Физико-химические свойства природного газа: спг

    4
    0

    Технологический процесс добычи природного газа

    Основное оборудование для добычи природного газа – это буровой станок. Он представляет собой долото, подвешенное на канате, который то опускали, то поднимали благодаря вороту. Их называли ударно-канатными машинами. Но сейчас такие машины уже практически не используются: они медленно пробивают отверстие в камне, при этом много энергии расходуется впустую.

    Более выгодный и быстрый другой метод бурения — роторный, при нем скважина высверливается. К специальной ажурной четырехногой вышке из металла высотой 20-30 метров подвешена стальная толстая труба. Она вращается с помощью ротора. На нижнем конце этой трубы находится бур. Постепенно, по мере увеличения глубины скважины, трубу удлиняют. Для того чтобы разрушенная порода не забивала скважину, то в нее через трубу с помощью насоса нагнетают специальный глинистый раствор. И этот раствор промывает скважину, удаляет из нее вверх по щели между стенами и трубой скважины разрушенные песчаник, глину, известняк. Плотная жидкость одновременно поддерживает стенки скважины, и не дает им обрушиться.

    Но у роторного бурения есть свои минусы. Чем глубже будет скважина, тем труднее работать двигателю ротора, и тем медленнее будет происходить бурение. Но со временем та вода, которая лишь вымывала разрушенную породу из скважины, начала и вращать бур. Сейчас до того как достигается дно скважины, этот глинистый раствор вращает турбину, которая прикреплена к буровому оборудованию.

    Этот инструмент назвали турбобуром, усовершенствовали, и сейчас опускают в скважину несколько турбин, которые насажены на один общий вал. Природный газ на поверхность земли поднимается благодаря естественной энергии — стремления в зону с самым меньшим давлением. Так как газ, который получен из скважины, имеет большое количество примесей, то сначала он отправляется на обработку. Возле некоторых месторождений сооружаются установки комплексной подготовки газа, и тогда газ из скважин сразу же отправляется на газоперерабатывающий завод.

    Бурение – это основная работа при добыче газа. Газ не требует отделения от окружающего массива взрывчаткой или машинами, не требует поднятия на поверхность земли в вагонетках или конвейером.

    Кроме бурения скважин, газ можно получить и методом добычи «вслепую». Газ заключен в очень мелкие поры, ими обладают некоторые горные породы. Природный газ находится на глубине от 1000 метров до нескольких километров. После того, как проведены геологоразведочные работы, когда известно, где расположены залежи, начинается процесс добычи газа, извлечение его из недр, сбор и подготовка к транспортировке.

    Транспортировка природного газа на нефтеперерабатывающие заводы и электростанции осуществляется по автомобильным и железным дорогам, газ перевозят в танкерах или в цистернах. Но часто газ можно подавать по трубам на любые расстояния. Газопроводы, представляющие собой магистрали из стальных труб, которые уложены не очень глубоко в земле, могут протягиваться на тысячи километров.

    Что такое природный газ, каков его состав и как его добывают?

    Природный газ — газообразные углеводороды, образующиеся в недрах земли. Его относят к полезным ископаемым, а составляющие используются в качестве топлива.

    Свойства и состав природного газа

    Классификация природных газов

    Существует всего 3 группы:

    • Первая из них — почти исключающие содержание углеводородов с более чем двумя углеродными соединениями, так называемые сухие газы, получаемые исключительно в месторождениях, предназначенных только для добычи газов.
    • Вторая — газы, добываемые одновременно с первичным сырьем. Это сухой, сжиженный газы и газовый бензин, смешанные между собой.
    • К третьей группе относятся газы, состоящие из сухого газа и значительного объема тяжелых углеводородов, из коих выделяют бензиновые, лигроиновые и керосиновые. К тому же в составе присутствует незначительное количество других веществ. Добываются эти вещества из газоконденсатных месторождений.

    Свойства составляющих веществ

    Четыре первых члена гомологического ряда при обычных условиях — горючие газы, не обладающие цветом и запахом, взрывоопасны и горючи:

    Метан может находиться в твердом агрегатном состоянии в виде газовых гидратов.

