Fyzikálne a chemické vlastnosti zemného plynu. Výroba a využitie zemného plynu

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 05:40

Plynné skupenstvo látky je najbežnejšie v porovnaní s ostatnými agregovanými parametrami zlúčenín. V skutočnosti sú v tomto stave:

• stars;
• medzihviezdny priestor;
• planets;
• atmosphere;
• kozmos ako celok.

Hlavnými rozlišovacími vlastnosťami plynov sú slabé medzimolekulové interakcie v kryštálovej mriežke, vďaka ktorým sa prejavujú všetky hlavné charakteristiky týchto látok. Plynov je určite veľa. My však zvážime to najdôležitejšie a tretie najbežnejšie na našej planéte – prirodzené.

Zloženie prírodného plynu

Ak charakterizujeme kvalitatívne zloženie zemného plynu, potom musíme hneď rozlíšiť zložky dvoch skupín: organické a anorganické. Hoci sa bežne verí, že pozostáva z metánu, nie je to celkom pravda.

Bio ingrediencie zahŕňajú:

• metán - CH₄;
• propán - C₃H₈;
• bután - С₄Н₁₀;
• etán - C₂N₄;
• ťažšieuhľovodíky s viac ako piatimi atómami uhlíka.

Anorganické zložky zahŕňajú nasledujúce zlúčeniny:

• vodík (v malých množstvách) - H₂;
• oxid uhličitý – CO₂;
• hélium – nie;
• dusík – N₂;
• sírovodík - H₂S.

Aké presne bude zloženie konkrétnej zmesi závisí od zdroja, teda od zálohy. Rovnaké dôvody vysvetľujú rôzne fyzikálne a chemické vlastnosti zemného plynu. Každý z nich je však vyťažený a každý má tiež svoju hodnotu. Ide len o to, že nejaký druh sa používa ako palivo a nasýtený cudzími nečistotami je príliš mastný používaný v chemickom priemysle na syntézu zlúčenín.

Fyzikálne a chemické vlastnosti zemného plynu

Ak chcete presne špecifikovať takéto parametre, mali by ste vedieť, aké presne je zloženie zmesi plynov. Koniec koncov, ak v ňom dominuje metán (až 97%), potom môžu byť dané charakteristiky so zameraním naň.

Ak je prebytok anorganických zložiek alebo ťažkých uhľovodíkov (až niekoľko percent), potom sa fyzikálne a chemické vlastnosti zemného plynu dramaticky zmenia.

Preto je možné určiť len približné fyzické limity.

1. Teplota samovznietenia - 650-700⁰C.
2. Oktánové číslo – 120-130.
3. Žiadna farba, chuť ani vôňa.
4. Lehší ako vzduch takmer 2-krát, ľahko sa koncentruje v horných vrstvách miestnosti.
5. Hustota vo forme normálneho stavu (plyn) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Za štandardných podmienok byť vždy v plynnom stave agregátu.
7. Pri zmiešaní so vzduchom v objemoch 5-15% je výbušný.
8. Spalné teplo je asi 46 MJ/m³.

Okrem toho si treba všímať aj chemickú stránku parametrov zemného plynu.

1. Je to vysoko horľavá látka, pri určitej teplote schopná samovznietenia s iskrou aj bez nej.
2. Keďže hlavnou zložkou je metán, má všetky svoje chemické vlastnosti.
3. Vstúpte do substitúcie, dehydrogenácie, pyrolýzy, refrakčných reakcií.
4. Stláča a skvapalňuje pri nízkych teplotách a vysokom tlaku.

Je zrejmé, že takéto fyzikálne a chemické vlastnosti zemného plynu určujú široké spektrum jeho využitia v priemysle.

Špeciálna vlastnosť zemného plynu

Špeciálnou vlastnosťou danej zlúčeniny je schopnosť vytvárať usadeniny hydrátov plynu, to znamená byť v pevnom stave. Tieto štruktúry predstavujú objemy zemného plynu absorbované tvorbou molekúl vody v pomere 1/220. Preto sú takéto ložiská mimoriadne bohatými horninami. Miesta ich koncentrácie v prírode:

• hlboké spodné vrstvy oceánov;
• akumulácia permafrostu.

Podmienky existencie – hydrodynamický tlak a nízke teploty.

Polia prírodného plynu

Ak hovoríme o obsahu prírodnýchplyn v prírode, je možné identifikovať hlavné miesta koncentrácie:

1. Toto je sedimentárna hornina, minerál, ktorý vznikal počas mnohých tisícročí anaeróbnym rozkladom organickej hmoty v hlbokých vrstvách zemskej kôry.
2. Rozpustené v podzemnej vode.
3. Obsahuje ropu a vytvára nad ňou ropný a plynový uzáver.
4. Vyskytuje sa vo forme plynných hydrátov vo vrstvách morského dna a na bodoch Ďalekého severu.

