Природный газ: состав, способы добычи, транспортировка
Природный газ — один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Его используют для газоснабжения жилых частных и многоквартирных домов, как топливо для машин, котельных, ТЭЦ.
Из чего состоит природный газ
Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород. Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды: этан, пропан, бутан. Также в состав природных газов в качестве примесей входят водород, сероводород, азот, углекислота, гелий и др. инетрные газы. Из этих газов только гелий, содержание которого достигает иногда 8 % общего количества присутствующих в природном резервуаре газов, представляет определенный промышленный интерес.
Запах газа
Природный газ не имеет ни цвета, ни запаха. Запах придается газу искусственно (одорация) для того, чтобы можно было предотвратить утечку. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения (запах тухлых яиц и пр.). Человек может уловить запах этантиола, одного из самых распространенных одорантов, даже если одна часть этого вещества придется на 50 млн частей воздуха.
Добыча
Природный газ содержится в природных резервуарах: в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде. Залегают подземные источники на глубине от нескольких сотен метров до нескольких километров.
Природный газ можно классифицировать как попутный (associated), если он встречается над нефтью, и как несвзвязанный, самостоятельный, не связанный с нефтью (nonassociated), когда газовые залежи располагаются отдельно от неё. В нефтегазовых резервуарах природный газ может быть обнаружен в свободном состоянии в виде газа, растворенного в нефти или воде, а также в виде сжиженного газа.
Представление о том, что газ находится под землей в неких пустотах, из которых легко полностью извлекается, ошибочно. Природный газ заключен в мельчайшие трещины и поры, которыми обладают горные породы.
Добыча природного газа осуществляется с помощью скважин. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте (в микроскопических порах и трещинах) давление многократно превышают атмосферное. Поэтому разность давлений в пласте и системе сбора и является движущей силой, которая заставляет газ подниматься наверх.
Сланцевый природный газ
Сланцевый газ (англ. shale gas) добывают из горючих сланцев (слоистые осадочные породы) и состоящий преимущественно из метана. Сланцевый газ распределен в небольших порах осадочных пород: горючих сланцев или уплотненных песчанников. Если в обычных месторождениях поры в породе обычно соединены между собой и выдают большой приток газа на поверхность, то в сланцевых месторождениях поры изолированы друг от друга, поэтому добывать газ из них нужно с помощью особой технологии — гидроразыва пласта (фрекинг). Эта технология подразумевает закачку в скважину под большим давлением жидкости (воды или особых гелей). Она создает трещины в породе, по которым газ из пор поступает на поверхность.
Обработка и транспортировка природного газа
Транспортировка осуществляется несколькими способами: по трубопроводам, газовозами-танкерами и железнодорожными цистернами. В последних двух случаях газ транспортируют в сжиженном состоянии (СПГ).
Природный газ состав. Свойства природного газа, опасности использования.
Определение
Природный газ – это полезное ископаемое в газообразном состоянии. Оно используется в очень широких пределах в качестве топлива. Но сам природный газ как таковой не используется как топливо, из него выделяют его составляющие для отдельного использования.
Состав природного газа
До 98% природного газа составляет метан, также в его состав входят гомологи метана — этан, пропан и бутан. Иногда могут присутствовать углекислый газ, сероводород и гелий. Таков состав природного газа.
Физические свойства
Природный газ бесцветен и не имеет запаха (в том случае, если не имеет в своём составе сероводорода), он легче воздуха. Горюч и взрывоопасен.
Ниже приведены более подробные свойства компонентов природного газа.
Свойства отдельных составляющих природного газа (рассмотрим подробный состав природного газа)
Метан (Ch5) – это бесцветный газ без запаха, легче воздуха. Горюч, но всё же его можно хранить с достаточной лёгкостью.
Этан (C2H6) – бесцветный газ без запаха и цвета, чуть тяжелее воздуха. Также горюч, но не используется как топливо.
Пропан (C3H8) – бесцветный газ без запаха, ядовит. У него имеется полезное свойство: пропан сжижается при небольшом давлении, что позволяет легко отделять его от примесей и транспортировать.
Бутан (C4h20) – по свойствам близок к пропану, но имеет более высокую плотность. Вдвое тяжелее воздуха.
Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ без запаха, но с кислым вкусом. В отличие от других компонентов природного газа (за исключением гелия), углекислый газ не горит. Углекислый газ – один из самых малотоксичных газов.
Гелий (He) – бесцветный, очень лёгкий (второй из самых лёгкий газов, после водорода) без цвета и запаха. Крайне инертен, при нормальных условиях не реагирует ни с одним из веществ. Не горит. Не токсичен, но при повышенном давлении может вызывать наркоз, как и другие инертные газы.
Сероводород (h3S) – бесцветный тяжелый газ с запахом тухлых яиц. Очень ядовит, даже при очень маленькой концентрации вызывает паралич обонятельного нерва.
Свойства некоторых других газов, не входящих в состав природного газа, но имеющих применение, близкое к применению природного газа
Этилен (C2h5) – Бесцветный газ с приятным запахом. По свойствам близок к этану, но отличается от него меньшей плотностью и горючестью.
Ацетилен (C2h3) – чрезвычайно горючий и взрывоопасный бесцветный газ. При сильном сжатии способен взрываться. Он не используется в быту из-за очень большого риска пожара или взрыва. Основное применение – в сварочных работах.
Применение
Метан используется как горючее в газовых плитах.
Пропан и бутан – в качестве топлива в некоторых автомобилях. Также сжиженным пропаном заполняют зажигалки.
Этан в качестве горючего используют редко, основное его применение – получение этилена.
Этилен является одним из самых производимых органических веществ в мире. Он является сырьём для получения полиэтилена.
Ацетилен используется для создания очень высокой температуры в металлургии (сверка и резка металлов). Ацетилен очень горюч, поэтому в качестве топлива в автомобилях не используется, да и без этого условия его хранения должны строго соблюдаться.
Сероводород, несмотря на его токсичность, в малых количествах применяется в т.н. сероводородных ваннах. В них используются некоторые антисептические свойства сероводорода.
Основным полезным свойством гелия является его очень маленькая плотность (в 7 раз легче воздуха). Гелием заполняют аэростаты и дирижабли. Водород ещё более лёгок, чем гелий, но в то же время горюч. Большую популярность среди детей имеют воздушные шарики, надуваемые гелием.
Токсичность
Углекислый газ. Даже большие количества углекислого газа никак не влияют на здоровье человека. Однако он препятствует поглощению кислорода при содержании в атмосфере от 3% до 10% по объёму. При такой концентрации начинается удушье и даже смерть.
Гелий. Гелий абсолютно нетоксичен при нормальных условиях из-за его инертности. Но при повышенном давлении возникает начальная стадия наркоза, похожая на воздействие веселящего газа*.
Сероводород. Токсичные свойства этого газа велики. При длительном воздействии на обоняние возникает головокружение, рвота. Также парализуется обонятельный нерв, поэтому возникает иллюзия отсутствия сероводорода, а на самом деле организм его уже просто не ощущает. Отравление сероводородом наступает при концентрации 0,2–0,3 мг/м3, концентрация выше 1 мг/м3 — смертельна.
Процесс горения
Все углеводороды при полном окислении (избыток кислорода) выделяют углекислый газ и воду. Например:
Ch5 + 3O2 = CO2 + 2h3O
При неполном (недостаток кислорода) — угарный газ и воду:
2Ch5 + 6O2 = 2CO + 4h3O
При ещё меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (сажа):
Ch5 + O2 = C + 2h3O.
Метан горит голубым пламенем, этан — почти бесцветным, как спирт, пропан и бутан — жёлтым, этилен — светящимся, угарный газ — светло-голубым. Ацетилен — желтоватым, сильно коптит. Если у Вас дома стоит газовая плита и вместо обычного голубого пламени вы видите жёлтое — знайте, это метан разбавляют пропаном.
Примечания
Гелий, в отличие от любого другого газа, не существует в твёрдом состоянии.
Веселящий газ – это тривиальное название закиси азота N2O.
Автор статьи: специалист alternativenergy.ru в области химии, пользователь ресурса — Ivan
Замечания и дополнения к статье — в комментарии.
Основные свойства природного газа кратко
Природный газ — газообразные углеводороды, образующиеся в недрах земли. Его относят к полезным ископаемым, а составляющие используются в качестве топлива.
Свойства и состав природного газа
Природный газ горюч и взрывоопасен в соотношении примерно с 10% объемом воздуха. Он легче воздуха в 1,8 раз, бесцветен и не имеет запаха, эти свойства обусловлены высоким содержанием газообразных алканов (СН4 — С4Н10). В составе природного газа преобладает метан (Сh5), он занимает от 70 до 98%, остальной объем заполнен его гомологами, углекислым газом, сероводородом, меркаптанами, ртутью и инертными газами.
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
Первое вещество ряда алканов наиболее устойчиво к температурам. Оно малорастворимо в воде и легче воздуха. Горение метана в воздухе знаменуется появлением голубого пламени. Самый мощный взрыв происходит, при смешивании одного объема метана с десятью объемами воздуха. При других объемных соотношениях тоже происходит взрыв, но меньшей силы. Помимо этого, человеку может быть нанесен непоправимый вред при вдыхании газа высокой концентрации.
Метан может находиться в твердом агрегатном состоянии в виде газовых гидратов.
Применение:
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:
Формальдегид появляется посредством протекания реакции окисления, а при реакции с серой — сероуглерод.
Разлом углеродных связей метана под воздействием температур и тока реализует получение ацетилена, используемого в промышленности. Синильная кислота производится посредством окисления метана с аммиаком. Метан — производное водорода в генерации аммиака, а также получения синтез-газа происходит с его участием:
Используемого для связки углеводородов, спиртов, альдегидов и других веществ. Метан активно используют в качестве горючего для транспортных средств.
Этан
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:
Этан не используют топливной промышленности, основная цель его использования в промышленности — получение этилена.
Пропан
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.
Бутан
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.
Применение:
Неоспоримыми достоинствами пропана являются низкая стоимость простота транспортировки. Пропан-бутановую смесь используют в качестве топлива в населенных пунктах, где не подведен природный газ, при обработке легкоплавких материалов с небольшой толщиной, вместо ацетилена. Пропан зачастую применим при заготовке сырья и переработке металлолома. В быту сферой необходимости является отопление помещений и приготовление пищи на газовых плитах.
Помимо предельных алканов в состав природного газа входят:
Азот
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.
Гелий
Это уникальный продукт, медленно накапливающийся в коре Земли.Его получают методом глубокой заморозки содержащих гелий газов. В газообразном состоянии — инертный газ, не обладающий внешним выражением. Гелий в жидком состоянии, также не имеющая ни запаха, ни цвета, но может поражать живые тканей. Гелий не токсичный, не может взорваться или воспламениться, однако при высоких концентрациях в воздухе вызывает удушье. Его используют при работе с металлами и в качестве наполнителя воздушных шаров и дирижаблей.
Аргон
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.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
состав и свойства природного газа, добыча и сфера его применения
Благодаря высокой энергоэффективности и экологичности природный газ, наряду с нефтью, имеет первостепенное значение. Он широко используется в качестве топлива, а также служит ценным сырьем для химической промышленности.
И хотя использование газа стало повседневным и привычным, он все также остается непростым по составу и довольно опасным веществом – чтобы попасть в горелку газового прибора оно проходит длинный и сложный путь.
В статье мы разберем основные вопросы, связанные с природным горючим газом – поговорим о его составе и свойствах, опишем этапы добычи, транспортировки и переработки газа, сферы его применения. Рассмотрим современные представления о происхождении запасов углеводородов, интересные факты и гипотезы.
Содержание статьи:
Что такое природный горючий газ?
Бытует мнение, что газ залегает под землей в пустотах и легко оттуда извлекается, для чего достаточно пробурить скважину. Но в реальности все намного сложнее: газ может находиться внутри пористой породы, может быть растворен в воде, жидких углеводородах, нефти.
Чтобы понять, почему это происходит, достаточно вспомнить, что слово «газ» происходит от греческого «хаос», которое отражает принцип поведения вещества. В газообразном состоянии молекулы движутся хаотически, стремясь равномерно заполнить весь возможный объем. За счет этого они способны проникать и растворяться в других веществах, в том числе и более плотных жидкостях и минералах. Высокое давление и температура значительно усиливают процесс диффузии. Часто именно в виде такого «коктейля» природный газ содержится в недрах.
Но для начала поговорим о том, из чего состоит газ и что он из себя представляет – рассмотрим химический состав и физические свойства природного горючего газа.
Особенности химического состава
Газ, добываемый из недр, который называют «природным», – это смесь различных газов.
По составу он делится на три группы компонентов:
- горючие – углеводороды;
- негорючие (балласты) – азот, углекислый газ, кислород, гелий, пары воды;
- вредные примеси – сероводород и меркаптаны.
Первая и главная группа представляет собой набор углеводородов метанового ряда (гомологов) с количеством атомов углерода от 1 до 5. Наибольший процент в смеси составляет метан (от 70 до 98 %), имеющий один атом углерода. Содержание остальных газов (этана, пропана, бутана, пентана) колеблется от единиц до десятых долей процента.
Для газа, добываемого из месторождений, характерна высокая концентрация метана. В попутном, извлекаемого из нефти, доля метана намного ниже: 30 – 60%, а гомологов выше: 10 – 20 %
Кроме углеводородов в смеси могут присутствовать негорючие вещества в небольших количествах: сероводород, азот, углекислый газ, оксид углерода, водород и другие. Но, в зависимости от месторождения, пропорции углеводородов, как и состав других газов, могут значительно колебаться.