    Его используют в качестве промышленного топлива и сырья. Метан применяют для получения ряда важных продуктов — водорода, фреонов, муравьиной кислоты, нитрометана и многих других веществ. С помощью для производства метилхлорида и его гомологичных соединений, метан подвергают хлорированию. При незаконченном сгорании метана получается мелкодисперсный углерод:

    Cp + O2 = C + 2h3O

    Формальдегид появляется посредством протекания реакции окисления, а при реакции с серой — сероуглерод.

    Cp + h3O —> CO+ 3h3

    Используемого для связки углеводородов, спиртов, альдегидов и других веществ. Метан активно используют в качестве горючего для транспортных средств.

    Углеводород предельного ряда С2Н6 — это бесцветное вещество в газообразном состоянии, слабо освещающее при горении. Растворяется в спирте в отношении 3:2, как говорится, «подобное в подобном», но почти нерастворим в воде. При температуре свыше 600° С, в отсутствие ускорителя реакции этан разлагается на этилен и водород:

    Cp + h3O —> CO+ 3h3

    Этан не используют топливной промышленности, основная цель его использования в промышленности — получение этилена.

    Этот газ плохо растворяется водой и является широко используемым видом топлива. Он производит много тепла при сгорании, практичен в использовании. Пропан — побочный продукт процесса kracking в нефтепромышленности.

    Имеет малую токсичность,специфический запах, обладает одурманивающими свойствами, вдыхание бутана вызывает асфиксию и сердечную аритмию, негативно влияет на нервную систему. Появляется при крекинге попутного нефтяного газа.

    Помимо предельных алканов в состав природного газа входят:

    Азот состоит из двух изотопов 14A и 15A, используется для поддержания давления в скважинах при бурении. Для получения азота сжижают воздух и разделяют его разгонкой, этот элемент составляет 78% состава воздуха. В основном его используют для производства аммиака, из которого получают азотную кислоту, удобрения и взрывчатые вещества.

    Диоксид углерода

    Соединение, переходящее при атмосферном давлении из твердого (сухой лед) в газообразное состояние. Оно выделяется при дыхании живых существ, также содержится в минеральных источниках и воздухе. Диоксид углерода является пищевой добавкой, используется в баллонах огнетушителей и пневматическом оружии.

    Сероводород

    Очень токсичный газ — самый активный из серосодержащих соединений, а потому очень опасен для человека прямым воздействием на нервную систему. Бесцветный газ в нормальных условиях, характеризующийся сладковатым вкусом и отвратительным запахом протухших яиц. Хорошо растворим в этаноле, в отличие от воды. Из него получают серу, серную кислоту и сульфиты.

    Благородный негорючий, не ядовитый, не имеющий вкусовых и цветовых качеств. Добывается как эскортный разделению воздуха на кислород и азот газ. Используется для вытеснения воды и кислорода, с целью продлить срок хранения продуктов питания, его также используют при сварке металлов и резке.

    Природный газ

    Природные газы образуются при разложении веществ растительного и животного происхождения и скапливаются в расщелинах, в пространствах горных пород. Эти газы представляют собой смесь различных углеводородов с преимущественным содержанием метана (82–98 % CH4).

    Природные газы всегда содержат примеси в виде азота, водяных паров, иногда углекислого газа (CO2), а также сероводорода и очень редко водорода. В связи с тем, что в этих газах отсутствуют в сколько-нибудь значительных количествах сжимаемые составляющие (пропан, бутан и более высокомолекулярные углеводороды), их в отличие от естественных газов (нефтяных) называют сухими.

    Природный газ – источник сырья для химической промышленности; применяется для получения ацетилена, водорода, этилена, пластмасс и других продуктов.

    Этот газ обладает токсичными удушающими свойствами. Поэтому для обнаружения и приобретения запаха его одорируют этилмеркантаном.

    Природный газ применяют при разделительной и поверхностной кислородной резке стали, сварке стали толщиной 4–5 мм, сварке легкоплавких металлов и сплавов, пайке и других процессах газопламенной обработки, допускающих более низкую температуру пламени, чем при использовании ацетилена.

    Смеси природных газов с коксовым, генераторным и другими низкокалорийными газами носят название городских газов, которые также применяются при газопламенной обработке.

    ГОСТ 5542-87 регламентирует свойства природных газов, предназначенных в качестве сырья и топлива для промышленного и коммунально-бытового использования.

