.
• Նորվեգիա.
• Թուրքմենստան.
• Նիդեռլանդներ.

Արդյունքն աշխարհում տարեկան կազմում է մոտ 3643 միլիարդ մ³ տարեկան: Դրանցից միայն Ռուսաստանին է բաժին ընկնում 673,46 մլրդ մ³.

Բնական գազի ջերմաստիճանը, որում այն այրվում է, 650 ⁰C է: Այսինքն՝ սա այն ցուցանիշն է, որով այն ունակ է ինքնաբռնկվել։ Այս դեպքում ավելի մեծ քանակությամբ ջերմային էներգիա է արտազատվում, քան ցանկացած այլ տեսակի վառելիքի այրման ժամանակ։ Բնականաբար, դա չէր կարող չազդել այս նյութի օգտագործման ոլորտների վրա։

Այդ պատճառով շատ երկրներ, որոնք չունեն բնական գազի պաշարներ, ստիպված են այն ներմուծել այլ պետություններից։ Փոխադրումն իրականացվում է մի քանի եղանակով՝

• գազատարով գազային վիճակում;
• ծովային տանկերում - հեղուկ տեսքով;
• մմերկաթուղային բաք վագոններ՝ հեղուկացված։

Յուրաքանչյուր ճանապարհ ունի իր առավելություններն ու թերությունները: Մասնավորապես, ծովային և երկաթուղային տարբերակներն ավելի անվտանգ են, քանի որ սառնարանային բալոններում հեղուկ գազի քիմիական ակտիվությունը շատ ավելի ցածր է, քան գազային վիճակում: Խողովակաշարը մեծացնում է փոխանցման հեռավորությունը և դրա ծավալները, բացի այդ, այս մեթոդը տնտեսապես կենսունակ է։

Մեթան բնական գազում

Մեթան գազը բնական խառնուրդի հիմնական հումքային բաղադրիչն է։ Դրա պարունակությունը տատանվում է 70-98%-ի սահմաններում։ Ինքնին սա մոլորակի երրորդ ամենատարածված գազն է, որը նավթի, միջաստղային տարածության և այլ մոլորակների մթնոլորտի մի մասն է։

Քիմիայի տեսակետից մեթան գազը հագեցած ածխաջրածին է, որը պատկանում է մի շարք հագեցած ալիֆատիկ միացությունների։ Ալկանների կամ պարաֆինների հենց առաջին ներկայացուցիչը։ Նրա քիմիական ակտիվությունը ցածր է, բավականին հանգիստ է։ Ռեակտիվ՝

• փոխարինում;
• ամբողջական օքսիդացում;
• փոխակերպումներ.

Այրվում է անգույն չծխող բոցով, հոտ չունի։

Բնական գազի տեսակներ

Այս նյութի երեք հիմնական տեսակ կա:

1. Չոր բնական գազն այն գազն է, որի մեջ առկա է մեթանի ավելի քան 97%-ը: Այսինքն՝ կեղտերի, այդ թվում՝ այլ ածխաջրածինների պարունակությունը չափազանց ցածր է։
2. Մաքուր գազ. Սա մի խառնուրդի անունն է, որը պարունակում է փոքր քանակությամբ ծանր ածխաջրածիններ։
3. Հաստ բնական գազն այն է, որը հարուստ է ծանր ածխաջրածիններով և անօրգանական բաղադրիչներով (ազոտ, ջրածին, հելիում, արգոն, ածխածնի երկօքսիդ, ջրածնի սուլֆիդ):

Այնպիսի հայեցակարգը, ինչպիսին է գազի չորության գործակիցը, թույլ է տալիս գնահատել հումքի որակը, որից արտադրանքը կարտադրվի ապագայում: Չէ՞ որ բնական գազն ինքնին միայն հիմք է։ Տարբեր արդյունաբերություններ պահանջում են տարբեր ապրանքներ, ուստի դրանք մանրակրկիտ մշակվում և զտվում են հատուկ պահանջներին համապատասխանելու համար:

Ապրանքի որակ

Բնական գազի որակն ուղղակիորեն կախված է բաղադրությունից. Եթե գերակշռում է մեթանը, ապա այդպիսի արտադրանքը կլինի վառելիքի լավագույն աղբյուրը։ Եթե ամենից շատ ճարպային ածխաջրածինների բաղադրության մեջ, ապա քիմիական արդյունաբերության համար նման հումքներն ամենահարմարն են։

Բնական գազը ճիշտ որակի մատակարարելու համար կան հատուկ քիմիական գործարաններ, որտեղ այն ենթարկվում է մանրակրկիտ մաքրման և վերամշակման՝ մինչև հետագա առաքումը վերջնական նպատակակետ: Աշխատանքային մեթոդները կախված կլինեն արտադրանքի նպատակային օգտագործումից:

Այսպիսով, օրինակ, եթե այն օգտագործվում է կենցաղային նպատակներով, ապա դրան ավելացվում են հատուկ հոտավետ նյութեր, մասնավորապես՝ մերկապտաններ։ Դա արվում է, որպեսզի գազը սկսի հոտ քաշել, քանի որ այդ դեպքում արտահոսքի դեպքում այն հեշտ կլինի հայտնաբերել։ Բոլոր մերկապտաններն ունեն ուժեղ հոտ։

Բնական գազի օգտագործում

Բնական գազի սպառումը բազմաթիվ ոլորտների կողմիցարդյունաբերություն և օբյեկտներ։ Օրինակ՝

• CHP.
• Կաթսայատուն.
• Գազային շարժիչներ.
• Քիմիական արտադրություն (պլաստմասսաների և այլ նյութերի արտադրություն).
• Վառելիք մեքենաների համար.
• Բնակելի ջեռուցում.
• Խոհարարական սնունդ.

Ահա թե ինչու այս հումքի համաշխարհային արտադրությունն այդքան բարձր է, իսկ ներմուծումն ու արտահանումը գնահատվում են միլիարդավոր դոլարներ։

Բնապահպանական

Բնության մաքրության առումով բնական գազից լավ վառելիքի աղբյուր չկա։ Բնապահպանական կազմակերպությունները լիովին հավանություն են տալիս դրա կիրառմանը: Սակայն վերջին տարիներին բնական գազի այրումը հանգեցնում է ռեակցիայի արգասիքներից մեկի՝ ածխածնի երկօքսիդի կուտակմանը։

Եվ քանի որ այն պատկանում է ջերմոցային գազերին, դրա կուտակումները շատ վտանգավոր են մոլորակի համար։ Հետևաբար, իրականացվում են բազմաթիվ աշխատանքներ, մշակվում են նախագծեր՝ մոլորակի էկոլոգիական վիճակը մոտալուտ ջերմոցային էֆեկտից պաշտպանելու համար։