Природный газ и его польза
Применение природного газа более экологично, чем уголь или нефть. Природный газ состоит из метана, который имеет только один углерод, производя низкие выбросы углерода. Он выделяет при сгорании примерно на 70% меньше углекислого газа, чем другие виды ископаемого топлива.
При применении в качестве топлива горит чище, чем мазут, и не оставляет продуктов, таких как зола.
Как и нефть, природный газ является популярным топливом и основным источником энергии для многих потребителей.
Как правило, применение природного газа осуществляется через местных поставщиков и коммунальных компаний. Он удобно перекачивается в дома по всей стране через сеть подземных трубопроводов или транспортируется через газовые баллоны. Кроме того, для удовлетворения огромных потребностей в объеме топлива его можно транспортировать в виде сжатого природного газа по странам и континентам с помощью больших танкеров.
Природный газ более рентабелен, потому что он находится в изобилии.
Как правило, природный газ является более экономически жизнеспособным, чем нефть или уголь (хотя запасы угля больше, чем запасы газа).
Особенности применения
- Воздействие на окружающую среду: все еще может оказывать воздействие на окружающую среду, хотя он гораздо более экологичен, чем нефть и уголь.
- Горючий: природный газ содержит метан и является горючим и легко взрывоопасным при неправильном обращении. При утечке газ может накапливаться внутри помещения или сооружения. Когда этот газ воспламеняется, он вызывает взрыв. Степень тяжести взрыва зависит от величины утечки. Природный газ токсичен при вдыхании, что может привести к серьезному риску для здоровья или даже смерти.
- Безопасность: в трубопроводе к газу добавляется одорант с запахом тухлого яйца, поэтому могут быть обнаружены утечки. Дома, использующие природный газ, должны быть оборудованы детектором газа. Использование природного газа является одной из наиболее распространенных причин смерти от угарного газа каждый год. Как только бесцветный и непахучий газ выпущен, жертвы могут задохнуться без предупреждения.
Жизнь без доступа к энергии является просто трудной. Самые обыденные задачи, такие как подогрев воды для приготовления еды, может потребовать труда весь день. Иногда труд по добыче энергии может быть физически изнурительным, в некоторых случаях опасным и часто с печальными последствиями для здоровья.
Более одного миллиарда людей во всем мире сталкиваются с энергетической бедностью и это может служить общей целью, которая выходит за пределы политических, культурных и региональных причин.
Основным применением природного газа является получение тепла и электричества через газовые электростанции.
Считается, что повсеместное применение природного газа значительно облегчит жизнь людей.
Основное применение – топливо
Доступ к электроэнергии вырабатываемой с помощью газа является единственным наиболее важным фактором в улучшении жизни людей и повышении экономических возможностей, имеющихся в их общинах.
- Доступ к освещению превращает образование из занятий на открытом воздухе в течение дня, в помещение в любое время!
- Простой холодильник может продлить срок годности фруктов на более длительный срок.
- Наличие электричества является краеугольным камнем и позволяет предприятиям работать, позволяя отрасли выпускать продукцию.
Два основных пути добычи энергии
Все новые потребности в источниках будут поступать из развивающихся стран. Потребление энергии продолжается и прогнозируется удвоение мирового потребления энергии в двух параллельных направлениях.
- Первый путь – существуют приоритетные источники углерода, которые устанавливают цели и политику, стимулируя их.
- Другой путь реагирует на спрос и предложение, присущее мировой экономике и приводит к массовому развитию генерации электроэнергии через традиционный уголь.
Реальность развития энергетики может быть приведена в пример прогнозам развития Индии. К 2022 году Индия планирует получить 100 ГВт из новых солнечных батарей и относительно небольшое количество 50 МВт новых угольных.
Однако, простой расчет вероятной эмиссии этих двух источников показывает, что лучшие технологии добычи электричества из натурального газа. Результат будет на 20% меньше выбросов.