     Свойства

    Природный газ не имеет запаха и цвета, легче воздуха в 2 раза.

    Физико-химические показатели природного газа приведены в таблице 1.

    Таблица 1 — Физико-химические показатели природного газа
    ПоказательДанные показателяПлотность, кг/м3
    0,6-0,9
    Низшая теплота сгорания, МДж/м3 (ккал/м3),при 20 °С, 101,325 кПа,не менее
    31,8 (7600)
    Температура пламени, °С
    2100–2200
    Предел взрываемости в смеси с воздухом по объему, %
    от 0,5 до 15
    Массовая концентрация сероводорода, г/м3, не более
    0,02
    Массовая концентрация меркаптановой серы, г/м3,не более
    0,036
    Объемная доля кислорода, %, не более
    1,0
    Масса механических примесей в 1 м3, г, не более
    0,001
    Интенсивность запаха газа при объемной доле 1 % в воздухе, балл, не менее
    3

    Состав природного газа зависит от характера газового месторождения. Средний состав природных газов некоторых месторождений представлен в таблице 2 (данные 1970-х годов).

    Таблица 2 — Средний состав природных газов некоторых месторождений
    МесторождениеСостав газа, %МетанЭтанПропанБутанПентанУглекислый газСероводородАзотУренгойское
    99,4
    0,3



    0,3


    Газлинское
    94,2
    3,2
    0,1
    0,1
    0,1
    0,2

    2,1
    Игримское
    93,9
    2,3
    0,7
    0,5
    0,5
    0,1

    2,0
    Шебелинское
    93,6
    4,0
    0,6
    0,7
    0,4
    0,1

    0,6
    Ачакское
    93,4
    3,6
    0,9
    0,4
    0,3
    0,4

    1,0
    Усть-Вилюйское
    92,5
    2,8
    1,8
    0,9
    0,4
    0,2

    1,4
    Коробковское
    88,8
    3,5
    2,4
    1,7
    3,4
    0,2


    Майкопское
    88,7
    5,1
    1,6
    1,0
    1,1
    1,5

    1,0
    Карадагское
    88,6
    2,9
    1,8
    1,0
    4,7
    0,8

    0,2
    Оренбургское
    86,9
    4,0
    1,4
    0,6
    0,3
    0,1
    1,3
    5,4
    Канчуринское
    84,6
    5,0
    1,9
    0,7
    1,8


    6,0
    Мирненское
    82,4
    9,6
    1,6
    0,6
    0,6
    4,0

    1,2
    Вуктылское
    75,7
    9,1
    3,1
    0,7
    7,5
    0,2

    3,7
    Русский хутор
    69,1
    11,3
    3,3
    1,7
    8,6
    2,7

    3,3

     Требования безопасности

    Природные горючие газы по токсикологической характеристике относятся к веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.

    Природные горючие газы относятся к группе веществ, способных образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.

    Химические свойства

    Неон, как и все благородные газы, имеет заполненную электронную оболочку. Все атомы благородных газов имеют на внешней орбите 8 электронов. Исключением является гелий (только 2 электрона)

    Благородные газы не поддерживают горения и не возгораются при нормальных условиях.

    Элемент № электронов/электронной оболочки
    2 гелий 2
    10 неон 2, 8
    18 аргон 2, 8, 8
    36 криптон 2, 8, 18, 8
    54 ксенон 2, 8, 18, 18, 8
    86 радон 2, 8, 18, 32, 18, 8

    Соединения

    Структура тетрафторида ксенона XeF4, одного из первых когда-либо обнаруженных соединений благородных газов

    Основная статья: Соединения благородных газов

    Инертные газы отличаются химической неактивностью (отсюда и название). Тем не менее, в 1962 году Нил Барлетт показал, что все они при определённых условиях могут образовывать соединения (особенно охотно со фтором). Наиболее «инертны» неон и гелий: чтобы заставить их вступить в реакцию, нужно применить много усилий, искусственно ионизируя каждый атом. Ксенон же, наоборот, слишком активен (для инертных газов) и реагирует даже при нормальных условиях, демонстрируя чуть ли не все возможные степени окисления (+1, +2, +4, +6, +8). Радон тоже имеет высокую химическую активность (по сравнению с лёгкими инертными газами), но он радиоактивен и быстро распадается, поэтому подробное изучение его химических свойств осложнено, в отличие от ксенона.

