Табиғи газдың физикалық және химиялық қасиеттері. Табиғи газды өндіру және пайдалану

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Заттың газ күйі қосылыстардың басқа жиынтық параметрлерімен салыстырғанда ең жиі кездеседі. Шынында да, бұл күйде:

• жұлдыз;
• жұлдызаралық кеңістік;
• планеталар;
• атмосфера;
• тұтас ғарыш.

Газдардың негізгі ерекшеленетін қасиеттері кристалдық тордағы әлсіз молекулааралық әрекеттесулер болып табылады, соның арқасында бұл заттардың барлық негізгі сипаттамалары көрінеді. Әрине, газдар көп. Дегенмен, біз планетамыздағы ең маңызды және үшінші кең тараған табиғи нәрсені қарастырамыз.

Табиғи газ құрамы

Табиғи газдың сапалық құрамын сипаттайтын болсақ, онда органикалық және бейорганикалық деген екі топтың құрамдастарын бірден ажырату керек. Өйткені, ол метаннан тұрады деп есептелсе де, бұл мүлдем дұрыс емес.

Органикалық ингредиенттерге мыналар кіреді:

• метан - CH₄;
• пропан - C₃H₈;
• бутан - С₄Н₁₀;
• этан - C₂N₄;
• ауыррақбес көміртегі атомынан көп көмірсутектер.

Бейорганикалық компоненттерге келесі қосылыстар кіреді:

• сутегі (аз мөлшерде) - H₂;
• көмірқышқыл газы - CO₂;
• гелий - Жоқ;
• азот - N₂;
• күкіртсутек - H₂S.

Нақты қоспаның құрамы қандай болады, қайнар көзге, яғни кен орнына байланысты. Дәл осындай себептер табиғи газдың әртүрлі физикалық және химиялық қасиеттерін түсіндіреді. Дегенмен, олардың кез келгені өндірілген және әрқайсысының құндылығы бар. Бұл жай ғана қандай да бір түрі отын ретінде пайдаланылады және шетелдік қоспалармен қаныққан тым майлы болып табылады қосылыстарды синтездеу үшін химия өнеркәсібінде пайдаланылады.

Табиғи газдың физикалық және химиялық қасиеттері

Мұндай параметрлерді дәл көрсету үшін газ қоспасының нақты құрамын білу керек. Өйткені, егер оның құрамында метан басым болса (97%-ға дейін), онда оған назар аудара отырып, сипаттамалар беруге болады.

Егер бейорганикалық компоненттер немесе ауыр көмірсутектер (бірнеше пайызға дейін) артық болса, онда табиғи газдың физикалық және химиялық қасиеттері күрт өзгереді.

Сондықтан тек шамамен физикалық шектерді көрсетуге болады.

1. Өздігінен тұтану температурасы - 650-700⁰C.
2. Октан саны - 120-130.
3. Түс, дәм немесе иіс жоқ.
4. Ауадан 2 есе дерлік жеңіл, бөлменің үстіңгі қабаттарында оңай шоғырланған.
5. Қалыпты күй (газ) түріндегі тығыздық - 0, 68-0,85 кг/м³.
6. Стандартты жағдайларда әрқашан газ тәрізді агрегат күйінде болыңыз.
7. 5-15% көлемінде ауамен араласқанда, ол жарылғыш болып табылады.
8. Жану жылуы шамамен 46 МДж/м³.

Сонымен қатар, табиғи газ параметрлерінің химиялық жағын да ескеру қажет.

1. Бұл тез тұтанғыш зат, белгілі бір температурада ұшқынмен және ұшқынсыз өздігінен тұтануға қабілетті.
2. Негізгі компонент метан болғандықтан, оның барлық химиялық қасиеттері бар.
3. Ауыстыру, дегидрлеу, пиролиз, сыну реакцияларына еніңіз.
4. Төмен температурада және жоғары қысымда сығымдайды және сұйылтады.

Табиғи газдың мұндай физикалық және химиялық қасиеттері оны өнеркәсіпте пайдаланудың кең ауқымын анықтайтыны анық.

Табиғи газдың ерекше қасиеті

Қарастырылып отырған қосылыстың ерекше қасиеті - газгидрат шөгінділерін түзу қабілеті, яғни қатты күйде болуы. Бұл құрылымдар қабат суының молекулалары 1/220 қатынасында жұтатын табиғи газдың көлемін көрсетеді. Сондықтан мұндай кен орындары өте бай жыныстар болып табылады. Табиғатта олардың шоғырланған жерлері:

• мұхиттардың терең түбі қабаттары;
• мәңгілік мұздың жинақталуы.

Бар жағдайлары - гидродинамикалық қысым және төмен температура.

Табиғи газ кен орындары

Табиғи мазмұнына тоқталсақТабиғаттағы газдың негізгі шоғырлану орындарын анықтауға болады:

1. Бұл шөгінді тау жынысы, жер қыртысының терең қабаттарындағы органикалық заттардың анаэробты ыдырауынан мыңдаған жылдар бойы қалыптасқан минерал.
2. Жер асты суларында еріген.
3. Мұнайдың құрамына кіреді, оның үстінде мұнай және газ қалпақшасын құрайды.
4. Теңіз түбінің қабаттарында және Қиыр Солтүстік нүктелерінде газ гидраттары түрінде кездеседі.