Развитие мирового рынка газа
Есть доминирующие мысли перейти на безуглеводородные источники. Хотя природный газ не безуглеродный источник, он имеет преобразующую роль в активизации развивающихся стран. Обильно доступен по всему миру, и более транспортабелен, чем что-либо. Мировой рынок газа является более стабильным. В качестве выработки электроэнергии, это как базовая альтернатива углю и резервный источник для возобновляемой генерации. Хотя этот источник энергии содержит углерод, но не связан с большими выбросами в атмосферу.
При использовании в качестве транспортного моторного топлива, использование природного газа оказывает существенную пользу качеству воздуха как традиционный вид топлива и может быть одинаково доступным.
При развертывании в качестве топлива для приготовления пищи сжиженный газ обеспечивает важные преимущества для здоровья и может уменьшить лишние 4 миллиона ежегодных смертей приписываемые при приготовлении более неэффективному топливу из биомассы.
Как экономический ингредиент, применение природного газа может расширить возможности промышленного развития в качестве химического сырья, компонентов удобрений, прямым источником энергии и поставщик электроэнергии.
Возможен ли переход на другие источники
Пытаясь стимулировать развитие энергии из возобновляемых источников энергии без ископаемого топлива создается критическая нерешаемая задача.
Применение природного газа настолько внедрилось во все сферы деятельности человека, что прямой переход на альтернативные источники в ближайшее время не возможен.
Однако добыча имеет дорогостоящие разработки и требует соответствующего масштаба, чтобы создать доступные результаты для потребителей. Чтобы реализовать преимущества применения природного газа, мы должны быть готовы признать, возможности и недостатки этого сравнительно лучшего ископаемого источника энергии.
Соответствующие разработки природного газа требуют решения проблем развития для обеспечения его производства, за приемлемую цену и с гарантированной доставкой. Разработка месторождений должна рассматривать условия рынка, импорт и экспорт балансов, соответствующие нормативные схемы налогообложения и соответствующую инфраструктуру.
Применение природного газа играет важную роль для раскрытия своего потенциала во многих развивающихся странах, особенно в Азии и Восточной Африке. Решению проблемы изменения климата, созданию условий для экономического процветания, выход из нищеты может помочь энергия при применении природного газа.
Что еще делают с применением газа
Кроме основного применения как источника энергии из газа изготавливается много чего.
Из него изготавливают сырье в виде красок, уксусной кислоты, минеральных удобрений, органических веществ в виде пластмасс и её производных.
Мы используем топливо в качестве основного источника энергии в течение многих лет. Что касается недавно возникшей проблемы, то топливо производит большое количество загрязняющих веществ и считается основным источником глобального потепления. Что ж, похоже, нам нужна новая альтернатива источника энергии, которая является экологически чистым источником.
С другой стороны, существует менее загрязненная форма ископаемого топлива, которая способна обеспечить энергию для нашей повседневной жизни. Данный источник энергии называется природным газом. Природный газ – это форма ископаемого топлива с меньшим выбросом парниковых газов. В некоторых технологиях используется природный газ. Но природный газ обычно не используется в быту. Что касается экологической проблемы, последние технологии пытаются исследовать использование природного газа в качестве источника энергии.
Теперь, к примеру, плита, автомобиль и электричество используют природный газ в качестве основного источника энергии. Итак, каковы преимущества использования природного газа в качестве источника энергии? Мы обсудим это позже.
Что такое природный газ?
Природный газ получают из ископаемого топлива,которое поступает от животных и растений и остается глубоко под поверхностью земли. Тепло и сжатие глубоко под водой очень долго превращают остатки в природный газ. Природный газ обычно находится под земной корой, запертый в слоях камня и почвы. Место, где находится природный газ, называется бассейном.
Природный газ является углеводородом с самым низким содержанием углерода, который является бесцветным и нетоксичным. Он широко используется в качестве сжиженного природного газа , сжатого природного газа или сжиженного нефтяного газа после прохождения некоторого процесса, который включает охлаждение и сжатие. В этом виде природный газ легко хранить, переносить и распределять с места на место. Природный газ способен обеспечить энергию для приготовления пищи, отопления и даже электричества. Природный газ в основном состоит из метана (CH4) и небольшого процента углеводородов, таких как этан. Из названия, углеводород, мы знаем, что этот газ состоит из водорода и углерода. Однако это самый чистый и безопасный углеводород.