    Оганесон, несмотря на его принадлежность к 18-й группе периодической таблицы, может не являться инертным газом, так как предполагается, что при нормальных условиях в силу релятивистских эффектов, влияющих на движение электронов вблизи его ядра с высоким зарядом, он будет находиться в твёрдом состоянии.

    Добыча природного газа:

    Залежи природного газа находятся глубоко в земле, на глубине от одного до нескольких километров. Поэтому, чтобы добыть его необходимо пробурить скважину. Самая глубокая скважина имеет глубину более 6 километров.

    В недрах Земли газ находится микроскопических пустотах  – порах, которыми обладают некоторые горные породы. Поры соединены между собой микроскопическими каналами – трещинами. В порах и трещинах газ находится под высоким давлением, которое намного превышает атмосферное. Природный газ движется в порах и трещинах, поступая из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением.

    При бурении скважины газ вследствие действия физических законов полностью поступает в скважину, стремясь в зону низкого давления. Таким образом, разность давления в месторождении и на поверхности Земли является естественной движущей силой, которая выталкивает газ из недр.

    Газ добывают из недр земли с помощью не одной, а нескольких и более скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение залежи.

    Так как добытый газ содержит множество примесей, то его сразу же после добычи очищают на специальном оборудовании, после чего транспортируют потребителю.

    Таблица коэффициентов топлива

    Ниже представлена таблица со средними коэффициентами для перевода натурального топлива в условное.

    Наименование видов топлива, единица измерения Средний коэффициент
    Уголь по бассейнам и месторождениям
    Алтайский уголь , тонна 0,782
    Башкирский уголь , тонна 0,565
    Воркутинский уголь , тонна 0,822
    Грузинский уголь , тонна 0,589
    Донецкий уголь , тонна 0,876
    Интинский уголь , тонна 0,649
    Казахский уголь , тонна 0,674
    Камчатский уголь , тонна 0,323
    Канско-Ачинский уголь , тонна 0,516
    Карагандинский уголь , тонна 0,726
    Кизеловский уголь , тонна 0,684
    Киргизский уголь , тонна 0,570
    Кузнецкий уголь , тонна 0,867
    Львовско-Волынский уголь , тонна 0,764
    Магаданский уголь , тонна 0,701
    Подмосковный уголь , тонна 0,335
    Приморский уголь , тонна 0,506
    Сахалинский уголь , тонна 0,729
    Свердловский уголь , тонна 0,585
    Силезский уголь , тонна 0,800
    Ставропольский уголь , тонна 0,669
    Таджикский уголь , тонна 0,553
    Тувинский уголь , тонна 0,906
    Тунгусский уголь , тонна 0,754
    Узбекский уголь , тонна 0,530
    Украинский бурый уголь , тонна 0,398
    Хакасский уголь , тонна 0,727
    Челябинский уголь , тонна 0,552
    Читинский уголь , тонна 0,483
    Экибастузский уголь , тонна 0,628
    Якутский уголь , тонна 0,751
    Древесный уголь , складской м³ 0,93
    Эстонские сланцы , тонна 0,324
    Ленинградские сланцы , тонна 0,300
    Торф
    Фрезерный торф (при условной влажности 40%) , тонна 0,34
    Кусковой торф (при условной влажности 33%) , тонна 0,41
    Торфяная крошка (при условной влажности 40%) , тонна 0,37
    Кокс металлургический сухой 25 мм и выше , тонна 0,99
    Коксик 10-25 мм в пересчете на сухой вес , тонна 0,93
    Коксовая мелочь , тонна 0,90
    Брикеты топливные (при условной влажности 16%) , тонна 0,60
    Газ
    Газ нефтепереработки сухой , тонна 1,50
    Газ горючий природный , тыс. м³ 1,15
    Газ горючий попутный , тыс. м³ 1,3
    Газ сжиженный , тонна 1,57
    Мазут
    Мазут топочный , тонна 1,37
    Мазут флотский , тонна 1,43
    Нефть, включая газовый конденсат , тонна 1,43
    Отработанные масла , тонна 1,30
    Топливо для тихоходных дизелей (моторное) , тонна 1,43
    Топливо дизельное , тонна 1,45
    Топливо печное бытовое , тонна 1,45
    Бензин автомобильный , тонна 1,49
    Бензин авиационный , тонна 1,49
    Керосин для технических целей (тракторный) , тонна 1,47
    Керосин осветительный , тонна 1,47
    Топливо для реактивных двигателей (керосин авиационный) , тонна 1,47
    Дрова
    Дрова для отопления , плотный м³ 0,266
    Древесные обрезки, стружки, опилки , тонна 0,36
    Древесные опилки , складской м³ 0,11
    Сучья, хвоя, щепа , складской м³ 0,05
    Пни , складской м³ 0,12
    Бревна разобранных старых зданий, пришедшие в негодность шпалы, столбы связи, рудничная стойка , плотный м³ 0,266
    Кора , тонна 0,42
    Отходы сельскохозяйственного производства , тонна 0,50