Физические свойства газа
По физическим свойствам метан СН4не имеет цвета и запаха, очень горюч. При концентрациях в воздухе более 4,5% – взрывоопасен. Это его свойство, в сочетании с отсутствием запаха, представляет большую угрозу и проблему. Особенно в шахтах, так как метан абсорбируется углем.
О причинах взрыва газа в бытовых условиях мы писали в .
Для придания газу запаха, с целью обнаружения его утечек, перед транспортировкой в него добавляют специальные вещества с неприятным запахом – одоранты. Чаще всего, это серосодержащие соединения – этантиол или этилмеркаптан. Долю примеси подбирают таким образом, чтобы была ощутима утечка при концентрации газа в 1%.
Главным преимуществом голубого топлива является высокая удельная теплота сгорания – 39 МДж/кг. При этом выделяются безвредные вещества: вода и углекислый газ. Это также немаловажный фактор, позволяющий применять метан в быту
Откуда берется газ в недрах земли?
Хотя люди научились применять газ более 200 лет назад, до настоящего времени нет единого мнения, откуда берется газ в недрах земли.
Основные теории происхождения
Существуют две основные теории его происхождения:
- минеральная, объясняющая образование газа процессами дегазации углеводородов из более глубоких и плотных слоев земли и поднятием их в зоны с меньшим давлением;
- органическая (биогенная), согласно которой газ – это продукт разложения остатков живых организмов в условиях повышенного давления, температуры и отсутствия воздуха.
В месторождении газ может находиться в виде отдельного скопления, газовой шапки, раствора в нефти или воде, либо газогидратов. В последнем случае залежи находятся в пористых породах между газонепроницаемыми пластами глины. Чаще всего такими породами являются уплотненный песчаник, карбонаты, известняки.
Доля обычных газовых месторождений составляет всего 0,8%. Немного больший процент приходится на глубинный, угольный и сланцевый газ – от 1, 4 до 1,9 %. Наиболее распространенными видами залежей являются водорастворенные газы и гидраты – приблизительно в равных пропорциях (по 46,9%)
Поскольку газ легче нефти, а вода тяжелее, положение ископаемых в пласте всегда одинаковое: газ сверху нефти, а вода подпирает снизу все нефтегазовое месторождение.
Газ в пласте находится под давлением. Чем глубже залежи, тем оно выше. В среднем, на каждые 10 метров, прирост давления составляет 0,1 МПа. Существуют пласты с аномально высоким давлением. Например, на Ачимовских отложениях Уренгойского месторождения оно достигает 600 атмосфер и выше при глубине залегания от 3800 до 4500 м.
Интересные факты и гипотезы
Еще не так давно считалось, что мировые запасы нефти и газа должны исчерпаться уже в начале XXI века. Например, об этом писал в 1965 году авторитетный американский геофизик Хабберт.
До настоящего времени многие страны продолжают наращивать темпы добычи газа. Никаких реальных признаков, что запасы углеводородов заканчиваются, не наблюдается
По мнению доктора геолого-минералогических наук В.В. Полеванова, подобные заблуждения вызваны тем, что теория органического происхождения нефти и газа до сих пор общепринята и владеет умами большинства ученых. Хотя еще Д.И. Менделеев обосновал теорию о неорганическом глубинном происхождении нефти, а затем это было доказано Кудрявцевым и В.Р. Лариным.
Но против органического происхождения углеводородов говорят многие факты.
Вот некоторые из них:
- открыты месторождения на глубинах до 11 км, в кристаллических фундаментах, где существование органики не может быть даже теоретически;
- с помощью органической теории можно объяснить только 10 % запасов углеводородов, остальные 90% необъяснимы;
- космический зонд «Кассини» обнаружил в 2000 году на спутнике Сатурна Титане гигантские ресурсы углеводорода в виде озер, на несколько порядков превышающих земные.
Выдвинутая Лариным гипотеза изначально гидридной Земли объясняет происхождение углеводородов путем реакции водорода с углеродом в глубинах земли и последующей дегазацией метана.
Согласно ей, нет никаких древних залежей юрского периода. Вся нефть и газ могли образоваться в пределах от 1 до 15 тысяч лет назад. По мере отбора запасы могут постепенно пополнятся, что замечено на давно выработанных и заброшенных нефтяных месторождениях.
Как происходит добыча и транспортировка?
Процесс добычи природного горючего газа начинается со строительства скважин. В зависимости от залегания газоносного пласта их глубина может достигать 7 км. По мере бурения в скважину опускается труба (обсадная колонна). Для предотвращения выхода газа через пространство между трубой и стенками скважины делается тампонаж – заполнение зазора глиной либо цементом.
По окончанию строительства буровая вышка убирается и на головку обсадной колонны устанавливается фонтанная арматура. Она представляет собой конструкцию из задвижек и клапанов, служит для отбора газа из скважины.
Количество скважин может быть достаточно большим.
На фонтанную арматуру возлагается несколько функций: она удерживает в подвешенном состоянии в скважине насосно-компрессорные трубы, управляет рабочими режимами, измеряет параметры внешней и внутренней части скважины
Весь цикл добычи природного горючего газа происходит в три этапа:
- Разработка газового месторождения. В результате бурения создается разность давлений. За счет этого газ движется по пласту к скважинам.
- Эксплуатация газовых скважин. На этом этапе газ проходит путь по обсадной колонне.
- Сбор и подготовка к транспортировке. Газ из всех фонтанных арматур поступает на специальные технологические комплексы УКПГ. На них происходит осушка газа, от вредных примесей.
Даже незначительные концентрации сероводорода, водяного пара или твердых частиц приводят к быстрой коррозии, образованию гидрата и механическим повреждениям внутренней поверхности трубопровода.
Окончательная подготовка к транспортировке происходит на головных сооружениях. Она включает в себя доочистку и удаление углеводородного конденсата, охлаждение газа для уменьшения его объема.
Основным видом транспортировки газа на большие расстояния является . Он представляет собой систему сложных инженерных сооружений от самих трубопроводов до .
В конечном пункте магистрали находятся газораспределительные станции (ГРС). Здесь происходит последняя очистка от примесей пыли и жидкостей, понижение давления до уровня, необходимого потребителям, его стабилизация, учет расхода газа и добавление одоранта.
Другим распространенным видом транспортировки метана являются морские перевозки специальными судами – газовозами.
Огромные шарообразные резервуары не позволят спутать газовоз с другими типами судов. Они представляют собой термосы поддерживающие постоянную необходимую температуру для жидкого метана -163 °С
Превращение газа в жидкое состояние производится на специальных заводах СПГ. Процесс происходит в два этапа: сначала метан охлаждается до -50 °С, а затем до -163 °С. При этом его объем уменьшается в 600 раз.
Переработка и сфера применения
Высокая горючесть природного газа определяет его основное применение. Он используется в виде топлива на заводах, фабриках, ТЭЦ, котельных, учреждениях, в жилых домах, сельскохозяйственных объектах и многих других. Рекомендуем ознакомиться с правилами .
Добыча и переработка нефти всегда сопровождается выделением сопутствующего газа. В некоторых случаях его объемы могут быть внушительными и составлять до 300 кубометров на один куб сырой нефти.
Но существует большое количество месторождений, где природный попутный газ не используется, а сжигается в факелах. Например, по всей России таким образом теряется до 25% полезного сырья.
Часть попутного газа поступает на газоперерабатывающие заводы. Из него получают очищенный сухой газ, который используется для отопления. Другой ценной составляющей является смесь легких углеводородов.
На схеме показана общая картина процесса переработки добываемого газа. Роль конечных продуктов для современной химической промышленности трудно переоценить
Далее она разделяется на фракции в специальных установках. В результате получаются такие углеводороды как пропан, бутан, изобутан, пентан. Для уменьшения объема, удобства транспортировки и хранения их .
Переоборудование автомобилей на газ быстро окупается и дает ощутимую экономию средств. Расширение сети газовых заправок способствует увеличению парка авто с ГБО. Выигрывают не только водители, но и пешеходы, которым не приходится дышать вредными выхлопами
Пропан и бутан применяют для отопления домов либо для автомобилей. Но большая часть поступает на дальнейшую переработку на нефтехимические производства.
Путем высокотемпературного нагрева (пиролиза) из них получают главное сырье для всех синтетических материалов – мономеры: этилен, пропилен, бутадиен. Под действием катализаторов они соединяются в полимеры. На выходе получаются такие ценнейшие материалы как каучук, ПВХ, полиэтилен и многие другие.
Выводы и полезное видео по теме
В документальный фильме доступно и наглядно рассказано о газе:
Этот учебный фильм посвящен магистральному транспорту газа:
Нам еще далеко не все известно о природном газе – его происхождение по-прежнему таит много загадок. Остается надеяться, что голубое топливо – действительно неисчерпаемый дар, которого хватит и нам, и нашим потомкам.
У вас остались вопросы после прочтения изложенного выше материала? Или хотите дополнить статью полезными замечаниями, интересными фактами или фотоснимками? Пишите свои комментарии, задавайте вопросы, участвуйте в обсуждении – форма обратной связи расположена ниже.
Газ природный сжиженный. Общие характеристики – РТС-тендер
ГОСТ Р 57431-2017
(ИСО 16903:2015)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дата введения 2018-01-01
1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 52 «Природный и сжиженные газы»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 марта 2017 г. N 219-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 16903:2015* «Нефтяная и газовая промышленность. Характеристики СПГ, проектирование и выбор материалов» (ISO 16903:2015 «Petroleum and natural gas industries — Characteristics of LNG, infuencing the design, and material selection», MOD). При этом дополнительные примечания, ссылки, включенные в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом**.
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.
** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах «Предисловие», «Библиография» и приложении ДА приводятся обычным шрифтом, отмеченные в разделе «Предисловие» знаком «**» и остальные по тексту документа выделены курсивом. — Примечания изготовителя базы данных.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2019 г.
Правила применения настоящего стандарта установлены в
Настоящий стандарт устанавливает общие характеристики сжиженного природного газа (СПГ) и криогенных материалов, используемых в индустрии СПГ. Настоящий стандарт также содержит рекомендации по вопросам охраны здоровья и техники безопасности и предназначен для использования в качестве справочного документа при практическом применении других стандартов в области сжиженного природного газа. Стандарт можно использовать в качестве справочного материала при проектировании или эксплуатации установок по производству СПГ.
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 30852.19 (МЭК 60079-20:1996) Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 20. Данные по горючим газам и парам, относящиеся к эксплуатации электрооборудования
ГОСТ Р 56352 Нефтяная и газовая промышленность. Производство, хранение и перекачка сжиженного природного газа. Общие требования безопасности
ГОСТ Р 56719 Газ горючий природный сжиженный. Отбор проб
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 отпарной газ (boil-off gas): Газ, образующийся при производстве, хранении и транспортировании сжиженного природного газа.
3.2 конденсат (condensate): Углеводородная жидкость, конденсирующаяся из природного газа и состоящая в основном из пентанов ()
и более тяжелых компонентов.
Примечание — В конденсате содержится некоторое количество растворенного пропана и бутана.
3.3 сжиженный природный газ [liquefied natural gas (LNG)]: Криогенная жидкость без цвета и запаха, состоящая в основном из метана, которая может содержать небольшие количества этана, пропана, бутана, азота и других компонентов, присутствующих в природном газе.
3.4 сжиженные углеводородные газы [liquefied petroleum gas (LPG)]: Углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных значениях температуры и давления, но легко переходящие в жидкое состояние при небольшом избыточном давлении при нормальной температуре, например пропан и бутаны.
3.5 газовый конденсат [natural gas liquids (NGL)]: Жидкая смесь углеводородов, выделяемая из сырого природного газа и содержащая этан, пропан, бутаны, пентаны и газовый бензин.
В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ВРПВЖ (BLEVE) — взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости;
СУГ (LPG) — сжиженные углеводородные газы;
КАР (QRA) — количественный анализ рисков;
МФП (RPT) — мгновенный фазовый переход;
ППЭИ (SEP) — поверхностная плотность энергии излучения;
СПГ (LNG) — сжиженный природный газ.
5.1 Общие положения
Персонал, работающий с СПГ, должен быть ознакомлен с характеристиками природного газа в сжиженном и газообразном состояниях.
Потенциальная опасность при обращении с СПГ главным образом обусловлена тремя его важными свойствами:
a) СПГ — криогенная жидкость. При атмосферном давлении, в зависимости от состава, СПГ кипит при температуре приблизительно минус 160°C. При этой температуре пары СПГ имеют большую плотность, чем окружающий воздух;
b) очень небольшие объемы жидкости превращаются в большие объемы газа. Из одного объема СПГ образуется примерно 600 объемов газа;
c) природный газ, как и другие газообразные углеводороды, является легковоспламеняющимся веществом. В условиях окружающей среды концентрационные пределы воспламенения смеси паров СПГ с воздухом составляют приблизительно от 5% до 15% по объему газа. При накапливании газа в замкнутом пространстве воспламенение может привести к детонации и ударной волне вследствие избыточного давления.
Примечание — В Российской Федерации в соответствии с ГОСТ 30852.19 установлены значения концентрационных пределов воспламенения природного газа в смесях с воздухом: 4,4% об. (нижний) и 17,0% об. (верхний).