Преимущества использования природного газа в качестве источника энергии
Многие технологии разработаны для совместимости с природным газом. Они направлены на изучение использования природного газа вместо нефти и угля. Этим актом руководит идея о том, , что природный газ выгоден. Вот некоторые преимущества использования природного газа в качестве источника энергии.
1. Экологически чистый
С точки зрения горения, природный газ отлично горит. Он имеет самое чистое горение, поскольку мы видим, что природный газ всегда производит ярко-синий огонь. Голубой огонь указывает на идеальное горение, которое наименее всего распространено в окружающей среде. Кроме того, он не оставляет следов, таких как пепел, сажа и даже неприятный запах, как при сжигании другого ископаемого топлива.
2. Надёжный
Использование природного газа в качестве источника энергии является надежным. Это возможно, поскольку природный газ обычно хранится под землей. Это означает, что хранилище природного газа безопасно от любой катастрофы над землей или в воздухе, такой как шторм, наводнение и экстремальная погода. Таким образом, в качестве источника энергии природный газ будет надежным для любых условий.
3. Менее затратный
Цена на природный газ считается стабильной по сравнению с ценой на бензин. Цена на природный газ также дешевле, чем бензин, то есть природный газ стоит вдвое дешевле бензина. Это возможно, поскольку технология переработки природного газа дешевле, чем технология, используемая для переработки сырой нефти в бензин. Но когда мы говорим об экономическом взгляде на топливо, мы должны учитывать экологические и экономические преимущества общественного транспорта.
4. Большие запасы
Поставка природного газа в изобилии. Недавние исследования показали, что в одних только Соединенных Штатах газоснабжение продолжается более 100 лет. На основании анализа, проведенного Международным энергетическим агентством, предполагается если потребление натурального стекла будет продолжаться такими же темпами как и сегодня, то ресурсов хватит на 230 лет. Эти исследования не включали нетронутый источник природного газа во всем мире, который, по оценкам, в изобилии.
5. Минимизировать зависимость от нефти
Как известно, нефть является наиболее используемым ископаемым топливом для транспортных средств и электричества. Между тем, мы знаем, что нефть доступна не для всех стран. Другими словами, некоторые страны зависимы от ресурсов нефти других стран. Что касается природного газа, он может быть доступен где угодно. Таким образом, любая страна может перерабатывать и добывать свой природный газ в качестве источника энергии.
6. Гибкий
В отношении хранения, природный газ является наиболее гибкой формой ископаемого топлива. Он предлагает ряд безопасных форм хранения. Например, его можно хранить в резервуарах над землей или под землей. Природный газ также может храниться в жидком виде.
Меры предосторожности при использовании природного газа в качестве источника энергии
Несмотря на преимущества использования природного газа в качестве источника энергии, мы должны рассмотреть некоторые меры предосторожности. Вот некоторые из мер предосторожности.
Природный газ более горюч по сравнению с другими видами ископаемого топлива. Поэтому некоторые люди до сих пор неохотно используют природный газ в качестве основного источника энергии. Они боятся неправильного обращения, которое может привести к взрыву. Взрыв обычно вызван утечкой или контактом с источником тепла. Поскольку природный газ бесцветен и не имеет запаха, заметить утечку довольно сложно. Таким образом, это причина, по которой люди используют отдушки в сжиженном нефтяном газе, так как это легко заметить при утечке газа.
Насколько безопасен и чист природный газ, он по-прежнему является невозобновляемым источником энергии. Поэтому нам еще нужно учитывать количество используемого природного газа, так как его нелегко заменить. Хотя новый источник природного газа увеличивается, использование природного газа также увеличивается. Поэтому,в качестве альтернативы, мы должны задуматься о возобновляемых источников энергии. Например, давайте продолжим изучение преимуществ кожуры маниоки для окружающей среды.