    Среди характеристик топлива основным показателем топлива принято считать удельную теплоту сгорания, а показатель условного топлива используется преимущественно для сравнения тех или иных видов топлива между собой.

    Категория «условного топлива» используется практически повсеместно, она достаточно универсальна. Так, в России и бывших Союзных странах единицей условного топлива называли/называют тепловыделительную способность килограмма каменного угля, которая равняется 7000 ккал или 29,3 МДж. В странах Европы — да и вообще в международном обозначении — единица условного топлива вычисляется при помощи нефтяного эквивалента, который так и зовётся: TOE, или Tonne of oil equivalent (Тонна Нефяного Эквивалента), которая равна 41,868 ГДж.

    В США вместо «условного топлива» используется понятие «термальная цена», которая высчитывается в долларах и, как правильно, разительно варьируется в зависимости от типа топлива (твёрдого, жидкого, газообразного).

    Использование категории условного топлива позволяет с большей лёгкостью производить расчёты и оценивать потенциал того или иного вида топлива для его последующего использования в котельных установках.

    На сегодняшний день подсчитать единицу условного топлива можно не только с помощью формулы, но и с помощью бесплатных онлайн-калькуляторов в сети интернет.

    Каким образом может транспортироваться

    Перемещают добытый из недр природный газ к разного рода потребителям, как и нефть, обычно по проложенным под землей магистралям. По трубам голубое топливо перекачивается при этом под давлением в 75 атм. Диаметр магистрали для газа обычно имеют в 1,42 м.

    По всей протяженности трубопровода, предназначенного для транспортировки голубого топлива, на некотором расстоянии друг от друга оборудуются компрессорные станции. Дело в том, что, проходя по магистралям, природный газ постепенно теряет потенциальную энергию. На компрессорных станциях поэтому топливо подвергается дожиму для создания необходимого давления.

    По воде транспортироваться природный газ может и в специальных танкерах. В таких судах газ перевозят в сжиженном состоянии. Иногда этот вид топлива может транспортироваться и в железнодорожных цистернах.

    Физические характеристики компонентов.

    Компонент состава газа

    Мольная масса

    Плотность кг/м3

    Плотность по отношению к воздуху

    Температура сжижения,С

    Метан СН4

    16,04

    0,72

    0,55

    -161,5

    Этан С2Н6

    30,07

    1,36

    1,05

    -89

    Пропан С3Н8

    44,09

    2,02

    1,55

    -42

    Бутан С4Н10

    58,12

    2,70

    2,08

    -1

    Пентан С5Н12

    72,15

    3,22

    2,50

    +36

               

    Критические параметры некоторых веществ.

    Газ

    Критическая t С

    Критическое Р МПа

    Метан СН4

    -82,1

    4,649

    Этан С2Н6

    32,1

    4,954

    Пропан С3Н8

    95,6

    4,404

    Бутан С4Н10

    152,8

    225

    Пентан С5Н12

    196,6

    232

    Углекислый газ СО2

    31,1

    468

    Сероводород Н2S

    100,4

    Азот N2

    147,1

    311

    Воздух

    140,7

    310

    Теплота сгорания газа — это количество теплоты,выделяемое при полном сгорании единицы объема газа.

    Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

    Высшая теплота сгорания — количество теплоты, которая выделиться при полном сгорании единицы объема газа, с учетом конденсации водяных паров, образующихся при окислении водорода.

    Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделится при полном сгорании единицы объема газа без учета теплоты, которая выделяется при конденсации водяных паров.

    В расчетах обычно используют понятие низшей теплоты сгорания топлива в силу того, что отходящие продукты сгорания имеют относительно высокую температуру, значительно выше, чем температура точки росы, при которой и происходит конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах питания.

    Компонент смеси

    Метан

    Этан

    Пропан

    Бутан

    Низшая теплота сгорания,кДж/м3

    35880

    64450

    92940

    118680

    Природный газ

    Ключевые слова конспекта: Углеводородное сырьё. Природный газ. Конверсия метана. Пиролиз. Синтез-газ.

    Состав природного газа

    Бюджет Российской Федерации в немалой степени зависит от добычи и экспорта природных ископаемых, которые называют углеводородным сырьём. К таким подземным богатствам относят природный газ, попутный нефтяной газ, нефть, каменный уголь, горючие сланцы.

    Владение природными источниками углеводородов и контроль над ними играют немаловажную роль в мировой политике: служат основой интеграции экономик различных стран или причиной военных конфликтов.

    В недрах нашей планеты под большим давлением содержится одно из важнейших полезных ископаемых — природный газ. Он представляет собой смесь предельных углеводородов и неорганических газов, образовавшихся в результате бактериального разложения органических останков без доступа воздуха. Содержание отдельных компонентов природного газа зависит от месторождения. Однако в любом случае в природном газе преобладает метан, количество других предельных углеводородов резко сокращается с уменьшением их относительной молекулярной массы.

    Использование природного газа и его переработка

    Природный газ — важнейший вид топлива, поскольку он обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими энергоресурсами:

    • 1) дешевизна (это самый экономичный вид топлива);
    • 2) высокая теплотворная способность;
    • 3) лёгкость транспортировки (по газопроводам);
    • 4) экологичность (минимальное количество вредных выбросов при сгорании). В последнем преимуществе легко убедиться, ещё раз проанализировав уравнение реакции горения метана. При полном сгорании этого углеводорода воздух практически не загрязняется вредными выбросами, поскольку продукты горения углеводородов — это углекислый газ и водяной пар:

    СН4 + 2O2  →  СO2 + 2Н2O

    Метан горит бесцветным пламенем, а пропан и бутан, сжиженной смесью которых заполняют резервуар газовой зажигалки, — светящимся пламенем. Различие в характере пламени объясняется разной массовой долей углерода в указанных алканах.

    Россия обладает огромными запасами природного газа, занимая по этому показателю первое место в мире. Наиболее крупным является Уренгойское месторождение, расположенное на севере нашей страны, в Ямало-Ненецком автономном округе. Богаты природным газом Иран, страны Персидского залива, США, Канада. Государства Европы, напротив, — крупнейшие потребители голубого топлива, поскольку собственные запасы этого природного ископаемого там довольно скудны.

    Природный газ используют для обеспечения работы тепловых электростанций, котельных установок, доменных и стекловаренных печей. Бытовой газ — это тот же природный газ, только с добавкой специальных компонентов, позволяющих по запаху определить его утечку из газовых труб или бытовых приборов.

    Природный газ используют не только в качестве топлива, но и как важнейшее сырьё для химической промышленности.

    Взаимодействие метана с перегретым водяным паром называют конверсией. В результате этой реакции образуется смесь газообразных продуктов — оксида углерода(II) и водорода в соотношении 1:3:

    СН4 + Н2O  →  СО + 3Н2

    Такую смесь называют синтез-газом. Это название отражает назначение продукта конверсии: его используют для получения синтетического бензина (смеси предельных углеводородов, содержащих от 6 до 12 атомов углерода в молекуле), а также синтеза кислородсодержащего органического вещества (с которым вы познакомитесь в начале следующей главы нашего учебника) — метилового спирта: 

    Пиролизом (нагреванием без доступа воздуха) природного газа в зависимости от условий проведения процесса получают углерод (сажу), водород и ацетилен. Уравнение реакции пиролиза метана вам уже известно.