В настоящем стандарте приведены свойства СПГ и потенциально опасные факторы при обращении с ним. При оценке потенциально опасных факторов объекта СПГ проектировщики должны учитывать опасности всех производственных циклов. Часто источником основной опасности является не собственно СПГ, а другие факторы, связанные с производством СПГ, такие как криогенное оборудование завода по сжижению газа или высокое давление газа на выходе установок регазификации.
5.2 Свойства СПГ
5.2.1 Состав
СПГ является смесью углеводородов, состоящей преимущественно из метана, которая также содержит этан, пропан, азот и другие компоненты, обычно присутствующие в природном газе.
Физические и термодинамические свойства метана и других компонентов природного газа можно найти в справочной литературе и программах для термодинамических вычислений. Несмотря на то, что основным компонентом СПГ является метан, для вычисления характеристик СПГ не следует использовать параметры чистого метана. При отборе проб СПГ (см. ГОСТ Р 56719) необходимо принимать специальные меры для получения представительных проб в целях исключения недостоверных результатов анализа из-за испарения летучих компонентов.
Широко применяется метод отбора проб малого потока СПГ с непрерывным испарением при помощи специального устройства (испарителя), которое предназначено для обеспечения представительности пробы регазифицированного СПГ без фракционирования.
Другой метод — отбор пробы непосредственно из установки регазификации СПГ. Отобранные пробы затем анализируют с помощью обычных методов газовой хроматографии, например по стандартам [1] или [2].
5.2.2 Плотность
Плотность СПГ зависит от его компонентного состава и обычно колеблется в диапазоне от 430 до 470 кг/м, но в отдельных случаях может достигать 520 кг/м. Плотность СПГ зависит от температуры жидкости с градиентом температуры примерно 1,4 кг/(м·К).
Плотность может быть измерена непосредственно, но, как правило, ее вычисляют по составу газа, определенному методом газовой хроматографии. Для определения плотности СПГ рекомендуется использовать метод по стандарту [3].
Примечание — Указанный метод известен как пересмотренный метод Клозека — Мак-Кинли.
________________
Klosek, J., and McKinley, С., Densities of liquefied natural gas and of the low molecular weight hydrocarbons, Proceedings of 1st International Conference on LNG, 1968 (Плотность сжиженного природного газа и углеводородов с низким молекулярным весом, труды 1-й Международной конференции по СПГ, 1968).
5.2.3 Температура
В зависимости от компонентного состава СПГ имеет температуру кипения в диапазоне от минус 166°C до минус 157°C при атмосферном давлении. Изменение температуры кипения СПГ в зависимости от давления составляет примерно 1,25·10°C/Па. Температуру СПГ обычно измеряют с помощью медь/медь-никелевых термопар или платиновых термометров сопротивления, например, приведенных в стандарте [4].
5.2.4 Вязкость
Вязкость СПГ зависит от состава и обычно находится в диапазоне от 1,0·10 до 2,0·10 П при температуре минус 160°C, что составляет от 1/10 до 1/5 вязкости воды. Вязкость СПГ также зависит от температуры жидкости.
5.2.5 Примеры сжиженных природных газов
Три примера типичных СПГ приведены в таблице 1 (значения физико-химических характеристик получены путем моделирования).
Таблица 1 — Примеры сжиженных природных газов
Свойства при температуре кипения при нормальном давлении | СПГ1 | СПГ 2 | СПГ 3 |
Молярная доля, %: | |||
0,13 | 1,79 | 0,36 | |
99,8 | 93,90 | 87,20 | |
0,07 | 3,26 | 8,61 | |
— | 0,69 | 2,74 | |
изо- | — | 0,12 | 0,42 |
н- | — | 0,15 | 0,65 |
— | 0,09 | 0,02 | |
Молекулярная масса, кг/моль | 16,07 | 17,07 | 18,52 |
Температура кипения, °C | -161,9 | -166,5 | -161,3 |
Плотность, кг/м | 422 | 448,8 | 468,7 |
Объем газа, получаемый из 1 м СПГ при 0°C и 101,35 кПа, м/м | 588 | 590 | 568 |
Объем газа, получаемый из 1 т СПГ при 0,0°C и 101,325 кПа, м/10 кг | 1392 | 1314 | 1211 |
Массовая скрытая теплота парообразования, КДж/кг | 525,6 | 679,5 | 675,5 |
Высшая теплота сгорания, МДж/м | 37,75 | 38,76 | 42,59 |
Примечание — В Российской Федерации приняты стандартные условия измерения объема газа: температура 20,0°C и давление 101,325 кПа и для приведения к этим условиям значения объемов газа, указанные в таблице 1, необходимо умножить на 0,9313.
5.3 Физические свойства
5.3.1 Физические свойства отпарного газа
СПГ хранят в кипящем состоянии в теплоизолированных резервуарах большой вместимости. Любой приток тепла извне вызывает испарение части СПГ в газовую фазу. Испарившийся при этом газ называют отпарным газом. Состав отпарного газа зависит от состава СПГ. Например, отпарной газ может содержать 20% азота, 80% метана, а также следы этана; содержание азота в отпарном газе может быть примерно в двадцать раз выше, чем в СПГ.
Поскольку в газовую фазу испаряются преимущественно азот и метан, оставшаяся жидкость содержит большую часть высших углеводородов. Отпарные газы при температуре ниже минус 113°C — для чистого метана и минус 85°C — для смеси 80% метана и 20% азота будут тяжелее окружающего воздуха. При нормальных условиях плотность отпарных газов составляет примерно 0,6 плотности воздуха.
5.3.2 Мгновенное испарение
Как в случае любого находящегося под давлением флюида, при снижении давления СПГ ниже значения, при котором происходит его кипение, например при прохождении через клапан, некоторое количество СПГ испаряется, и его температура падает до новой точки кипения при данном давлении. Такой процесс известен как мгновенное испарение. Поскольку СПГ является многокомпонентной смесью, составы мгновенно испарившегося газа и оставшейся жидкости отличаются по причинам, приведенным в 5.3.1.
Например, при падении давления на 10 Па мгновенное испарение 1 м СПГ при температуре кипения, соответствующей давлению в диапазоне от 1·10 Па до 2·10 Па, приводит к выбросу примерно 0,4 кг газа. Более точное вычисление количества и состава жидких и газообразных продуктов мгновенного испарения многокомпонентных жидких сред, таких как СПГ, является сложной задачей. Для таких вычислений следует использовать надежные компьютерные программы термодинамических вычислений или программные комплексы технологического моделирования, содержащие соответствующую базу данных.
5.3.3 Разлив сжиженного природного газа
При попадании СПГ на землю (при аварийном разливе) сначала происходит интенсивное кипение, затем скорость испарения СПГ быстро падает до постоянного значения, которое определяется тепловыми свойствами грунта и притоком тепла, получаемого от окружающего воздуха. Скорость испарения СПГ может быть снижена за счет использования теплоизолированных поверхностей в местах возможных утечек. Скорость испарения СПГ с поверхностей разных материалов приведена в таблице 2. Значения приведены в качестве примера и должны быть проверены при их использовании для количественного анализа рисков (КАР) или проектирования.
Таблица 2 — Скорость испарения СПГ
Материал | Скорость испарения СПГ с единицы поверхности через 60 с, кг/(м·ч) |
Щебень | 480 |
Мокрый песок | 240 |
Сухой песок | 195 |
Вода | 600 |
Обычный (стандартный) бетон | 130 |
Легкий коллоидный бетон | 65 |
При разливе СПГ небольшие объемы жидкости превращаются в значительные объемы газа, при этом из одного объема жидкости в условиях окружающей среды образуется приблизительно 600 объемов газа (см. таблицу 1).
Когда разлив происходит на поверхности воды, конвекция в воде настолько интенсивна, что скорость испарения, отнесенная к площади поверхности, остается постоянной. Площадь разлива СПГ будет продолжать увеличиваться до тех пор, пока скорость испарения жидкости не станет равна скорости притока жидкости, прибывающей в результате утечки.
5.3.4 Распространение и рассеяние газовых облаков
Первоначально газ, образующийся в результате испарения СПГ, имеет приблизительно такую же температуру, что и СПГ, и плотность, большую, чем плотность окружающего воздуха. Такой газ в первую очередь под действием силы тяжести будет распространяться по поверхности земли, пока не прогреется в результате поглощения тепла из почвы и перемешивания с окружающим воздухом.
Разбавление теплым воздухом повышает температуру и снижает молекулярную массу паровоздушной смеси. В результате этого облако будет иметь большую плотность, чем окружающий воздух, до тех пор, пока не будет разбавлено значительно ниже концентрационного предела воспламенения. Но при высоком содержании воды в атмосфере (высокая влажность и температура) может произойти конденсация воды при смешивании с холодными парами СПГ и разогревание смеси, при котором она станет легче воздуха и облако поднимется. Расширение и рассеяние облака паров при разливе СПГ являются достаточно сложными физическими явлениями и обычно могут быть теоретически вычислены с помощью компьютерного моделирования. Указанное моделирование должно быть проведено только специализированной организацией.
После разлива СПГ образуется «туман», вызванный конденсацией водяного пара в окружающем воздухе. Возможность наблюдения «тумана» (днем и при отсутствии естественного природного тумана) полезна для определения направления перемещения облака испарившегося СПГ, т.к. позволяет оценить опасность воспламенения смеси газа и воздуха.
При утечке из сосудов, работающих под давлением, или трубопроводов СПГ будет распыляться в виде струйных потоков в атмосфере с одновременным дросселированием (расширением) и испарением. Этот процесс сопровождается интенсивным перемешиванием паров СПГ с окружающим воздухом. Первоначально большая часть СПГ в паровом облаке будет содержаться в виде аэрозоля. В результате дальнейшего перемешивания СПГ с воздухом произойдет полное испарение мелких капель жидкости.
5.3.5 Воспламенение
Смесь паров СПГ с воздухом воспламеняется при концентрации паров СПГ в диапазоне от 5% об. до 15% об.
5.3.6 Пожар разлива СПГ
Поверхностная плотность энергии излучения пламени (ППЭИ) горящего участка СПГ диаметром более 10 м достаточно высока. Ее вычисляют по измеренному значению потока излучения и площади пламени. ППЭИ зависит от размера поверхности горения, выбросов дыма и способов измерения. С увеличением площади значение ППЭИ уменьшается.
5.3.7 Распространение и последствия волн давления
В свободном состоянии природный газ горит медленно с низким перепадом давления (менее 5 кПа). Давление может повышаться в местах с загроможденным или замкнутым пространством, например в местах с плотно установленным оборудованием или с плотной застройкой.
5.3.8 Меры предосторожности
Природный газ не может быть сжижен путем повышения давления при температуре окружающей среды. Фактически его температура должна быть понижена до температуры ниже минус 80°C, прежде чем он может быть сжижен при каком-либо давлении. Это означает, что присутствие любого количества сжиженного природного газа, например между двумя клапанами или в герметичном резервуаре без выпускного клапана, при нагревании приведет к резкому повышению давления вплоть до разрушения системы герметизации. Все установки и оборудование для СПГ должны быть спроектированы таким образом, чтобы диаметры сбросных отверстий и/или предохранительных клапанов соответствовали объему СПГ в резервуарах.
5.3.9 Ролловер
Термин «ролловер» относится к процессу, при котором в резервуарах для хранения СПГ образуется большое количество газа в течение короткого периода времени. Ролловер приводит к возникновению избыточного давления в резервуаре для хранения СПГ, если не приняты соответствующие меры для предотвращения указанного явления.
В резервуарах для хранения СПГ возможно наличие двух устойчивых слоев или областей, которые образуются, как правило, в результате неполного смешивания СПГ разной плотности — свежего и остатка в емкости.
Внутри слоя плотность жидкости одинакова, но плотность жидкости в нижнем слое резервуара больше плотности жидкости в верхнем слое.
В дальнейшем из-за притока тепла в емкости, тепло- и массообмена между слоями и испарения жидкости с поверхности плотность слоев выравнивается путем самопроизвольного перемешивания.
Такое самопроизвольное перемешивание называется ролловер, и если, как это часто бывает, жидкость в нижней части резервуара становится перегретой относительно давления паровой фазы в емкости СПГ, то ролловер сопровождается резким увеличением скорости испарения. В ряде случаев указанное выделение паров является очень быстрым и мощным. При этом повышение давления в емкости бывает достаточным, чтобы вызвать срабатывание клапанов сброса давления.
Первоначальное предположение заключалось в том, что, когда плотность верхнего слоя превышает плотность нижнего слоя, происходит инверсия (перемещение) слоев, отсюда и название ролловер. Более поздние исследования не подтвердили первоначальное предположение и показали, что при этом происходит интенсивное перемешивание слоев.
Возникновению ролловера, как правило, предшествует период, в течение которого скорость образования отпарного газа значительно ниже обычной. Поэтому следует тщательно контролировать скорость образования отпарного газа, чтобы убедиться, что жидкость не аккумулирует тепло. При подозрении на возникновение ролловера следует обеспечить циркуляцию жидкости в резервуаре для смешивания нижнего и верхнего слоев.
Ролловер можно предотвратить с помощью эффективного управления резервами СПГ. СПГ разных изготовителей, имеющий разный состав, следует хранить в отдельных резервуарах. Если невозможно обеспечить раздельное хранение, должно быть обеспечено хорошее перемешивание при заполнении емкости.
Высокое содержание азота в СПГ, производимом в установках сглаживания пикового потребления, также может вызвать ролловер вскоре после прекращения заполнения емкости вследствие преимущественного испарения азота. Как показывает практика, этот тип ролловера можно предотвратить путем поддержания содержания азота в СПГ менее 1% и при тщательном мониторинге скорости образования отпарного газа.