Таким образом, каким бы ни был новый источник энергии, мы должны внимательно наблюдать за его использованием и принимать меры. Например, мы можем получить пользу в использовании общественного транспорта или же, мы должны заниматься больше физической активностью, такой как езды на велосипеде и ходьбы 60 минут в день. Мы должны помнить,что должны беречь наши природные ресурсы и использовать их с пользой.
Природный газ – полезное ископаемое, представляющее собой смесь газообразных углеводородов природного происхождения, состоящую главным образом из метана и примесей других алканов. Иногда в составе также присутствует некоторое количество углекислого газа, азота, сероводорода и гелия.
Вследствие своего состава природный газ представляет собой чрезвычайно ценное сырье, из которого выделяют отдельные компоненты или более простые смеси.
Месторождения природного газа
В природе газ может находиться в следующих формах:
- Газовые залежи в пластах некоторых горных пород. Залежи газообразных углеводородов как правило сосредоточены на глубине от 1000 м. Вопреки распространенному мнению, газ в таких залежах находится не в объемных пустотах, а преимущественно в мелких трещинах, микроскопических порах и каналах горных пород, например, песчаника. В составе такого газа преобладают низшие алканы: метан и этан. Крупнейшие запасы природного газа сосредоточены в России (Уренгойское месторождение), большинстве стран Персидского залива, США и Канаде.
- Газовые шапки над нефтью и растворенный в нефти газ. Такие газообразные скопления называют Попутный нефтяной газ (ПНГ). В отличие «традиционного» природного газа, ПНГ в своем составе помимо метана и этана содержит значительное количество пропана, бутана и других более тяжелых углеводородов.
- Газогидратные залежи. Газовые гидраты – это кристаллические соединения, которые образованы путем растворения газообразных углевоородов в пластовой воде при определенных термодинамических условиях – высоких давлениях и относительно низких температурах. 1 объем воды при переходе в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа. Такая форма накопления природного газа была открыта во второй половине 20-го века. Газогидратные залежи находятся преимущественно в районах распространения многолетней мерзлоты, а также на относительно небольшой глубине под океанических дном.
Доказано, что большое количество углеводородов находится в мантии Земли, но в настоящее время, ввиду технической недоступности, они не представляют практического интереса.
Помимо залежей газа в недрах планеты, необходимо упомянуть, что углеводороды встречаются и в космосе. В частности, метан является третьим по распространенности газом во Вселенной после водорода и гелия. В форме метанового льда он входит в структуру планет и других космических тел. Однако такие образования не относят к залежам природного газа и при настоящем уровне развития технологий не могут быть извлечены.
Химический состав природного газа
Пространственная модель молекулы метана
Основным компонентом природного газа является метан (CH4) – его содержание варьируется в диапазоне 70 – 98%. Кроме него в состав могут входить более тяжелые насыщенные углеводороды – гомологи метана:
- этан
- пропан
- бутан
Помимо углеводородной составляющей, природный газ может содержать неорганические газообразные соединения:
- водород
- сероводород
- углекислый газ
- азот
- инертные газы (преимущественно гелий)
Физические свойства природного газа
Вследствие своего состава природный газ горюч. Чистый газ горит голубым пламенем, поэтому его иногда называют «голубым топливом». Примеси же могут окрашивать пламя в различные цвета. Также пламя начинает желтить при недостатке кислорода, что приводит к неполному сгоранию газа и образованию копоти и угарного газа.
Смесь с воздухом в диапазоне концентраций от 4,4 до 17% взрывоопасна. Поэтому важно контролировать содержание газа в окружающей атмосфере, а также вовремя принимать соответствующие меры в случае его утечки.
Природный газ бесцветен и не имеет запаха, за исключением случаев повышенного содержания в его составе сероводорода. В связи с этим, для облегчения обнаружения утечек газа, к нему в небольших концентрациях добавляют специальные одоранты – вещества с резким неприятным запахом. В качестве одорантов преимущественно используются серосодержащие соединения, например, тиолы (меркаптаны). Стандартная концентрация таких добавок составляет 16 г на 1000 м3. Однако человек способен уловить присутствие одного из самых распространенных одорантов – этилмеркаптана, даже при его концентрации в воздухе 2*10-6 % по объему.