    Наряду с природным газом одним из самых ценных природных ископаемых считается нефть, которой будет посвящён следующий конспект.

    Конспект урока по химии «Природный газ». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

    • Вернуться к Списку конспектов по химии
    • Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии

    Компоненты и составляющие природного газа:

    Метан (CH4) – это бесцветный газ без запаха. Легче воздуха. Горюч и взрывоопасен. Представляет опасность для здоровья человека.

    Этан (C2H6) – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Тяжелее воздуха. Горюч и взрывоопасен. Не используется как топливо. Малотоксичен. Представляет опасность для здоровья человека.

    Пропан (C3H8) – бесцветный газ, без запаха. Ядовит. В отличие от метана сжижается при комнатной температуре и сравнительно невысоком давлении (12-15 атм), что позволяет его легко хранить и транспортировать.

    Бутан (C4H10) – бесцветный газ, со специфическим запахом. Ядовит. Вдвое тяжелее воздуха.

    Пентан (С5Н12) имеет три изомера (нормальный пентан, изопентан и неопентан). Нормальный пентан и изопентан – легколетучие подвижные жидкости с характерным запахом. Неопентан – бесцветный газ с характерным запахом. Горюч и взрывоопасен. Токсичен.

    Гексан (С6Н14) – бесцветная жидкость со слабым запахом, напоминающим дихлорэтан. Горюч и взрывоопасен. Токсичен.

    Азот (N2) – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Весьма инертен. Является основным компонентом воздуха – 78,09 % объёма.

    Аргон (Ar) – газ без цвета, вкуса и запаха. Инертен. В 1,3 раза тяжелее воздуха. Не горит. Представляет опасность для здоровья человека.

    Водород (H2) – лёгкий бесцветный газ, без вкуса и запаха. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Легче воздуха.

    Гелий (He) – очень лёгкий газ без цвета, вкуса и запаха. Легче воздуха. Инертен, при нормальных условиях не реагирует ни с одним из веществ. Не горит. Представляет опасность для здоровья человека.

    Сероводород (H2S) – бесцветный газ со сладковатым вкусом, с характерным неприятным запахом (тухлых яиц, тухлого мяса). Ядовит. Горюч и взрывоопасен. Тяжелее воздуха.

    Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ, почти без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом). Не горит. Тяжелее воздуха в 1,5 раза. Представляет опасность для здоровья человека.

    Парниковый эффект

    Метан является одним из газов, создающих на планете парниковый эффект. Чтобы измерить уровень его парниковой активности, необходимо принять за единицу меру воздействия на климат нашей планеты диоксида углерода. При таком соотношении влияние метана будет равно 23. Специалисты в области изучения парникового эффекта отмечают, что количество указанного газа в земной атмосфере значительно выросло за последние два столетия.

    Объём метана в современной атмосфере в среднем составляет 1,8 части на миллион. Это количество в 200 раз меньше того же показателя углекислого газа. Необходимо отметить, что молекулы соединения рассеивают и удерживают теплоту, которую излучает нагретая солнцем планета, гораздо лучше, чем молекулы углекислого газа. И также необходимо отметить, что углеводород поглощает земное излучение в тех спектральных областях, которые свободно проходят через другие газовые соединения, создающие эффект парника.

    Но тем не менее такие газы планете необходимы. Без двуокиси углерода, водяных паров, метана и других составляющих атмосферы температура на поверхности Земли была бы значительно ниже средних 15 градусов тепла.

    Помощь пострадавшему от бытового газа

    Чистый воздух — это главное, что нужно отравившемуся человеку. Эвакуировав пострадавшего из очага (если нет такой возможности, то нужно открыть окна, двери) и вызвав бригаду врачей, необходимо приступить к оказанию первой помощи. Действия будут следующие:

    • человеку нужно помочь занять положение с приподнятыми вверх ногами,
    • ослабить давящие элементы одежды на грудной клетке,
    • обеспечить теплым питьем (чай, молоко или просто вода),
    • растереть конечности для улучшения циркуляции крови,
    • голову повернуть набок, чтобы исключить западение языка,
    • при тошноте проследить за полным очищением ротовой полости от рвотных масс,
    • приложить холод к голове,
    • дать понюхать вату с нашатырем.

