המצב הגזי של חומר הוא הנפוץ ביותר בהשוואה לפרמטרים מצטברים אחרים של תרכובות. אכן, במצב זה נמצאים:
- stars;
- חלל בין-כוכבי;
- planets;
- atmosphere;
- קוסמוס בכללותו.
התכונות הבולטות העיקריות של גזים הן אינטראקציות בין-מולקולריות חלשות בסריג הגביש, שבגללן באים לידי ביטוי כל המאפיינים העיקריים של חומרים אלו. בהחלט יש הרבה גזים. עם זאת, נשקול את החשוב והשלישי הנפוץ ביותר על הפלנטה שלנו - טבעי.
הרכב הגז הטבעי
אם מאפיינים את ההרכב האיכותי של הגז הטבעי, אז עלינו להבחין מיד במרכיבים של שתי קבוצות: אורגני ואי-אורגני. מכיוון שלמרות שמקובל להאמין שהוא מורכב מתאן, זה לא לגמרי נכון.
מרכיבים אורגניים כוללים:
- methane - CH4;
- propane - C3H8;
- butane - С4Н10;
- ethane - C2N4;
- כבד יותרפחמימנים עם יותר מחמישה אטומי פחמן.
רכיבים אי-אורגניים כוללים את התרכובות הבאות:
- מימן (בכמויות קטנות) - H2;
- פחמן דו חמצני - CO2;
- הליום - לא;
- חנקן - N2;
- מימן גופרתי - H2S.
מה בדיוק יהיה ההרכב של תערובת מסוימת תלוי במקור, כלומר, הפיקדון. אותן סיבות מסבירות את התכונות הפיזיקליות והכימיות השונות של הגז הטבעי. עם זאת, כל אחד מהם ממוקש, ולכל אחד יש גם ערך. רק שסוג כלשהו משמש כדלק, ורווי זיהומים זרים הוא שומני מדי בשימוש בתעשייה הכימית לסינתזה של תרכובות.
תכונות פיזיות וכימיות של גז טבעי
כדי לציין פרמטרים כאלה בדיוק, כדאי לדעת מה בדיוק ההרכב של תערובת הגז. אחרי הכל, אם הוא נשלט על ידי מתאן (עד 97%), אז ניתן לתת את המאפיינים, תוך התמקדות בו.
אם יש עודף של רכיבים אנאורגניים או פחמימנים כבדים (עד כמה אחוזים), אז התכונות הפיזיקליות והכימיות של הגז הטבעי משתנות באופן דרמטי.
לכן, ניתן לציין רק מגבלות פיזיות משוערות.
- טמפרטורת הצתה אוטומטית - 650-7000C.
- מספר אוקטן - 120-130.
- ללא צבע, טעם או ריח.
- קל יותר מאוויר כמעט פי 2, מתרכז בקלות בשכבות העליונות של החדר.
- צפיפות בצורה של מצב תקין (גז) - 0, 68-0,85 ק"ג/מ"ר3.
- בתנאים סטנדרטיים, הישאר תמיד במצב מצטבר גזי.
- בעת ערבוב עם אוויר בנפחים של 5-15%, הוא חומר נפץ.
- חום הבעירה הוא בערך 46 MJ/m3.
בנוסף, יש לציין גם את הצד הכימי של פרמטרי הגז הטבעי.
- זהו חומר דליק ביותר, המסוגל להצתה עצמית עם ובלי ניצוץ בטמפרטורה מסוימת.
- מכיוון שהמרכיב העיקרי הוא מתאן, יש לו את כל התכונות הכימיות שלו.
- כניסה להחלפה, דה-הידרוגנציה, פירוליזה, תגובות שבירה.
- דוחס ומנוזל בטמפרטורות נמוכות ובלחץ גבוה.
כמובן, תכונות פיזיקליות וכימיות כאלה של גז טבעי קובעות מגוון רחב של השימוש בו בתעשייה.
נכס מיוחד של גז טבעי
תכונה מיוחדת של התרכובת המדוברת היא היכולת ליצור מרבצי גז הידרט, כלומר להיות במצב מוצק. מבנים אלו מייצגים נפחים של גז טבעי הנספגים על ידי מולקולות מים מהיווצרות ביחס 1/220. לכן, מרבצים כאלה הם סלעים עשירים ביותר. מקומות הריכוז שלהם בטבע:
- שכבות תחתיות עמוקות של האוקיינוסים;
- הצטברות של פרמפרוסט.
תנאי קיום - לחץ הידרודינמי וטמפרטורות נמוכות.
שדות גז טבעי
אם נדבר על התוכן של טבעיגז בטבע, ניתן לזהות את מקומות הריכוז העיקריים:
- זהו סלע משקע, מינרל שנוצר במשך אלפי שנים על ידי ריקבון אנאירובי של חומר אורגני בשכבות העמוקות של קרום כדור הארץ.
- מומס במי תהום.
- כולל בשמן, ויוצר מעליו מכסה נפט וגז.
- מתרחש בצורה של הידרטות גז בשכבות קרקעית הים ובנקודות של הצפון הרחוק.
אם נסמן את התפלגות שדות הגז באופן טריטוריאלי, אזי המובילות הן המדינות הבאות:
- רוסיה.
- מדינות המפרץ.
- USA.
- קנדה.
- איראן.
- קזחסטן.