Физические свойства природного газа зависят от его компонентного состава, однако в большинстве случаев основные параметры укладываются в диапазоны, приведенные в таблице ниже.
| ©PetroDigest.ru | ||
|---|---|---|
| Плотность | 0,65…0,85 кг/м³ (сухой газообразный); 400…500 кг/м³ (сжиженный) | |
| Температура самовоспламенения | Около 650 °C | |
| Удельная теплота сгорания: | 28…46 МДж/м³ (6,7…11,0 Мкал/м³ или 8…12 кВт·ч/м³) | |
Добыча природного газа
Методы добычи газообразных углеводородов схожи с добычей нефти – газ извлекают из недр с помощью скважин. Для того, чтобы пластовое давление залежи падало постепенно, скважины размещают равномерно по всей территории месторождения. Такой метод также препятствует возникновению перетоков газа между областями месторождения и преждевременному обводнению залежи.
Более подробнов статье: Добыча природного газа.
Согласно отчету BP в 2017 год мировая добыча природного газа составила 3680 млрд м3. Лидером по добыче стала США – 734,5 млрд м3, или 20% от общего мирового показателя. Россия заняла вторую строчку с 635,6 млрд м3.
Происхождение
Существует две теории происхождения природного газа: минеральная и биогенная.
По минеральной теории, углеводороды образуются в результате химической реакции глубоко в недрах нашей планеты из неорганических соединений под действием высоких давлений и температур. Далее вследствие внутренней динамики Земли, углеводороды поднимается в зону наименьшего давления, образуя залежи полезных ископаемых, в том числе газа.
Согласно биогенной теории, природный газ образовался в недрах Земли в результате анаэробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения под действием высоких температур и давлений.
Несмотря на продолжающиеся споры относительно происхождения углеводородов, в научном сообществе выигрывает биогенная теория.
Транспортировка
Подготовка газа к транспортировке
Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.
Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.
В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).
Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.
Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.
Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.
Газопровод
Основным видом транспортировки природного газа является его прокачка по трубопроводу.
Стандартный диаметр трубы магистрального газопровода составляет 1,42 м. Газ в трубопроводе прокачивается под давлением 75 атм. По мере продвижения по трубе, газ, за счет преодоления сил трения, постепенно теряет энергию, которая рассеивается в виде тепла. В связи с этим, через определенные промежутки на газопроводе сооружаются специальные компрессорные станции подкачки. На них газ дожимается до необходимого давления и охлаждается.
Для доставки непосредственно до потребителя от магистрального газопровода отводят трубы меньшего диаметра — газораспределительные сети.
Газопровод
Транспортировка СПГ
Что делать с труднодоступными районами, находящимися вдали от основных магистральных газопроводов? В такие районы газ транспортируется в сжиженном состоянии (сжиженный природный газ, СПГ) в специальных криогенных емкостях по морю, и по суше.
По морю сжиженный газ перевозится на газовозах (СПГ-танкерах), судах оборудованных изотермическими емкостями.
СПГ перевозят также и сухопутным транспортом, как железнодорожным, так и автомобильными. Для этого используются специальных цистерны с двойными стенками, способными поддерживать необходимую температуру определенное время.
Применение природного газа
Главным образом природный газ используется для обеспечения отопления, производства электроэнергии, и для бытовых нужд населения. Например, в России около 50% поставок приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Кроме этого, он находит применение в качестве топлива для транспортных средств, сырья при производстве пластмасс и других органических веществ.
Более подробно: Что делают из природного газа?
Экология
Природный газ является самым чистым среди углеводородных ископаемых топлив. В идеале, при его сгорании образуется только вода и углекислый газ, в то время как сгорание нефтепродуктов сопровождается образованием копоти и золы.
Конечно, сами по себе выбросы большого количества углекислого газа в атмосферу не безопасны. По мнению некоторых ученых, они могут привести к возникновению парникового эффекта, и как следствие, – к существенному потеплению климата. Однако стоит отметить, что и в этом отношении природный газ выигрывает – эмиссия CO2 при его сжигании существенно ниже, чем у нефтяного топлива.