Таким образом, при подозрении на расслоение следует контролировать плотность СПГ в резервуаре, например, если резервуар заполнен СПГ разных изготовителей. При обнаружении расслоения должны быть приняты меры, снижающие степень риска.
5.3.10 Мгновенный фазовый переход
При контакте двух жидкостей с разными температурами при определенных условиях могут возникать мощные ударные волны. Это явление, называемое мгновенным фазовым переходом (МФП), может произойти при контакте СПГ и воды. Несмотря на то, что при этом не происходит воспламенение, создается волна давления, похожая на взрыв.
МФП в результате разлива СПГ на воду происходят редко и с относительно ограниченными последствиями. Теоретические предположения, согласующиеся с результатами экспериментов, можно обобщить следующим образом.
Когда две жидкости со значительно отличающимися температурами вступают в контакт и температура (в градусах Кельвина) более теплой жидкости в 1,1 раза выше, чем температура кипения более холодной жидкости, повышение температуры последней происходит настолько быстро, что температура поверхностного слоя может превысить температуру спонтанной нуклеации (появление пузырьков в жидкости).
В некоторых случаях такая перегретая жидкость испаряется за очень короткое время по сложному механизму цепной реакции с образованием пара со скоростью ударной волны.
Например, жидкости могут быть приведены в контакт в результате механического повреждения, что вызывает МФП, как было показано в экспериментах с разливом СПГ или жидкого азота на поверхности воды.
Результаты последних исследований позволили лучше понять сущность МФП для количественной оценки степени опасности этого процесса и определения достаточности предпринимаемых мер безопасности.
5.3.11 Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости
Любая жидкость вблизи температуры кипения начинает чрезвычайно быстро испаряться при резком падении давления в системе. Известны случаи, когда самопроизвольный процесс расширения приводил к разрушению резервуаров и разбрасыванию обломков на несколько сотен метров. Указанное явление было названо взрывом расширяющихся паров вскипающей жидкости (ВРПВЖ).
Вероятность ВРПВЖ в установках СПГ крайне мала, поскольку СПГ хранится в резервуарах, которые разгерметизируются уже при достаточно низких давлениях, при этом скорость образования пара незначительна, или для хранения и транспортирования СПГ используют криогенные резервуары высокого давления и трубопроводы в пожарозащищенном исполнении.
6.1 Общие положения
Следующие рекомендации приведены в качестве общего руководства для лиц, проводящих работы при производстве, хранении и транспортировании СПГ, однако в настоящем стандарте не рассматриваются все вопросы безопасности, связанные с его применением, и он не может заменять собой требования национальных или региональных стандартов по безопасности.
6.2 Воздействие холода
6.2.1 Предупреждение
Низкие температуры, характерные для СПГ, могут привести к различным повреждениям открытых частей тела. Воздействие низких температур на организм человека приводит к тяжелым последствиям, если персонал, работающий с СПГ, не защищен соответствующим образом.
6.2.2 Обращение с СПГ, холодовые травмы
Попадание СПГ на открытые участки кожи вызывает образование волдырей, похожих на ожоги. Газ, образующийся из СПГ, также имеет очень низкую температуру и может привести к ожогам. Нежные ткани, в том числе слизистые оболочки глаз, могут быть повреждены даже при кратковременном воздействии такого холодного пара, которое не повреждает кожу лица и рук.
Не следует касаться незащищенными частями тела нетеплоизолированных трубопроводов или емкостей, содержащих СПГ. Очень холодный металл прилипает к коже, которая повреждается при попытке отрыва от поверхности металла.
6.2.3 Обморожение
Резкое или длительное воздействие холодных паров и газов на организм человека вызывает обморожение. Локальная боль, как правило, является признаком обморожения, но иногда боль не ощущается.
6.2.4 Воздействие холода на легкие
Длительное дыхание в чрезвычайно холодной окружающей среде приводит к повреждению легких. Кратковременное воздействие холода может привести к затрудненному дыханию.
6.2.5 Переохлаждение
Опасность переохлаждения возникает даже при температуре до 10°C. Лица, пострадавшие от переохлаждения, должны быть выведены из холодной зоны и быстро согреты в теплой ванне при температуре от 40°C до 42°C. В этих случаях не следует использовать для согревания сухое тепло.
6.2.6 Рекомендуемая защитная одежда
При работе с СПГ для защиты глаз следует использовать защитные маски или специальные очки. При работе с криогенными жидкостями или охлажденными парами следует применять кожаные перчатки. Перчатки должны надеваться и сниматься достаточно легко, чтобы их можно было быстро снять при попадании криогенной жидкости. Даже при использовании перчаток все процедуры с оборудованием, содержащим СПГ, должны проводиться только в течение короткого промежутка времени.
При работе с СПГ следует надевать плотно прилегающие комбинезоны или одежду подобного типа, без карманов или манжет. Брюки следует надевать навыпуск, поверх сапог или ботинок. Перед использованием в закрытом пространстве одежда, на которую попала криогенная жидкость или охлажденные пары, должна быть проветрена на открытом воздухе вдали от источника воспламенения. Персонал, работающий с СПГ, должен знать, что защитная одежда обеспечивает защиту только от случайных брызг, поэтому следует избегать контакта с СПГ.
Примечание — При работе с криогенными горючими жидкостями следует использовать спецодежду из антистатической и огнестойкой ткани.
6.3 Воздействие сжиженного природного газа
6.3.1 Токсичность
СПГ и природный газ не являются токсичными веществами.
Примечание — СПГ и природный газ являются малотоксичными пожаровзрывоопасными продуктами. При работе с СПГ следует учитывать предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, установленные в гигиенических нормативах [5].
6.3.2 Асфиксия
Природный газ обладает только удушающим эффектом. Нормальное содержание кислорода в воздухе составляет 20,9% об., окружающая среда, содержащая менее 18% об. кислорода, оказывает потенциально удушающее воздействие. При высоких концентрациях природного газа может наблюдаться тошнота или головокружение из-за недостатка кислорода. При выходе из зоны с пониженным содержанием кислорода симптомы удушья быстро исчезают. Содержание кислорода и углеводородов в воздухе рабочей зоны, где возможны утечки природного газа, должно постоянно контролироваться.
Даже если содержание кислорода в воздухе рабочей зоны достаточно для нормального дыхания, перед проведением работ следует определять содержание взрывоопасных компонентов. При работах во взрывоопасных зонах следует использовать инструменты только во взрывозащищенном исполнении.
6.4 Требования пожарной безопасности и средства защиты
При обращении с СПГ следует использовать огнетушители порошкового типа (предпочтительно с карбонатом калия). Персонал, работающий с СПГ, должен уметь пользоваться порошковыми огнетушителями при тушении горящих жидкостей. Для снижения теплового излучения при локализации пожара разлития СПГ следует использовать высокократную пену или блоки из пеностекла.
Должны быть доступны источники водоснабжения для охлаждения и получения пены. Не допускается применять воду для тушения пожаров СПГ.
Комплекс противопожарных мер и защиты должен соответствовать требованиям [6], [7] или ГОСТ Р 56352.
Огнетушители должны быть порошкового типа.
6.5 Цвет
Пары СПГ бесцветны. Однако при попадании их в атмосферу будет образовываться белое облако вследствие конденсации влаги из окружающего воздуха.
6.6 Запах
Пары СПГ не имеют запаха.
Примечание — Не обладают запахом пары СПГ, который получен из неодорированного и не содержащего сернистых соединений природного газа.
7.1 Материалы, используемые в индустрии сжиженного природного газа
7.1.1 Общие положения
Большинство материалов, применяемых для производства оборудования, подвержено охрупчиванию при воздействии очень низких температур. В частности, вязкость разрушения для углеродистой стали очень низка при температуре СПГ (минус 160°C). Для материалов, контактирующих с СПГ, должна быть подтверждена устойчивость к хрупкому разрушению.
7.1.2 Материалы, контактирующие со сжиженным природным газом
Материалы, которые не становятся хрупкими при контакте с СПГ, и области их применения приведены в таблице 3. Следует учитывать, что приведенный перечень не является полным.
Таблица 3 — Материалы, используемые в прямом контакте со сжиженным природным газом и области их применения
Наименование | Область применения |
Аустенитная нержавеющая сталь | Резервуары, сливные рукава, болты и гайки, трубопроводы и фитинги, насосы, теплообменники |
9%-ная никелевая сталь | Резервуары |
Никелевые сплавы, ферроникель | Резервуары, болты и гайки |
Железоникелевая сталь инвар (36% никеля) | Трубопроводы, резервуары |
Алюминиевые сплавы | Резервуары, теплообменники |
Медь и медные сплавы | Уплотнения, трущиеся поверхности |
Эластомер | Уплотнения, прокладки |
Бетон (предварительно напряженный) | Резервуары |
Графит | Уплотнения, сальники |
Фторэтиленпропилен | Электроизоляция |
Политетрафторэтилен (тефлон) | Уплотнения, сальники, опорные поверхности |
Политрифторхлорэтилен | Опорные поверхности |
Стеллит | Опорные поверхности |
Состав стеллита, % масс.: кобальт — 55, хром — 33, вольфрам — 10, углерод — 2. | |
7.1.3 Материалы, не контактирующие со сжиженным природным газом в нормальных условиях эксплуатации
Основные материалы, применяемые для сооружений, работающих при низких температурах, но не предназначенные для прямого контакта с СПГ при нормальных условиях эксплуатации, приведены в таблице 4. Приведенный перечень не является полным.
Таблица 4 — Материалы, не используемые в контакте с СПГ при обычных условиях эксплуатации
Наименование | Область применения |
Низколегированная нержавеющая сталь | Шариковые подшипники |
Бетон (предварительно напряженный, армированный) | Резервуары |
Коллоидный бетон | Защитная обваловка |
Древесина (бальза, клееная фанера, кора пробкового дерева) | Теплоизоляция |
Эластомер | Мастика, клей |
Стекловата | Теплоизоляция |
Вермикулит (вспученная слюда) | Теплоизоляция |
Поливинилхлорид | Теплоизоляция |
Полистирол | Теплоизоляция |
Полиуретан | Теплоизоляция |
Полиизоцианурат | Теплоизоляция |
Песок | Теплоизоляция |
Силикат кальция | Защитная обваловка |
Кварц (стекло) | Теплоизоляция |
Пеностекло | Теплоизоляция, защитная обваловка |
Перлит | Теплоизоляция |
7.1.4 Дополнительная информация
В качестве материала для теплообменников часто используют алюминий. Алюминий может контактировать с СПГ при условии, что СПГ не содержит примесей, вызывающих коррозию алюминия, например ртути.
Трубные и пластинчатые теплообменники, так называемые «холодные боксы», на заводах по сжижению природного газа как правило защищают стальным корпусом.
Алюминий также используют для изготовления подвесных крыш внутри резервуаров.
Оборудование и материалы, специально предназначенные для жидкого кислорода или жидкого азота, как правило, также пригодны для СПГ.
Оборудование, предназначенное для СПГ, рассчитанное на высокое давление и соответствующую температуру, должно быть спроектировано с учетом возможного снижения температуры в случае разгерметизации системы.
7.2 Термические напряжения
Наиболее часто криогенное оборудование, используемое в индустрии СПГ, подвергается быстрому охлаждению — от температуры окружающей среды до температуры, характерной для СПГ.
Температурные градиенты, возникающие в процессе охлаждения, вызывают термические напряжения, которые являются кратковременными и циклическими, при этом максимальное напряжение возникает вдоль стенок резервуаров, контактирующих с СПГ. Указанные термические напряжения нарастают с увеличением толщины материала и могут стать существенными при толщине более 10 мм. Для критических точек переходные или ударные напряжения можно вычислить с использованием установленных методов, и они должны быть испытаны на хрупкое разрушение.
Экстремальные температуры на объектах СПГ приводят к значительным тепловым расширениям или сжатиям. Для предотвращения перенапряжений трубопроводы и другие элементы конструкции необходимо располагать с учетом возможных смещений.
Если трубопровод заполнен СПГ частично, температурный градиент от верхней к нижней части трубы может вызывать напряжения изгиба и остаточные деформации, что может привести к разгерметизации, главным образом в местах фланцевых соединений.
Для минимизации изгибов и предотвращения напряжений из-за изменения температуры во всех режимах (охлаждение, нагрев, переходные режимы и др.) должны быть проведены исследования оборудования и трубопроводных систем на гибкость. Испытания на пластичность должны включать все обычные, аварийные и исключительные случаи нагрузки (вес, ветер, снег, землетрясения и др.).
Приложение ДА
(справочное)
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного национального стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование ссылочного стандарта |
ГОСТ Р 56352 | NEQ | NFPA 59А «Стандарт по производству, хранению и обращению со сжиженным природным газом (СПГ)» |
Примечание — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов: — NEQ — неэквивалентные стандарты. | ||
[1] | ISO 6568 | Natural gas — Simple analysis by gas chromatography |
[2] | ISO 6974 | Natural gas — Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatography method |
[3] | ISO 6578 | Refrigerated hydrocarbon liquids — Static measurement — Calculation procedure |
[4] | ISO 8310 | Refrigerated hydrocarbon and non-petroleum based liquefied gaseous fuels — General requirements for automatic tank thermometers on board marine carriers and floating storage |
[5] | ГН 2.2.5.1313-03 | Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны |
[6] | EN 1473 | Installation and equipment for liquefied natural gas — Design of onshore installation |
[7] | NFPA 59A | Standard for the production, storage, and handling of liquefied natural gas (LNG) |
УДК 66-911.33:665.612.3:006.354 | МКС 75.160.30 | |
Ключевые слова: сжиженный природный газ, общие характеристики | ||
Откуда взялся природный газ. Две теории газа.