Егер газ кен орындарының аумақтық бөлінуін белгілейтін болсақ, онда келесі елдер көшбасшы болып табылады:

• Ресей.
• Шығанақ елдері.
• АҚШ.
• Канада.
• Иран.
• Қазақстан.
• Әзербайжан.
• Өзбекстан.
• Норвегия.
• Түркіменстан.
• Нидерланды.

Әлемдегі өндіріс жыл сайын шамамен 3643 млрд м³ жыл сайын. Оның ішінде 673,46 миллиард м³ тек Ресейдің үлесіне тиеді.

Табиғи газдың жанатын температурасы 650 ⁰C. Яғни, бұл өзін-өзі тұтану қабілеттілігінің көрсеткіші. Бұл жағдайда кез келген басқа отын түрін жағуға қарағанда жылу энергиясының көп мөлшері бөлінеді. Әрине, бұл заттың қолданылу аймағына әсер етпеуі мүмкін емес.

Сондықтан табиғи газ қоры жоқ көптеген елдер оны басқа мемлекеттерден импорттауға мәжбүр. Тасымалдау бірнеше жолмен жүзеге асырылады:

• газ күйіндегі құбыр арқылы;
• теңіздегі цистерналарда - сұйық күйде;
• дютеміржол цистерналары - сұйытылған.

Әр жолдың өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Атап айтқанда, теңіз және теміржол нұсқалары қауіпсіз, өйткені салқындатылған баллондардағы сұйытылған газдың химиялық белсенділігі газ тәрізді күйге қарағанда әлдеқайда төмен. Құбыр жіберу қашықтығын және оның көлемін арттырады, сонымен қатар бұл әдіс экономикалық тұрғыдан тиімді.

Табиғи газдағы метан

Метан газы табиғи қоспаның негізгі шикізат компоненті болып табылады. Оның мазмұны 70-98% аралығында. Өздігінен бұл мұнайдың, жұлдызаралық кеңістіктің және басқа планеталардың атмосферасының бөлігі болып табылатын планетадағы ең көп таралған үшінші газ.

Химия тұрғысынан метан газы қаныққан алифатты қосылыстар қатарына жататын қаныққан көмірсутек болып табылады. Алкандардың немесе парафиндердің ең алғашқы өкілі. Оның химиялық белсенділігі төмен, ол айтарлықтай тыныш. Реактивті:

• ауыстыру;
• толық тотығу;
• конверсиялар.

Түссіз, түтінбейтін жалынмен жанады, иісі жоқ.

Табиғи газ түрлері

Қарастырылып отырған заттың үш негізгі түрі бар.

1. Құрғақ табиғи газ – құрамында 97%-дан астам метан болатын газ. Яғни, басқа көмірсутектерді қоса алғанда, қоспалардың мөлшері өте төмен.
2. Арық газ. Бұл аздаған ауыр көмірсутектері бар қоспаның атауы.
3. Қалың табиғи газ – ауыр көмірсутектер мен бейорганикалық компоненттерге (азот, сутегі, гелий, аргон, көмірқышқыл газы, күкіртсутек) бай.

Газдың құрғау коэффициенті сияқты тұжырымдама болашақта өнім өндірілетін шикізаттың сапасын бағалауға мүмкіндік береді. Өйткені, табиғи газдың өзі база ғана. Әр түрлі салалар әртүрлі өнімдерді қажет етеді, сондықтан олар нақты талаптарға сай мұқият өңделеді және тазартылады.

Өнім сапасы

Табиғи газдың сапасы оның құрамына тікелей байланысты. Егер метан басым болса, онда мұндай өнім отынның ең жақсы көзі болады. Егер құрамында майлы көмірсутектердің көпшілігі болса, онда химия өнеркәсібі үшін мұндай шикізат ең қолайлы болып табылады.

Дұрыс сападағы табиғи газбен қамтамасыз ету үшін арнайы химиялық зауыттар бар, онда оны соңғы орынға әрі қарай жөнелту алдында мұқият тазарту және өңдеу жүргізіледі. Жұмыс әдістері өнімнің мақсатына байланысты болады.

Сонымен, мысалы, егер ол тұрмыстық мақсатта қолданылса, оған арнайы иістерді, атап айтқанда, меркаптандар қосылады. Бұл газдың иісін сезе бастауы үшін жасалады, өйткені ағып кету жағдайында оны анықтау оңай болады. Барлық меркаптандар күшті иіске ие.

Табиғи газды пайдалану

Өнеркәсіптің көптеген салаларының табиғи газды тұтынуыөнеркәсіп және құрылыстар. Мысалы:

• ТЭЦ.
• Қазандықтар.
• Газ қозғалтқыштары.
• Химиялық өндіріс (пластик және басқа материалдар өндірісі).
• Көліктерге арналған жанармай.
• Тұрғын үйді жылыту.
• Тағам пісіру.

Сондықтан әлемде бұл шикізаттың өндірісі соншалықты жоғары, ал импорт пен экспорт миллиардтаған долларға бағаланады.

Қоршаған орта

Табиғат тазалығы жағынан табиғи газдан артық отын көзі жоқ. Қоршаған ортаны қорғау ұйымдары оның қолданылуын толығымен мақұлдайды. Алайда соңғы жылдары табиғи газдың жануы реакция өнімдерінің бірі – көмірқышқыл газының жиналуына әкеледі.

Ал парниктік газдарға жататындықтан, оның жинақталуы планета үшін өте қауіпті. Сондықтан көптеген жұмыстар жүргізілуде, планетаның экологиялық жағдайын алдағы парниктік әсерден қорғау бойынша жобалар әзірленуде.