Ak označíme distribúciu plynových polí teritoriálne, tak lídrami sú tieto krajiny:

• Rusko.
• Krajiny Perzského zálivu.
• USA.
• Kanada.
• Irán.
• Kazachstan.
• Azerbajdžan.
• Uzbekistan.
• Nórsko.
• Turkménsko.
• Holandsko.

Produkcia vo svete je ročne približne 3643 miliárd m³ ročne. Z toho iba Rusko predstavuje 673,46 miliárd miliónov ³.

Teplota zemného plynu, pri ktorej horí, je 650 ⁰C. To znamená, že toto je indikátor, pri ktorom je schopný samovznietenia. V tomto prípade sa uvoľňuje väčšie množstvo tepelnej energie ako pri spaľovaní akéhokoľvek iného druhu paliva. To samozrejme nemohlo ovplyvniť oblasti použitia tejto látky.

Preto sú mnohé krajiny, ktoré nemajú zásoby zemného plynu, nútené dovážať ho z iných štátov. Preprava sa vykonáva niekoľkými spôsobmi:

• cez potrubie v plynnom stave;
• v nádržiach po mori – v tekutej forme;
• inželezničné cisternové vozne – skvapalnené.

Každá cesta má svoje výhody a nevýhody. Najmä námorné a železničné možnosti sú bezpečnejšie, pretože chemická aktivita skvapalneného plynu v chladených fľašiach je oveľa nižšia ako v plynnom stave. Potrubie zvyšuje prenosovú vzdialenosť a jej objemy, navyše je táto metóda ekonomicky životaschopná.

Metán v zemnom plyne

Metánový plyn je hlavnou surovinovou zložkou prírodnej zmesi. Jeho obsah sa pohybuje od 70-98%. Sám o sebe je to tretí najbežnejší plyn na planéte, ktorý je súčasťou ropy, medzihviezdneho priestoru a atmosféry iných planét.

Z hľadiska chémie je metánový plyn nasýtený uhľovodík patriaci k množstvu nasýtených alifatických zlúčenín. Úplne prvý zástupca alkánov alebo parafínov. Jeho chemická aktivita je nízka, je celkom pokojný. Reaktívne:

• replacement;
• úplná oxidácia;
• conversions.

Horí bezfarebným nefajčiarskym plameňom, bez zápachu.

Druhy zemného plynu

Existujú tri hlavné typy predmetnej látky.

1. Suchý zemný plyn je plyn, ktorý obsahuje viac ako 97 % metánu. To znamená, že obsah nečistôt vrátane iných uhľovodíkov je extrémne nízky.
2. Chudobný plyn. Toto je názov zmesi obsahujúcej malé množstvo ťažkých uhľovodíkov.
3. Hustý zemný plyn je taký, ktorý je bohatý na ťažké uhľovodíky a anorganické zložky (dusík, vodík, hélium, argón, oxid uhličitý, sírovodík).

Pojem ako koeficient suchosti plynu vám umožňuje vyhodnotiť kvalitu surovín, z ktorých sa budú produkty v budúcnosti vyrábať. Veď samotný zemný plyn je len základ. Rôzne priemyselné odvetvia vyžadujú rôzne produkty, preto sú starostlivo spracované a zušľachtené, aby spĺňali špecifické požiadavky.

Kvalita produktu

Kvalita zemného plynu priamo závisí od zloženia. Ak prevláda metán, potom bude takýto produkt najlepším zdrojom paliva. Ak predovšetkým v zložení mastných uhľovodíkov, tak pre chemický priemysel sú takéto suroviny najvhodnejšie.

Pre dodávku zemného plynu v správnej kvalite existujú špeciálne chemické závody, kde sa pred ďalšou expedíciou do cieľovej destinácie dôkladne čistí a spracováva. Pracovné metódy budú závisieť od zamýšľaného použitia produktu.

Ak sa teda napríklad používa na domáce účely, potom sa do nej pridávajú špeciálne odoranty, najmä merkaptány. To sa deje tak, že plyn začne cítiť, pretože potom v prípade úniku bude ľahké ho zistiť. Všetky merkaptány majú silný zápach.

Používanie zemného plynu

Spotreba zemného plynu v mnohých priemyselných odvetviachpriemysel a zariadenia. Napríklad:

• CHP.
• Kotolne.
• Plynové motory.
• Chemická výroba (výroba plastov a iných materiálov).
• Pohonné hmoty pre autá.
• Vykurovanie obytných priestorov.
• Varenie jedla.

Preto je svetová produkcia tejto suroviny taká vysoká a dovoz a vývoz sa odhaduje na miliardy dolárov.

Environmentálne

Z hľadiska čistoty pre prírodu neexistuje lepší zdroj paliva ako zemný plyn. Environmentálne organizácie plne schvaľujú jeho používanie. V posledných rokoch však spaľovanie zemného plynu vedie k akumulácii jedného z reakčných produktov - oxidu uhličitého.

A keďže patrí medzi skleníkové plyny, jeho hromadenie je pre planétu veľmi nebezpečné. Preto sa vykonávajú viaceré práce, vyvíjajú sa projekty na ochranu ekologického stavu planéty pred hroziacim skleníkovým efektom.