Многие ли в наше время могут сразу дать определение природному газу? Знают ли его историю и химический состав? Очевидно нет, ведь в Google найдется все.
Итак.
Природный газ — смесь углеводородов, представляющая собой нечто эфемерное, то, что нельзя потрогать, увидеть и без запаха. Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4h20) и некоторые неуглеводородные примеси.
В поисках истины.
Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно происхождения природного газа, и своем споре разбились на два лагеря, пытаясь доказать возникновение газа, предложили две основные теории.
Минеральная теория
Согласно этой теории все химические элементы, из которых состоит природный газ и нефть изначально заложены в мантии Земли, представляя собой залежи полезных ископаемых. находясь глубоко в пластах горных пород являются частью процесса дегазации Земли. Из-за внутренних движений Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах поднимаются ближе к поверхности, туда, где образуется наименьшее давление, таким образом, в результате появляются нефтяные и газовые залежи.
Биогенная теория.
Приверженцы этой теории считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили химический коктейль природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.
Газ видишь? Нет. А он есть.
Большинство людей, далеких от газовой отрасли, представляют, что газ, находящийся под землей подобен ценным ископаемым, занимает собой некие пустоты в недрах земли, и легко полностью извлекается. Но это не совсем верно. Природный газ действительно находится глубоко под землей, внутри горных пород, имеющих пористую структуру, но поры на столько микроскопические, что их невооружённым глазом разглядеть почти нереально. Поэтому, взяв в руки извлеченный из недр земли небольшой кусок песчаника, сложно осознать, что внутри заключен природный газ.
Священный огонь.
Древний зороастрийский храм Атешгях
У многих народов огонь вызывал благоговейный трепет. Люди поклонялись огню, огонь любили, огонь ненавидели.
Человечество знает о существовании природного газа давно. И, хотя уже в IV веке до н. э. в Китае его научились использовать для отопления и освещения, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, почитаемый в разное время зороастрийцами, индуистами и сикхами. Храм возник на месте «вечных» неугасимых огней — горящих выходов естественного газа, благодаря чему храм и носит название «Атешгях», что означает «Дом огня». Служения в нем проходили вплоть до XIX века. Однако, сами зороастрийцы говорят, что они не поклоняются огню как таковому, а почитают Творца (Q’rt’), символом которого является огонь.
Добыть и использовать.
«Человечеству всего около 200 тыс. лет. А добыча газа началась только в прошлом веке»
Человек всегда и везде ищет выгоду. Вот и персидский царь в I веке н.э., увидев огонь, горевший и день и ночь, не требующий дополнительного топлива приказал построить дворцовую кухню на месте где газ выходил на поверхность. Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.
На заметку: Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.
Описание продукции для природного газа — Eesti Gaas
Наименование продукта: Природный газ
Другие наименования: naturgas, natural gas, Erdgas, gaz nature
Сфера использования
Природный газ в основном используется в качестве топлива, а также сырья в химической промышленности.
Химический состав
Природный газ- это выделяющаяся из природных источников (скважин) сама по себе или при производстве нефти смесь, состоящая в основном из метана и в небольшой степени этана, пропана, бутана, высших фракций углеводородов и инертных газов.
Физические и химические свойства
- точка росы (при абсолютном давлении в 40 бар) ≤ – 10 °C
- точка росы углеводородов (при абсолютном давлении 25 до 75 бар) ≤ – 2 °C
- содержание сероводорода ≤ 7 мг/м³
- содержание меркаптановой серы ≤ 16 мг/м³
- общее содержание серы ≤ 30 мг/м³
- высшая теплотворная способность (м3 газа при температуре 20 °C и абсолютном давлении 1,01325 бар): ≥ 35,27 MJ/м
- содержание кислорода ≤ 0,02 моль %
- содержание углекислого газа ≤ 2,5 моль %
- содержание твёрдых примесей ≤ 1 мг/м³
Восприятие природного газа
Природный газ является смесью газа без запаха, цвета и вкуса. Для придания природному газу запаха используется специальный ароматизатор (THT). Доля ароматизатора C4H8S в продукте составляет 10…15 мг/м³. Предел восприятия, достигаемого с помощью ароматизатора, составляет 0,05…0,2% природного газа в воздухе. Наилучшими индикаторами природного газа в воздухе являются переносные или установленные в помещениях газовые датчики.
Угрожающие здоровью факторы
- Природный газ не является ядовитым, и добавленный в него ароматизатор не делает газ ядовитым. Тем не менее, запах преднамеренно неприятный, чтобы мельчайшие утечки газа могли быть легко обнаружены. Запах ароматизатора уничтожается в процессе горения.
- Вдыхаемый в небольших количествах природный газ не причиняет никакого вреда. Примерно 10% природного газа в воздухе вызывает сонливость, возможна также головная боль и плохое самочувствие. Если количество газа вырастает до 20…30%, то с этим сопутствует опасная нехватка кислорода, которая может привести к удушью. Пострадавшего с затруднённым дыханием необходимо вывести на свежий воздух. Если пострадавший в бессознательном состоянии, то начните искусственное дыхание и передайте его на попечение врача.
- При горении природного газа в основном возникает углекислый газ и водяной пар. Вместе с газами горения выделяется естественным путём находящийся в воздухе горения азот (в воздухе содержится 79 % азота и 21% кислорода). В зависимости от условий горения, температуры и парциального давления кислорода маленькая часть азота при высоких температурах образует оксиды азота. Если по какой- либо причине при горении природного газа нет достаточного для горения количества воздуха, образуется окись углерода (СО), также известная как угарный газ. Угарный газ- это ядовитый газ, который даже в небольших количествах препятствует транспортировке кислорода в крови. Если есть причина предположить, что пострадавший отравился угарным газом, то необходимо доставить его на свежий воздух. Реанимацию необходимо начать сразу, и пострадавшего надо незамедлительно доставить к врачу.
Действия при утечке газа или возгорании
Природный газ составляет вместе с кислородом воспламеняющуюся смесь. Взрывоопасная зона довольно узкая. В месте утечки смесь для воспламенения слишком богатая, а по её краям слишком бедная. В промежуточной зоне всегда есть взрывоопасная смесь.
В случае утечки газа:
- закрыть кран трубы, идущей к месту утечки
- проверить, чтобы в опасной зоне не было людей
- организовать проветривание, избегая искр
- сообщить спасательной службе по телефону 112
Если выделившийся газ воспламенился, то для остановки тока газа необходимо закрыть ближайшие краны, и горящий газ можно потушить только с помощью порошкового огнетушителя.
»Справочная информация NaturalGas.org
Фон
Источник: NGSA
Природный газ — жизненно важный компонент мирового энергоснабжения. Это один из самых чистых, безопасных и наиболее полезных из всех источников энергии. Однако, несмотря на его важность, существует много неправильных представлений о природном газе. Например, само слово «газ» имеет множество различных значений и значений. Когда мы заправляем машину топливом, мы заправляем ее «бензином». Однако бензин, который используется в вашем автомобиле, хотя и является ископаемым топливом, сильно отличается от природного газа.«Газ» в обычных барбекю — это на самом деле пропан, который, хотя и тесно связан с природным газом и обычно встречается в нем, на самом деле не является природным газом. Хотя природный газ обычно объединяется с другими ископаемыми видами топлива и источниками энергии, он обладает многими характеристиками, которые делают его уникальным. Ниже приведена небольшая справочная информация о природном газе, о том, что это такое, как образуется и где он находится в природе.
Что такое природный газ?
| A устье природного газа |
| Источник: Duke Energy |
Природный газ сам по себе может считаться неинтересным газом — он бесцветен, бесформенен и не имеет запаха в чистом виде.Совершенно неинтересно — за исключением того, что природный газ является горючим, его много в Соединенных Штатах, и при сжигании он выделяет много энергии с меньшими выбросами, чем многие другие источники. По сравнению с другими ископаемыми видами топлива, природный газ горит чище и выделяет в воздух более низкие уровни потенциально вредных побочных продуктов. Нам требуется постоянно увеличивающийся запас энергии для обогрева наших домов, приготовления пищи и выработки электроэнергии. Именно эта потребность в энергии подняла природный газ до такого уровня важности в нашем обществе и в нашей жизни.
Природный газ — горючая смесь углеводородных газов. Хотя природный газ состоит в основном из метана, он также может включать этан, пропан, бутан и пентан. Состав природного газа может варьироваться в широких пределах, но ниже представлена диаграмма, показывающая типичный состав природного газа до его очистки.
| Типичный состав природного газа | ||
| метан | CH 4 | 70-90% |
| этан | С 2 В 6 | 0-20% |
| Пропан | С 3 В 8 | |
| Бутан | С 4 В 10 | |
| Двуокись углерода | CO 2 | 0-8% |
| Кислород | О 2 | 0-0.2% |
| Азот | N 2 | 0-5% |
| Сероводород | H 2 S | 0-5% |
| Редкие газы | А, Он, Ne, Xe | след |
В чистом виде, например, природный газ, который подается в ваш дом, это почти чистый метан. Метан — это молекула, состоящая из одного атома углерода и четырех атомов водорода, и обозначается как Ch5.Характерный запах «тухлого яйца», который мы часто ассоциируем с природным газом, на самом деле представляет собой одорант, называемый меркаптаном, который добавляется в газ перед его доставкой конечному пользователю. Меркаптан помогает обнаружить любые утечки.
Этан, пропан и другие углеводороды, обычно связанные с природным газом, имеют несколько иные химические формулы. Щелкните ссылку, чтобы подробнее узнать о горении метана.
| A Молекула метана, CH 4 |
| Источник: USGS |
Природный газ считается «сухим», когда он представляет собой почти чистый метан, из которого удалена большая часть других обычно связанных углеводородов.Когда присутствуют другие углеводороды, природный газ является «влажным».
Природный газ находит множество применений в жилищном, коммерческом и промышленном секторах; подробнее о разнообразных способах использования природного газа можно узнать здесь.
Природный газ, обнаруженный в подземных резервуарах, часто связан с нефтяными месторождениями. Добывающие компании ищут доказательства наличия этих коллекторов, используя сложную технологию, которая помогает определить местонахождение природного газа, и бурит скважины в земле там, где он может быть найден.Щелкните ссылку, чтобы узнать больше о новых технологиях и их влиянии на окружающую среду. После извлечения из-под земли природный газ очищается от примесей, таких как вода, другие газы, песок и другие соединения. Некоторые углеводороды удаляются и продаются отдельно, включая пропан и бутан. Также удаляются другие примеси, такие как сероводород (при рафинировании которого можно получить серу, которая затем продается отдельно). После очистки чистый природный газ передается по сети трубопроводов, тысячи миль которых существуют только в Соединенных Штатах.По этим трубопроводам природный газ доставляется к месту использования. Для получения дополнительной информации о том, как природный газ попадает из-под земли в конечный пункт назначения, щелкните здесь.
Природный газ можно измерить разными способами. Как газ, его можно измерить объемом, который он занимает при нормальных температурах и давлениях, обычно выражаемых в кубических футах. Добывающие и распределительные компании обычно измеряют объем природного газа в тысячах кубических футов (MCF), миллионах кубических футов (MMcf) или триллионах кубических футов (Tcf).Хотя измерение по объему полезно, природный газ также можно измерить по потенциальной выходной энергии. Как и другие виды энергии, природный газ обычно измеряется и выражается в британских тепловых единицах (БТЕ). Одна британская тепловая единица — это количество природного газа, которое будет производить достаточно энергии, чтобы нагреть фунт воды на один градус при нормальном давлении. Чтобы дать представление, один кубический фут природного газа содержит около 1027 британских тепловых единиц. Когда природный газ доставляется в дом, он измеряется газовой компанией в «терморегуляторах» для выставления счетов.Термины эквивалентны 100 000 британских тепловых единиц, или чуть более 97 кубических футов природного газа.
Образование природного газа
Природный газ — это ископаемое топливо. Подобно нефти и углю, это означает, что это, по сути, останки растений, животных и микроорганизмов, которые жили миллионы и миллионы лет назад. Но как эти некогда живые организмы превратились в неодушевленную смесь газов?
Существует множество различных теорий происхождения ископаемого топлива. Наиболее широко распространенная теория гласит, что ископаемое топливо образуется, когда органическое вещество (например, останки растений или животных) сжимается под землей под очень высоким давлением в течение очень долгого времени.Это называется термогенным метаном. Подобно образованию нефти, термогенный метан образуется из органических частиц, покрытых грязью и другими отложениями. Со временем на органическое вещество накапливается все больше и больше осадков, ила и прочего мусора. Этот осадок и мусор оказывают большое давление на органическое вещество, которое сжимает его.
Это сжатие в сочетании с высокими температурами, обнаруженными глубоко под землей, разрушает углеродные связи в органическом веществе.По мере того, как человек становится все глубже и глубже под земной корой, температура становится все выше и выше. При низких температурах (более мелкие месторождения) добывается больше нефти по сравнению с природным газом. Однако при более высоких температурах создается больше природного газа, чем нефти. Вот почему природный газ обычно ассоциируется с нефтью в месторождениях, которые находятся на 1-2 мили ниже земной коры. Более глубокие месторождения, очень далеко под землей, обычно содержат в основном природный газ и во многих случаях чистый метан.