- אזרבייג'ן.
- אוזבקיסטן.
- נורווגיה.
- טורקמניסטן.
- הולנד.
הייצור בעולם הוא מדי שנה כ-3643 מיליארד מ3 לשנה. מתוכם, רק רוסיה אחראית ל-673.46 מיליארד מיליון 3.
הטמפרטורה של הגז הטבעי שבו הוא נשרף היא 650 0C. כלומר, זהו המדד שבו הוא מסוגל להצתה עצמית. במקרה זה, כמות גדולה יותר של אנרגיה תרמית משתחררת מאשר במהלך הבעירה של כל סוג אחר של דלק. מטבע הדברים, זה לא יכול היה אלא להשפיע על אזורי השימוש בחומר זה.
לכן מדינות רבות שאין להן מאגרי גז טבעי נאלצות לייבא אותו ממדינות אחרות. ההובלה מתבצעת במספר דרכים:
- דרך צינור במצב גזי;
- במיכלים דרך הים - בצורה נוזלית;
- inקרונות טנקים - נוזליים.
לכל נתיב יש את היתרונות והחסרונות שלו. בפרט, אפשרויות הים והרכבת בטוחות יותר, שכן הפעילות הכימית של גז נוזלי בגלילים מקוררים נמוכה בהרבה מאשר במצב גזי. הצינור מגדיל את מרחק השידור ואת הנפחיו, בנוסף, שיטה זו משתלמת מבחינה כלכלית.
מתאן בגז טבעי
גז מתאן הוא מרכיב חומרי הגלם העיקרי של התערובת הטבעית. התוכן שלו נע בין 70-98%. כשלעצמו, זהו הגז השלישי בשכיחותו בכוכב הלכת, שהוא חלק מנפט, מהחלל הבין-כוכבי ומהאטמוספירה של כוכבי לכת אחרים.
מנקודת מבט של כימיה, גז מתאן הוא פחמימן רווי השייך למספר תרכובות אליפטיות רוויות. הנציג הראשון של אלקנים או פרפינים. הפעילות הכימית שלו נמוכה, הוא די רגוע. תגובתי:
- replacement;
- חימצון מלא;
- conversions.
זה בוער בלהבה חסרת צבע ללא עישון, אין לו ריח.
סוגי גז טבעי
ישנם שלושה סוגים עיקריים של החומר המדובר.
- גז טבעי יבש הוא כזה שיש בו יותר מ-97% מתאן. כלומר, תכולת הזיהומים, כולל פחמימנים אחרים, נמוכה ביותר.
- גז רזה. זהו שמה של תערובת המכילה כמות קטנה של פחמימנים כבדים.
- גז טבעי סמיך הוא גז עשיר בפחמימנים כבדים וברכיבים אנאורגניים (חנקן, מימן, הליום, ארגון, פחמן דו חמצני, מימן גופרתי).
מושג כמו מקדם יובש הגז, מאפשר לך להעריך את איכות חומרי הגלם מהם ייוצרו מוצרים בעתיד. אחרי הכל, הגז הטבעי עצמו הוא רק בסיס. תעשיות שונות דורשות מוצרים שונים, ולכן הם מעובדים בקפידה ומשודקים כדי לעמוד בדרישות ספציפיות.
איכות המוצר
איכות הגז הטבעי תלויה ישירות בהרכב. אם מתאן שולט, אז מוצר כזה יהיה המקור הטוב ביותר לדלק. אם יותר מכל בהרכב של פחמימנים שומניים, אז לתעשייה הכימית חומרי גלם כאלה הם המתאימים ביותר.
כדי לספק גז טבעי באיכות הנכונה, ישנם מפעלים כימיים מיוחדים בהם הוא עובר ניקוי ועיבוד יסודיים לפני משלוח נוסף ליעד הסופי. שיטות העבודה יהיו תלויות בשימוש המיועד של המוצר.
אז, למשל, אם הוא משמש למטרות ביתיות, אז מוסיפים לו חומרי ריח מיוחדים, בפרט מרקטנים. זה נעשה כדי שהגז יתחיל להריח, כי אז במקרה של דליפה יהיה קל לזהות אותו. לכל המרקפטנים יש ריח חזק.
שימוש בגז טבעי
צריכת גז טבעי על ידי תעשיות רבותתעשייה ומתקנים. לדוגמה:
- CHP.
- חדרי דוודים.
- מנועי גז.
- ייצור כימי (ייצור של פלסטיק וחומרים אחרים).
- דלק למכוניות.
- חימום למגורים.
- בישול אוכל.
לכן הייצור העולמי של חומר הגלם הזה הוא כל כך גבוה, והיבוא והיצוא נאמדים במיליארדי דולרים.
סביבתי
מבחינת ניקיון לטבע, אין מקור טוב יותר לדלק מאשר גז טבעי. ארגוני הסביבה תומכים באופן מלא בשימוש בו. עם זאת, בשנים האחרונות שריפת גז טבעי מביאה להצטברות של אחד מתוצרי התגובה - פחמן דו חמצני.
ומכיוון שהוא שייך לגזי חממה, ההצטברויות שלו מסוכנות מאוד לכדור הארץ. לכן, מבוצעות עבודות מרובות, פרויקטים מפותחים כדי להגן על המצב האקולוגי של כדור הארץ מפני אפקט החממה הממשמש ובא.