    Если отравление привело к потере сознания, отсутствию дыхания или пульса срочно проводится искусственная вентиляция легких (искусственное дыхание методом «рот в рот», желательно через влажную ткань) и непрямой массаж сердца.

    Следует помнить о том, что нельзя включать какие-либо приборы и зажигать свет в том же помещении, где произошла утечка газа. Возникновение любой искры может привести к печальным последствиям. Помимо скорой, требуется вызов газовой службы для устранения причины утечки.

    Способы обустройства

    В большинстве случаев загородные дома отапливают с использованием, конечно же, природного газа (метана). Этот вид топлива подается в малоэтажные частные здания по централизованным магистралям. Последние при этом могут прокладываться как на поверхности — по стойкам, так и под землей.

    В тех загородных населенных пунктах, куда такие коммуникации не проведены, может производиться отопление домов газом в сжиженном состоянии (пропан-бутаном). В данном случае в качестве основного оборудования чаще всего также используются котлы особой конструкции. Сам газ для отопления, к примеру, небольших дачных домиков может храниться в баллонах. Жилые здания значительной площади отапливаются обычно топливом, подаваемым из газгольдера. Такие конструкции размещаются под землей.

    Для обогрева загородных домов конвекторы обычно используются, работающие на природном газе. Допускается применять такое оборудование и при отоплении сжиженной формой газа. Но монтируют подобные системы из-за некоторого неудобства в эксплуатации владельцы загородных домов при применении в качестве топлива пропан-бутана все же достаточно редко.

    Метан

    Кроме того, метан встречается также в угольных шахтах, где из-за своей взрывоопасности представляет серьезную угрозу для шахтеров. Известен метан также в виде выделений на болотах – болотный газ.

    В зависимости от содержания метана и других (тяжелых) углеводородных газов метанового ряда газы делятся на сухие (бедные) и жирные (богатые).

    • К сухим относятся газы в основном метанового состава (до 95 – 96 %), в которых содержание других гомологов (этана, пропана, бутана и пентана) незначительно (доли процента). Они более характерны для чисто газовых залежей, где отсутствуют источники обогащения их тяжелыми компонентами, входящими в состав нефти.
    • Жирные газы – это газы с высоким содержанием «тяжелых» газовых соединений. Помимо метана, в них содержатся десятки процентов этана, пропана и более высокомолекулярных соединений вплоть до гексана. Жирные смеси более характерны для попутных газов, сопровождающих нефтяные залежи.

    Горючие газы являются обычными и естественными спутниками нефти практически во всех ее известных залежах, т.е. нефть и газ неразделимы в силу своего родственного химического состава (углеводородного), общности происхождения, условий миграции и аккумуляции в природных ловушках разного типа.

    Исключение представляют так называемые «мертвые» нефти. Это нефти, приближенные к дневной поверхности, полностью дегазированные за счет испарения (улетучивания) не только газов, но и легких фракций самой нефти.

    Такая нефть в России известна на Ухте. Это тяжелая вязкая окисленная, почти нетекучая нефть, которая добывается нетрадиционным шахтным способом.

    Широкое распространение в мире имеют чисто газовые залежи, где нефть отсутствует, а газ подстилается пластовыми водами. У нас в России супергигантские газовые месторождения открыты в Западной Сибири: Уренгойское с запасами 5 трлн. м3, Ямбургское — 4,4 трлн. м3, Заполярное — 2,5 трлн. м3, Медвежье – 1,5 трлн. м3.

    Однако, наибольшим распространением отличаются нефтегазовые и газонефтяные месторождения. Совместно с нефтью газ встречается либо в газовых шапках, т.е. над нефтью, либо в растворенном в нефти состоянии. Тогда он называется растворенным газом. По своей сути нефть с растворенным в ней газом подобна газированным напиткам. При больших пластовых давлениях в нефти растворены значительные объемы газа, а при падении давления до атмосферного в процессе добычи нефть дегазируется, т.е. газ бурно выделяется из газонефтяной смеси. Такой газ называется попутным.

    Естественными спутниками углеводородов являются углекислый газ, сероводород, азот и инертные газы (гелий, аргон, криптон, ксенон), присутствующие в нем в качестве примесей.

    НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

    ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