Природный газ также может образовываться в результате преобразования органического вещества крошечными микроорганизмами.Этот тип метана называют биогенным метаном. Метаногены, крошечные производящие метан микроорганизмы, химически разрушают органические вещества с образованием метана. Эти микроорганизмы обычно встречаются в районах у поверхности земли, лишенных кислорода. Эти микроорганизмы также обитают в кишечнике большинства животных, в том числе человека. Образование метана таким образом обычно происходит вблизи поверхности земли, и образующийся метан обычно теряется в атмосфере.Однако при определенных обстоятельствах этот метан может улавливаться под землей и извлекаться как природный газ. Примером биогенного метана является свалочный газ. Свалки, содержащие отходы, производят относительно большое количество природного газа в результате разложения содержащихся в них отходов. Новые технологии позволяют собирать этот газ и использовать его для увеличения поставок природного газа.
Третий способ образования метана (и природного газа) — абиогенные процессы.Очень глубоко под земной корой существуют газы, богатые водородом, и молекулы углерода. Поскольку эти газы постепенно поднимаются к поверхности земли, они могут взаимодействовать с минералами, которые также существуют под землей, в отсутствие кислорода. Это взаимодействие может привести к реакции с образованием элементов и соединений, которые находятся в атмосфере (включая азот, кислород, двуокись углерода, аргон и воду). Если эти газы находятся под очень высоким давлением, когда они движутся к поверхности земли, они могут образовывать отложения метана, подобные термогенному метану.
Природный газ под землей
| Источник: Энергетическая информация США Администрация |
Хотя существует несколько способов образования метана и, следовательно, природного газа, обычно он находится под поверхностью земли. Поскольку природный газ имеет низкую плотность, после образования он будет подниматься к поверхности земли через рыхлую породу сланцевого типа и другие материалы. Часть этого метана просто поднимется на поверхность и рассеется в воздухе.Однако большая часть этого метана поднимется вверх в геологические образования, которые «удерживают» газ под землей. Эти образования состоят из слоев пористой осадочной породы (вроде губки, которая впитывает и содержит газ) с более плотным, непроницаемым слоем породы наверху.
Эта непроницаемая порода улавливает природный газ под землей. Если эти образования достаточно большие, они могут улавливать большое количество природного газа под землей, в так называемом резервуаре. Существует ряд различных типов этих образований, но наиболее распространенный из них возникает, когда непроницаемая осадочная порода образует форму «купола», как зонтик, улавливающий весь природный газ, всплывающий на поверхность.
Есть несколько способов формирования такого рода «купола». Например, разломы — обычное место для залежей нефти и природного газа. Разлом возникает, когда нормальные осадочные слои «разделяются» по вертикали, так что непроницаемая порода смещается вниз, задерживая природный газ в более проницаемых слоях известняка или песчаника. По сути, геологическая формация, которая покрывает непроницаемую породу более пористыми, богатыми нефтью и газом отложениями, потенциально может образовать резервуар.На рисунке ниже показано, как природный газ и нефть могут быть задержаны под непроницаемыми осадочными породами в так называемой антиклинальной формации. Чтобы успешно вывести это ископаемое топливо на поверхность, в непроницаемой скале необходимо просверлить отверстие, чтобы выпустить ископаемое топливо под давлением. Обратите внимание, что в коллекторах, содержащих нефть и газ, газ, будучи наименее плотным, находится ближе всего к поверхности, а нефть под ним, как правило, сопровождается определенным количеством воды. Природный газ, захваченный таким образом под землей, может быть извлечен путем просверливания отверстия в непроницаемой породе.Газ в этих резервуарах обычно находится под давлением, что позволяет ему самостоятельно выходить из резервуара.
Источник: Energy Tomorrow
Помимо того, что природный газ находится в традиционном резервуаре, таком как показанный выше, природный газ также может быть обнаружен в других «нетрадиционных» формациях. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о нетрадиционных пластах природного газа, таких как сланцы, которые можно увидеть на графике справа.
Теперь, когда были обсуждены основы использования природного газа в качестве ископаемого топлива, перейдем к информации об истории природного газа.
Что такое природный газ? — Определить природный газ | Решение для природного газа
Чтобы дать определение природному газу, мы должны понимать, из чего он состоит, помимо понимания того, что он исходит от природы. Природный газ состоит из смеси четырех газов природного происхождения, каждый из которых имеет разную молекулярную структуру. Эта смесь состоит в основном из метана, который составляет 70-90% природного газа вместе с этаном, бутаном и пропаном.Эти газы являются результатом сжатого тепла и давления умерших животных, похороненных глубоко под поверхностью Земли на протяжении миллионов лет.
Природный газ добывается из недр Земли путем бурения скважин на природный газ и нефтяных скважин. После извлечения газ объединяется с жидкостью, называемой сырой нефтью — так мы можем преобразовать природный газ в повседневную энергию.
Зачем нужен природный газ?
Природный газ является полезным источником природной энергии, предлагая преимущества по сравнению с другими источниками энергии, такими как:
• меньше примесей
• менее сложный химический состав
• сжигание приводит к меньшему загрязнению
• производит меньше углекислого газа (который является основным парниковым газом) , диоксид серы (первичный предшественник кислотных дождей), оксиды азота (первичный предшественник смога) и твердые частицы (влияет на здоровье и видимость), чем другие источники энергии
• доступный
• надежный, то есть доступный для добычи.
Природный газ также является экологически чистым источником энергии в следующих случаях:
• производство удобрений для этанола
• производство электроэнергии для домов и предприятий
• транспортировка по суше и морю
• производство электроэнергии
• производство метана для получения водорода
• используется в большинстве наших производственных продуктов.
Где природный газ?
Внутренняя добыча природного газа за последние несколько лет выросла более чем на 20%, и в настоящее время Америка является ведущим производителем газа в мире.Подсчитано, что у Америки есть запасы природного газа как минимум на 100 лет. Больше всего природного газа в штатах, включая Техас, Пенсильванию и Оклахому.
Интересные факты о природном газе
• Природный газ не имеет запаха, цвета, огнеопасен и нетоксичен.
• Природный газ был впервые обнаружен, когда от молнии загорелся газ, просачивающийся из-под земли на Ближнем Востоке между 6000 и 2000 годами до нашей эры.
• В 1626 году в Америке был обнаружен природный газ, когда французские исследователи обнаружили у коренных американцев воспламеняющиеся газы, которые просачивались из озера Эри.
• Искусственный вулкан извергается перед отелем MGM Mirage в Лас-Вегасе каждый час по вечерам и заправляется природным газом с запахом пина-колады.
Природный газ | Национальное географическое общество
Природный газ — это ископаемое топливо. Как и другие ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, природный газ образуется из растений, животных и микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад.
Существует несколько различных теорий, объясняющих, как образуются ископаемые виды топлива.Наиболее распространенная теория заключается в том, что они образуются под землей в интенсивных условиях. По мере разложения растений, животных и микроорганизмов они постепенно покрываются слоями почвы, отложений, а иногда и горных пород. За миллионы лет органическое вещество сжимается. По мере того, как органическое вещество продвигается все глубже в земную кору, оно сталкивается с все более высокими температурами.
Сочетание сжатия и высокой температуры вызывает разрушение углеродных связей в органическом веществе. Этот молекулярный распад производит термогенный метан — природный газ.Метан, вероятно, самое распространенное органическое соединение на Земле, состоит из углерода и водорода (Глава 5).
Месторождения природного газа часто находятся рядом с нефтяными месторождениями. Месторождения природного газа, расположенные близко к поверхности Земли, обычно затмеваются близлежащими месторождениями нефти. Более глубокие месторождения, образующиеся при более высоких температурах и более высоком давлении, содержат больше природного газа, чем нефти. Самые глубокие месторождения могут состоять из чистого природного газа.
Однако природный газ не обязательно должен образовываться глубоко под землей.Он также может быть образован крошечными микроорганизмами, называемыми метаногенами. Метаногены обитают в кишечнике животных (включая человека) и в районах с низким содержанием кислорода у поверхности Земли. Например, свалки полны разлагающегося вещества, которое метаногены распадаются на тип метана, называемый биогенным метаном. Процесс образования метаногенов в природном газе (метане) называется метаногенезом.
Хотя большая часть биогенного метана улетучивается в атмосферу, создаются новые технологии для удержания и сбора этого потенциального источника энергии.
Термогенный метан — природный газ, образующийся глубоко под поверхностью Земли — также может улетучиваться в атмосферу. Часть газа может подниматься через проницаемые вещества, такие как пористые породы, и в конечном итоге рассеиваться в атмосфере.
Однако большая часть термогенного метана, поднимающегося к поверхности, встречается с геологическими образованиями, которые слишком непроницаемы для его выхода. Эти скальные образования называются осадочными бассейнами.
Осадочные бассейны задерживают огромные резервуары природного газа.Чтобы получить доступ к этим резервуарам природного газа, в породе необходимо просверлить отверстие (иногда называемое скважиной), чтобы газ мог выйти и быть собран.
Осадочные бассейны, богатые природным газом, встречаются по всему миру. Пустыни Саудовской Аравии, влажные тропики Венесуэлы и ледяная Арктика американского штата Аляска — все это источники природного газа. В Соединенных Штатах за пределами Аляски бассейны в основном расположены вокруг штатов, граничащих с Мексиканским заливом, включая Техас и Луизиану.Недавно в северных штатах Северная Дакота, Южная Дакота и Монтана были созданы значительные сооружения для бурения осадочных бассейнов.
Типы природного газа
Природный газ, добыча которого экономична и легкодоступна, считается «традиционным». Обычный газ задерживается проницаемым материалом под непроницаемой породой.
Природный газ, обнаруженный в других геологических условиях, не всегда так просто и практично добыть. Этот газ называют «нетрадиционным».«Постоянно разрабатываются новые технологии и процессы, чтобы сделать этот нетрадиционный газ более доступным и экономически выгодным. Со временем газ, считавшийся «нетрадиционным», может стать обычным.
Биогаз — это газ, который образуется при разложении органических веществ в отсутствие кислорода. Этот процесс называется анаэробным разложением и происходит на свалках или там, где разлагаются такие органические материалы, как отходы животноводства, сточные воды или побочные продукты производства.
Биогаз — это биологическое вещество, которое поступает от растений или животных, которые могут быть живыми или неживыми. Этот материал, такой как лесные остатки, можно сжигать для создания возобновляемого источника энергии.
Биогаз содержит меньше метана, чем природный газ, но его можно очищать и использовать в качестве источника энергии.
Deep Natural Gas
Deep Natural Gas — нетрадиционный газ. В то время как большинство обычных газов можно найти на глубине всего несколько тысяч метров, природный газ на глубине залегает в залежах на глубине не менее 4500 метров (15000 футов) от поверхности Земли.Бурение глубокого месторождения природного газа не всегда экономически целесообразно, хотя методы его добычи были разработаны и усовершенствованы.
Сланцы
Сланцевый газ — еще один тип нетрадиционных месторождений. Сланец — это мелкозернистая осадочная порода, не разрушающаяся в воде. Некоторые ученые говорят, что сланец настолько непроницаем, что мрамор по сравнению с ним считается «губчатым». Толстые пласты этой непроницаемой породы могут «прослоить» между собой слой природного газа.
Сланцевый газ считается нетрадиционным источником из-за сложных процессов, необходимых для доступа к нему: гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв) и горизонтальное бурение. Фрекинг — это процедура, при которой открытая порода раскалывается струей воды под высоким давлением, а затем «подпирается» крошечными песчинками, стеклом или кремнеземом. Это позволяет газу более свободно вытекать из скважины. Горизонтальное бурение — это процесс бурения прямо в землю, а затем бурение сбоку или параллельно поверхности Земли.
Плотный газ
Плотный газ — это нетрадиционный природный газ, уловленный под землей в непроницаемой горной породе, что делает его чрезвычайно трудным для добычи. Для извлечения газа из «плотных» горных пород обычно требуются дорогие и сложные методы, такие как гидроразрыв и кислотная обработка.
Окисление аналогично гидроразрыву. Кислота (обычно соляная кислота) закачивается в скважину с природным газом. Кислота растворяет плотную породу, которая блокирует поток газа.
Метан угольных пластов
Метан угольных пластов — еще один вид нетрадиционного природного газа. Как следует из названия, метан угольных пластов обычно находится в угольных пластах, которые проходят под землей. Исторически сложилось так, что при добыче угля природный газ намеренно выбрасывался из шахты в атмосферу как отходы. Сегодня метан угольных пластов собирается и является популярным источником энергии.
Газ в зонах с избыточным давлением
Еще один источник нетрадиционного природного газа — это зоны с избыточным давлением.Зоны с повышенным давлением составляют 3 000-7 600 метров (10 000-25 000 футов) ниже поверхности Земли.
Эти зоны образуются, когда слои глины быстро накапливаются и уплотняются поверх более пористого материала, такого как песок или ил. Поскольку природный газ вытесняется из сжатой глины, он откладывается под очень высоким давлением в песке, иле или другом абсорбирующем материале под ним.
Зоны с избыточным давлением очень трудно добывать, но они могут содержать очень большое количество природного газа.В Соединенных Штатах большинство зон с повышенным давлением обнаружено в районе побережья Мексиканского залива.
Гидраты метана
Гидраты метана — еще один тип нетрадиционного природного газа. Метаногидраты были обнаружены совсем недавно в океанских отложениях и в районах вечной мерзлоты Арктики. Гидраты метана образуются при низких температурах (около 0 ° C или 32 ° F) и под высоким давлением. При изменении условий окружающей среды в атмосферу выбрасываются гидраты метана.
По оценкам Геологической службы США (USGS), гидраты метана могут содержать в два раза больше углерода, чем весь уголь, нефть и обычный природный газ в мире вместе взятые.
В океанических отложениях на континентальном склоне образуются гидраты метана, когда бактерии и другие микроорганизмы опускаются на дно океана и разлагаются в иле. Метан, заключенный в отложениях, обладает способностью «цементировать» рыхлые отложения на месте и поддерживать стабильность континентального шельфа. Однако, если вода становится теплее, гидраты метана разрушаются. Это вызывает подводные оползни и выделяет природный газ.
В экосистемах вечной мерзлоты гидраты метана образуются при замерзании водоемов, и молекулы воды создают отдельные «клетки» вокруг каждой молекулы метана.Газ, заключенный в замороженной решетке воды, имеет гораздо более высокую плотность, чем в газообразном состоянии. Когда ледяные клетки тают, метан улетучивается.
Глобальное потепление, текущий период изменения климата, влияет на высвобождение гидратов метана как из слоев вечной мерзлоты, так и из слоев океанических отложений.
В гидратах метана хранится огромное количество потенциальной энергии. Однако, поскольку это такие хрупкие геологические образования, способные разрушать и нарушать окружающие условия окружающей среды, методы их извлечения разрабатываются с особой осторожностью.
Бурение и транспортировка
Природный газ измеряется в кубических метрах или стандартных кубических футах. В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что доказанные мировые запасы природного газа составляют около 6 289 триллионов кубических футов (триллионов кубических футов).
Большая часть запасов находится на Ближнем Востоке, 2 686 триллионов кубических футов в 2011 году, или 40 процентов от общих мировых запасов. Россия занимает второе место по размеру доказанных запасов, составив 1680 трлн фут3 в 2011 году.В Соединенных Штатах сосредоточено чуть более 4 процентов мировых запасов природного газа. <
Согласно EIA, общее мировое потребление сухого природного газа в 2010 году составило 112 920 миллиардов кубических футов (bcf). В том году Соединенные Штаты потребили немногим более 24 000 млрд куб. Футов — больше, чем любая другая страна.
Природный газ чаще всего добывается вертикальным бурением от поверхности Земли. При одиночном вертикальном бурении скважина ограничивается запасами газа, с которыми она сталкивается.
Гидравлический разрыв пласта, горизонтальное бурение и кислотная обработка — это процессы, позволяющие увеличить объем газа, к которому скважина может получить доступ, и, таким образом, повысить ее продуктивность.Однако такая практика может иметь негативные экологические последствия.
Гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв — это процесс, при котором открытые горные породы разделяются потоками воды, химикатов и песка под высоким давлением. Песочные подпорки открывают скалы, что позволяет газу улетучиваться и храниться или транспортироваться. Однако для гидроразрыва требуется огромное количество воды, что может радикально снизить уровень грунтовых вод в районе и отрицательно повлиять на водную среду обитания. В результате этого процесса образуются высокотоксичные и часто радиоактивные сточные воды, которые при неправильном обращении могут протекать и загрязнять подземные источники воды, используемые для питья, гигиены, промышленного и сельскохозяйственного использования.
Кроме того, гидроразрыв может вызывать микроземлетрясения. Большинство этих землетрясений слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности, но некоторые геологи и защитники окружающей среды предупреждают, что землетрясения могут вызвать структурные повреждения зданий или подземных сетей труб и кабелей.
Из-за этих негативных воздействий на окружающую среду гидроразрыв был подвергнут критике и запрещен в некоторых регионах. В других областях гидроразрыв — это прибыльная экономическая возможность и надежный источник энергии.
Горизонтальное бурение — это способ увеличения площади скважины без создания множества дорогостоящих и экологически чистых буровых площадок.После бурения прямо с поверхности Земли бурение можно направить в сторону — горизонтально. Это увеличивает продуктивность скважины, не требуя множества буровых площадок на поверхности.
Подкисление — это процесс растворения кислотных компонентов и их помещения в скважину с природным газом, при котором растворяется порода, которая может блокировать поток газа.
После добычи природного газа его чаще всего транспортируют по трубопроводам диаметром от 2 до 60 дюймов.
В континентальной части Соединенных Штатов имеется более 210 трубопроводных систем, состоящих из 490 850 километров (305 000 миль) магистральных трубопроводов, по которым газ транспортируется во все 48 штатов. Для этой системы требуется более 1400 компрессорных станций, чтобы газ продолжал свой путь, 400 подземных хранилищ, 11000 пунктов доставки газа и 5000 пунктов приема газа.
Природный газ также можно охладить до температуры около -162 ° C (-260 ° F) и преобразовать в сжиженный природный газ или СПГ.В жидкой форме природный газ занимает лишь 1/600 объема своего газообразного состояния. Его легко хранить и транспортировать в места, где нет трубопроводов.
СПГ транспортируется в специализированном изотермическом танкере, в котором СПГ поддерживается при температуре кипения. Если какой-либо из СПГ испаряется, он сбрасывается из зоны хранения и используется для питания транспортного судна. Соединенные Штаты импортируют СПГ из других стран, включая Тринидад и Тобаго и Катар. Однако в настоящее время США наращивают внутреннее производство СПГ.
Потребление природного газа
Хотя на разработку природного газа уходит миллионы лет, его энергия использовалась только в течение последних нескольких тысяч лет. Около 500 г. до н.э. китайские инженеры использовали природный газ, выходящий из Земли, построив бамбуковые трубопроводы. Эти трубы транспортируют газ для нагрева воды. В конце 1700-х годов британские компании поставляли природный газ для освещения уличных фонарей и домов.
Сегодня природный газ используется бесчисленными способами в промышленных, коммерческих, жилых и транспортных целях.По оценкам Министерства энергетики США (DOE), природный газ может быть на 68 процентов дешевле, чем электричество.
В жилых домах природный газ наиболее часто используется для отопления и приготовления пищи. Он используется для питания бытовой техники, такой как печи, кондиционеры, обогреватели, наружное освещение, обогреватели для гаражей и сушилки для одежды.
Природный газ также используется в более крупных масштабах. В коммерческих помещениях, таких как рестораны и торговые центры, это чрезвычайно эффективный и экономичный способ питания водонагревателей, обогревателей, сушилок и плит.
Природный газ также используется для обогрева, охлаждения и приготовления пищи в промышленных условиях. Однако он также используется в различных процессах, таких как обработка отходов, пищевая промышленность и очистка металлов, камня, глины и нефти.
Природный газ также можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей, автобусов, грузовиков и других транспортных средств. В настоящее время в мире насчитывается более 5 миллионов автомобилей, работающих на природном газе, и более 150 000 автомобилей в США.
Хотя изначально газомоторные автомобили стоят дороже, чем автомобили, работающие на газе, их дешевле заправлять топливом, и они являются самыми экологически чистыми автомобилями в мире.Транспортные средства с бензиновыми и дизельными двигателями выделяют вредные и токсичные вещества, включая мышьяк, никель и оксиды азота. Напротив, газовые двигатели могут выделять незначительное количество пропана или бутана, но выделять в атмосферу на 70 процентов меньше окиси углерода.
Используя новую технологию топливных элементов, энергия природного газа также используется для производства электроэнергии. Вместо сжигания природного газа для получения энергии топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций. Эти реакции производят воду, тепло и электричество без каких-либо других побочных продуктов или выбросов.Ученые все еще исследуют этот метод производства электричества, чтобы по доступной цене применять его в электрических изделиях.
Природный газ и окружающая среда
Природный газ обычно необходимо переработать, прежде чем его можно будет использовать. При добыче природный газ может содержать множество элементов и соединений, кроме метана. Вода, этан, бутан, пропан, пентаны, сероводород, диоксид углерода, водяной пар и иногда гелий и азот могут присутствовать в скважине с природным газом.Для использования в энергии метан обрабатывается и отделяется от других компонентов. Газ, который используется для получения энергии в наших домах, представляет собой почти чистый метан.
Как и другие ископаемые виды топлива, природный газ можно сжигать для получения энергии. Фактически, это топливо с наиболее чистым сгоранием, то есть при нем выделяется очень мало побочных продуктов.
При сжигании ископаемого топлива они могут выделять (или выделять) различные элементы, соединения и твердые частицы. Уголь и нефть представляют собой ископаемое топливо с очень сложными молекулярными образованиями и содержат большое количество углерода, азота и серы.При сжигании они выделяют большое количество вредных выбросов, включая оксиды азота, диоксид серы и частицы, которые уносятся в атмосферу и способствуют загрязнению воздуха.
Напротив, метан в природном газе имеет простой молекулярный состав: Ch5. Когда он горит, он выделяет только углекислый газ и водяной пар. Когда мы дышим, люди выдыхают те же два компонента.
Двуокись углерода и водяной пар, а также другие газы, такие как озон и закись азота, известны как парниковые газы.Увеличение количества парниковых газов в атмосфере связано с глобальным потеплением и может иметь катастрофические экологические последствия.
Хотя при сжигании природного газа по-прежнему выделяются парниковые газы, он выделяет почти на 30 процентов меньше CO2, чем нефть, и на 45 процентов меньше, чем уголь.
Безопасность
Как и при любой другой добыче, бурение на природный газ может привести к утечкам. Если буровая установка попадает в неожиданный карман с высоким давлением природного газа, или если скважина повреждена или разрывается, утечка может быть немедленно опасной.
Поскольку природный газ так быстро растворяется в воздухе, он не всегда вызывает взрыв или возгорание. Однако утечки представляют собой опасность для окружающей среды, которая также приводит к утечке грязи и масла в прилегающие районы.
Если для расширения скважины использовался гидроразрыв, химические вещества, полученные в результате этого процесса, могут загрязнить местные водные среды обитания и питьевую воду высокорадиоактивными материалами. Выбрасываемый в воздух неконтролируемый метан также может вынудить людей временно покинуть территорию.
Утечки также могут происходить медленно. До 1950-х годов чугун был популярным выбором для распределительных трубопроводов, но он позволял выходить большому количеству природного газа. Чугунные трубы становятся негерметичными после долгих лет циклов замерзания-оттаивания, интенсивного движения по воздуху и нагрузок из-за естественного смещения грунта. Утечки метана из этих распределительных трубопроводов составляют более 30 процентов выбросов метана в секторе распределения природного газа США. Сегодня трубопроводы изготавливаются из различных металлов и пластмасс, чтобы уменьшить утечки.
Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: основы природного газа
Подобно природному газу, полученному из ископаемого топлива, возобновляемый природный газ, который производится из разлагающихся органических материалов, должен быть сжат или сжижен для использования в качестве транспортного топлива.
Природный газ представляет собой газообразную смесь углеводородов без запаха, в основном состоящую из метана (Ch5). На его долю приходится около 30% энергии, используемой в Соединенных Штатах. Около 40% топлива идет на производство электроэнергии, а оставшаяся часть распределяется между бытовыми и коммерческими потребностями, такими как отопление и приготовление пищи, и промышленным использованием.Хотя природный газ является проверенным и надежным альтернативным топливом, которое долгое время использовалось для двигателей, работающих на природном газе, только около двух десятых процента используется в качестве топлива для транспортных средств.
Подавляющее большинство природного газа в Соединенных Штатах считается ископаемым топливом, потому что он производится из источников, образовавшихся за миллионы лет под действием тепла и давления на органические материалы. Альтернативно, возобновляемый природный газ (ГСЧ), также известный как биометан, представляет собой автомобильное топливо трубопроводного качества, получаемое из органических материалов, таких как отходы свалок и животноводства, путем анаэробного сбраживания.ГСЧ квалифицируется как передовое биотопливо в соответствии со Стандартом по возобновляемым видам топлива.
Поскольку ГСЧ химически идентичен обычному природному газу, полученному из ископаемого топлива, он может использовать существующую систему распределения природного газа и должен быть сжат или сжижен для использования в транспортных средствах.
КПГ и СПГ как альтернативные виды топлива для транспорта
В настоящее время в транспортных средствах используется два вида природного газа: сжатый природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ). Оба они производятся внутри страны, имеют относительно низкую цену и коммерчески доступны.Считающиеся альтернативными видами топлива в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года, КПГ и СПГ продаются в единицах эквивалента бензина или дизельного топлива в галлонах (GGE или DGE) в зависимости от содержания энергии в галлоне бензина или дизельного топлива.
Сжатый природный газ
CNG производится путем сжатия природного газа до менее 1% его объема при стандартном атмосферном давлении. Чтобы обеспечить достаточный запас хода, КПГ хранится на борту транспортного средства в сжатом газообразном состоянии под давлением до 3600 фунтов на квадратный дюйм.
CNG используется в легких, средних и тяжелых условиях. Автомобиль, работающий на СПГ, имеет примерно такую же экономию топлива, как и обычный бензиновый автомобиль на основе GGE. Один GGE равен примерно 5,66 фунтам СПГ.
Сжиженный природный газ
СПГ — это природный газ в жидкой форме. СПГ получают путем очистки природного газа и его переохлаждения до -260 ° F, чтобы превратить его в жидкость. Во время процесса, известного как сжижение, природный газ охлаждается ниже точки кипения, удаляя большинство посторонних соединений, содержащихся в топливе.Остающийся природный газ — это в основном метан с небольшим количеством других углеводородов.
Из-за относительно высокой стоимости производства СПГ, а также из-за необходимости хранить его в дорогих криогенных резервуарах, широкое использование топлива в коммерческих целях было ограничено. СПГ должен храниться при низких температурах и храниться в двустенных емкостях высокого давления с вакуумной изоляцией. СПГ подходит для грузовиков, которым требуются более длинные пробеги, потому что жидкость плотнее газа и, следовательно, больше энергии может храниться в объеме.СПГ обычно используется в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности. Один ГПЭ равен примерно 1,5 галлонам СПГ.
Чтобы найти топливо, см. «Расположение заправочных станций природного газа».
Синтетический природный газ — Energy Education
Рис. 1. Газификатор угля, используемый для производства синтез-газа, который затем используется для производства синтетического природного газа. [1]Синтетический природный газ — это газ, получаемый из угля, который заменяет природный газ и подходит для транспортировки по трубопроводам природного газа.Этот заменитель природного газа должен содержать как минимум 95% метана. [2] Промежуточным этапом в процессе создания синтетического природного газа является производство синтез-газа, также известного как синтез-газ.
Природный газ является основным компонентом энергоснабжения в мире, поскольку он широко используется в жилых, коммерческих и промышленных целях. Однако поставки ограничены, и поэтому синтетический природный газ желателен там, где в регионе отсутствует или не хватает природного газа.Этот тип природного газа желателен, поскольку он имеет характеристики сгорания, аналогичные характеристикам природного газа, и поэтому для использования синтетического природного газа необходимо вносить минимальные изменения. [3]
Производство
Синтетический природный газ создается посредством термохимической конверсии . Первым шагом в этом преобразовании является газификация твердого источника углерода, будь то уголь или биомасса (которая создала бы Bio-SNG), паром или кислородом. [4] Здесь уголь сжигается с ограниченным запасом кислорода или воздуха, и основным продуктом является углекислый газ: [5]
[математика] \ ce {2C + O_2 \ rightarrow 2CO} [/ математика]Чтобы уменьшить количество азота в этом газе, современные газовые заводы используют для сжигания чистый кислород. Если к этому чистому кислороду добавить пар, то вместо традиционного горения происходит реакция водяной газ : [5]
[математика] \ ce {C + H_2O \ rightleftharpoons CO + H_2} [/ математика]Эти процессы вытесняют часть летучих веществ, и продукт известен как газ-генератор .Обычно это происходит в газификаторе, который подает уголь в сосуд с высоким давлением и высокой температурой и равномерно распределяет пар или кислород, удаляя золу для газификации угля. [5] Этот генераторный газ представляет собой смесь, содержащую H 2 , CO, CO 2 , H 2 O и CH 4 , а также другие углеводороды и некоторые примеси. Точный состав этого газа зависит от типа используемого реактора, рабочих условий и других процессов в процессе газификации. [4] Этот газ также содержит примеси, такие как масла, смолы, сероводород и аммиак, которые необходимо удалить, хотя уровни аммиака ниже, если имеет место реакция водяного газа. [5]
Для очистки этого газа он должен пройти очистку газа и очистку газа . Во время очистки газа из генераторного газа удаляются такие примеси, как аммиак и сера, тогда как при кондиционировании газа происходит преобразование частей генераторного газа, так что конечный состав газа подходит для его использования. [4] То, что остается после этой очистки и кондиционирования, представляет собой полезный синтез-газ , (монооксид углерода и водород) плюс немного метана и диоксида углерода. [5]
Для завершения производства синтетического природного газа синтез-газ должен подвергнуться реакциям конверсии водяного газа и метанированию . Реакция конверсии водяного газа объединяет монооксид углерода с паром с образованием диоксида углерода и водорода в следующей реакции: [5]
[математика] \ ce {CO + H_2O \ rightleftharpoons CO_2 + H_2} [/ математика]Для этой реакции требуется металлический катализатор.Поскольку конечной «целью» этого газа является получение метана (основного компонента природного газа), часть монооксида углерода сохраняется, поэтому реакция не проходит до завершения. На этом этапе двуокись углерода отделяется с использованием определенного типа очистки, и остается только последняя стадия метанирования. Во время метанирования оксид углерода реагирует с водородом, который был создан с помощью никелевого катализатора, с образованием метана и пара в следующей реакции: [5]
[математика] \ ce {CO + 3H_2 \ rightarrow CH_4 + H_2O} [/ математика]На этом этапе синтетический природный газ готов после того, как половина исходного углерода в угле превратилась в метан.Остальной углерод превращается в двуокись углерода.
Био-СНГ
Bio-SNG производится аналогично обычному синтетическому природному газу, но вместо этого производится путем газификации биомассы. Используется биомасса, такая как лесные остатки или энергетические культуры. Для производства Bio-SNG биомасса сначала сушится и проходит первоначальную газификацию. После этого он подвергается кондиционированию газа, синтезу СПГ и, наконец, облагораживанию газа. [6]
Список литературы
- ↑ Wikimedia Commons.(26 мая 2015 г.). Газометр [Онлайн]. Доступно: http://en.wikipedia.org/wiki/Coal_gasification#/media/File:Gasometer_in_East_London.jpg
- ↑ L.Albright, L.Angenent, F.Vanek. (22 мая 2015 г.). Энергетическая системная инженерия: оценка и внедрение , 2-е изд. Нью-Йорк, США: McGraw Hill, 2012, стр. 148.
- ↑ National Gas. (22 мая 2015 г.). Synthetic Natura; Gas [Онлайн]. Доступно: http://www.nationalgasco.net/OurBusiness/SyntheticNaturalGas.aspx
- ↑ 4,0 4,1 4,2 S. Biollaz, T. Schildhauer, J.Kopyscinski. (26 мая 2015 г.). Производство синтетического природного газа (SNG) из угля и сухой биомассы — обзор технологий с 1950 по 2009 год [Online]. Топливо . Август 2010 г., том 89, стр. 1763–1783.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 Дж. Бойл, Б. Эверетт, С. Пик, Дж. Рэмидж. (26 мая 2015 г.). Энергетические системы и устойчивость: сила для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Oxford University Press, 2012.
- ↑ European Biofuels. (22 мая 2015 г.). Bio-SNG [Интернет]. Доступно: http://biofuelstp.eu/bio-sng.html
курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии
курс. «
Рассел Бейли, П.E.
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам
, чтобы познакомить меня с новыми источниками
информации. «
Стивен Дедак, П.Е.
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были
.очень быстро отвечает на вопросы.
Это было на высшем уровне. Будет использовать
снова. Спасибо. «
Blair Hayward, P.E.
Альберта, Канада
«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно воспользуюсь вашими услугами снова.
проеду по вашей роте
имя другим на работе «
Roy Pfleiderer, P.E.
Нью-Йорк
«Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что уже знаком с вами.
с деталями Канзас
Несчастный случай в Сити Хаятт.»
Майкл Морган, P.E.
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс
.информативно и полезно
на моей работе «
Вильям Сенкевич, П.Е.
Флорида
«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы
— лучшее, что я нашел ».
Russell Smith, P.E.
Пенсильвания
«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр
материал «
Jesus Sierra, P.E.
Калифорния
«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле
человек узнает больше
от отказов »
John Scondras, P.E.
Пенсильвания
«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.
способ обучения »
Джек Лундберг, P.E.
Висконсин
«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., позволяя
студент, оставивший отзыв на курс
материалов до оплаты и
получает викторину «
Арвин Свангер, П.Е.
Вирджиния
«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и
получил огромное удовольствие «
Mehdi Rahimi, P.E.
Нью-Йорк
«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.
на связи
курс.»
Уильям Валериоти, P.E.
Техас
«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о
обсуждаемые темы »
Майкл Райан, P.E.
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я очень рекомендую
всем инженерам »
Джеймс Шурелл, П.Е.
Огайо
«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и
не на основании какой-то неясной секции
законов, которые не применяются
до «нормальная» практика.»
Марк Каноник, П.Е.
Нью-Йорк
«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор
, организация. «
»Иван Харлан, П.Е.
Теннесси
«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».
Юджин Бойл, П.E.
Калифорния
«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,
а онлайн-формат был очень
доступный и простой
использовать. Большое спасибо «.
Патрисия Адамс, P.E.
Канзас
«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»
Joseph Frissora, P.E.
Нью-Джерси
«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает напечатанная викторина во время
обзор текстового материала. Я
также оценил просмотр
предоставлено фактических случаев »
Жаклин Брукс, П.Е.
Флорида
«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель
тест действительно потребовал исследование в
документ но ответы были
в наличии. «
Гарольд Катлер, П.Е.
Массачусетс
«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов
в транспортной инженерии, что мне нужно
для выполнения требований
Сертификат ВОМ.»
Джозеф Гилрой, П.Е.
Иллинойс
«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».
Ричард Роудс, P.E.
Мэриленд
«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.
Надеюсь увидеть больше 40%
курс со скидкой.»
Кристина Николас, П.Е.
Нью-Йорк
«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный
курс. Процесс прост, и
намного эффективнее, чем
в пути «.
Деннис Мейер, P.E.
Айдахо
«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов
Инженеры получат блоки PDH
в любое время.Очень удобно ».
Пол Абелла, P.E.
Аризона
«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало
время искать, где на
получить мои кредиты от. «
Кристен Фаррелл, P.E.
Висконсин
«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями
и графики; определенно делает это
проще поглотить все
теории. «
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по
.мой собственный темп во время моего утро
метро
на работу.»
Клиффорд Гринблатт, П.Е.
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять
викторина. Я бы очень рекомендовал
вам на любой PE, требующий
CE единиц. «
Марк Хардкасл, П.Е.
Миссури
«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»
Randall Dreiling, P.E.
Миссури
«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь
по ваш промо-адрес который
сниженная цена
на 40%. «
Конрадо Казем, П.E.
Теннесси
«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».
Charles Fleischer, P.E.
Нью-Йорк
«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику
коды и Нью-Мексико
регламент. «
Брун Гильберт, П.E.
Калифорния
«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».
Дэвид Рейнольдс, P.E.
Канзас
«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng
.при необходимости дополнительных
Сертификация . «
Томас Каппеллин, П.E.
Иллинойс
«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали
мне то, за что я заплатил — много
оценено! «
Джефф Ханслик, P.E.
Оклахома
«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.
для инженера »
Майк Зайдл, П.E.
Небраска
«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и
в хорошем состоянии. «
Glen Schwartz, P.E.
Нью-Джерси
«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —
.хороший справочный материал
для деревянного дизайна. «
Брайан Адамс, П.E.
Миннесота
«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»
Роберт Велнер, P.E.
Нью-Йорк
«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование
корпус курс и
очень рекомендую .»
Денис Солано, P.E.
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими
хорошо подготовлен. «
Юджин Брэкбилл, P.E.
Коннектикут
«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы на
.отзыв везде и
всякий раз, когда.»
Тим Чиддикс, P.E.
Колорадо
«Отлично! Поддерживайте широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, P.E.
Вирджиния
«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».
Тайрон Бааш, П.E.
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание
материала. Полная
и комплексный. «
Майкл Тобин, P.E.
Аризона
«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс
поможет по телефону
работ.»
Рики Хефлин, П.Е.
Оклахома
«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».
Анджела Уотсон, P.E.
Монтана
«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».
Кеннет Пейдж, П.E.
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный
и отличное освежение ».
Luan Mane, P.E.
Conneticut
«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем
вернуться, чтобы пройти викторину «
Алекс Млсна, П.E.
Индиана
«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю
это вся информация, которую я могу
использование в реальных жизненных ситуациях «
Натали Дерингер, P.E.
Южная Дакота
«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне
успешно завершено
курс.»
Ира Бродская, П.Е.
Нью-Джерси
«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться
и пройдите викторину. Очень
удобно а на моем
собственный график. «
Майкл Глэдд, P.E.
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, П.Е.
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH
свидетельство. Спасибо за изготовление
процесс простой. »
Fred Schaejbe, P.E.
Висконсин
«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел
часовой PDH в
один час. «
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания
и пригодность, до
имея для оплаты
материал .»
Ричард Вимеленберг, P.E.
Мэриленд
«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».
Дуглас Стаффорд, П.Е.
Техас
«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем
процесс, требующий
улучшение.»
Thomas Stalcup, P.E.
Арканзас
«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу
Свидетельство. «
Марлен Делани, П.Е.
Иллинойс
«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру
.много разные технические зоны за пределами
своя специализация без
приходится путешествовать.»
Гектор Герреро, П.Е.
Грузия
Подробная ошибка IIS 8.0 — 404.11
Ошибка HTTP 404.11 — не найдено
Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную escape-последовательность.
Наиболее вероятные причины:
- Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере, чтобы отклонять двойные escape-последовательности.
Что можно попробовать:
- Проверьте параметр configuration/system.webServer/security/requestFiltering@allowDoubleEscaping в файле applicationhost.config или web.confg.
Подробная информация об ошибке:
| Модуль | RequestFilteringModule |
|---|---|
| Уведомление | BeginRequest |
| Обработчик | StaticFile |
| Код ошибки | 0x00000000 |
| Запрошенный URL | https: // www.analytictechnology.com:443/analyticaltechnology/gas-water-monitors/blog.aspx?id=1237&title=the%20difference%20between%20dry%20and%20wet%20gas |
|---|---|
| Physical Path | C: \ inetpub \ wwwroot \ analytictechnology.com \ analyticstechnology \ gas-water-monitors \ blog.aspx? id = 1237 & title = the% 20difference% 20between% 20dry% 20and% 20wet% 20gas |
| Метод входа в систему | Еще не определено |
| Пользователь входа в систему | Еще не определено |