Из чего состоит природный газ и какой газ поступает к нам в квартиры + характеристики бытового газа

Природный газ — это один из важнейших сырьевых ресурсов на Земле, который широко используется в быту и промышленности. Представляет собой концентрацию углеводородов, которые образовались в недрах нашей планеты.

Природный газ находится в газообразном состоянии при нормальных условиях (0 градусов Цельсия и давление 760 мм ртутного столба). В таком случае он находится или в горных породах в виде залежей, или в месторождениях нефти в виде газовых шапок. Кроме того, он встречается в растворенном (в нефти и воде) и твердом (газовые гидранты, которые еще называют «горючий лед») состоянии.

Поэтому добыча газа может стать достаточно нетривиальной задачей: приходится приложить немало усилий по его извлечению. Основным способом добычи газа являются скважины, которые необходимо равномерно размещать по территории месторождения. Делается это для уменьшения пластового давления.

Из чего состоит

В химическом составе основу природного газа составляет метан (CH4) — третий по распространенности газ во Вселенной. Доля этого простейшего углеводорода составляет от 80 до 98 процентов. В состав также могут входить другие тяжелые углеводороды, доля которых может колебаться от единиц до сотых долей процента:

• этан (C2H6);
• пропан (C3H8);
• бутан (C4H10);
• пентан (C5H12).

Кроме того, могут входить и другие неуглеводородные вещества: водород, сероводород, углекислый газ, азот или гелий.

Физические свойства

Метан (а следовательно, и природный газ) бесцветен и не имеет запаха. При концентрации более 4,4% в воздухе – взрывоопасен, из-за своей высокой горючести. Именно по этим причинам проводят одоризацию газа перед подачей в квартиры: подмешивают специальное вещество (обычно это этантиол) с резким неприятным запахом. Утечку даже 1% такой смеси можно определить по запаху. Особенно важно, что это абсолютно не сказывается на его горении: газовая смесь сжигается полностью, чистым голубым пламенем. Если кислорода для горения недостаточно, то пламя может окраситься в желтый или оранжевый цвет. Подробнее о причинах подобного мы рассказали в этой статье.

Природный газ легче воздуха почти в два раза, поэтому при утечке скапливается вверху, а не около пола. Именно поэтому датчики утечки газа должны устанавливаться как можно выше.

Происхождение

Не поверите, но ученые все еще не пришли к единому мнению насчет происхождения газа. Поэтому на сегодня существует две популярные теории.

Сторонники минеральной теории утверждают, что все химические элементы уже находятся в мантии Земли. Поэтому из-за процесса дегазации углеводороды поднимаются ближе к поверхности, образуя залежи.

Согласно биогенной теории природный газ образовался в результате разложения живых организмов, под действием бактерий, высокого давления и температуры.

Самое удивительное, что газу даже поклонялись! И хотя в 4 веке до нашей эры его уже использовали в Китае для освещения и отопления, на территории современного Азербайджана в 7 веке был воздвигнут храм Атешгях, где проходили служения для огнепоклонников вплоть до 19 века.

А в России?

Впервые в России газ начали использовать почти 210 лет назад. В 1811 году изобретатель Петр Соболевский представил общественности термоламп – прибор для получения газа. По указу Александра Первого изобретатель был награжден орденом. А в 1819 году в Санкт-Петербурге зажглись первые газовые фонари на Аптекарском острове.

Месторождения газа

Самая богатая страна в мире по запасам природного газа – Россия. Практически 25% от всех запасов мира находятся на нашей территории. Самое крупное месторождение в мире находится в Персидском заливе на территории Катара и Ирана. Крупнейшее в России расположено в Ямало-Ненецком автономном округе около поселка Уренгой. Оно занимает третье место в мире и было открыто в 1966 году.

Где используется

Голубое топливо широко используется для отопления, нагрева воды и приготовления пищи. Все чаще автомобили и техника оборудуются газовыми баллонами. Кроме того, газ может использоваться для получения органических веществ, например, пластмассы.

В отличие от других углеводородных ископаемых природный газ является самым чистым топливом. При его сгорании образуется только вода и углекислый газ, без образования копоти и золы. Но экологи бьют тревогу: выбросы большого количества CO2 могут привести к возникновению парникового эффекта и изменению климата. Однако, при сжигании природного газа этих выбросов существенно ниже, чем при использовании нефти.

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.

• Что такое природный горючий газ?
• Откуда берется газ в недрах земли?
• Как происходит добыча и транспортировка?
• Переработка и сфера применения
• Выводы и полезное видео по теме

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 СН4 не 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 этом материале.

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, очистка 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 магистральный газопровод. Он представляет собой систему сложных инженерных сооружений от самих трубопроводов до подземных хранилищ.

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 использования газа в быту.

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 сжижают.

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 баллонным газом 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.

Газ присутствует во многих сферах жизнедеятельности. На нем работают двигатели транспортных средств, им отапливают помещения, его используют в качестве энергоносителя в разных бытовых и промышленных устройствах. Не плохо бы узнать, из чего состоит, какие свойства имеет и что за опасности скрывает в себе этот универсальный вид топлива, ведь верно?

Мы расскажем о том, какое топливо подается в жилые помещения, рассмотрим виды бытового газа и разберем, что входит в его состав. Также напомним правила эксплуатации, которые необходимо знать каждому, кто пользуется газовым оборудованием в быту.

• Какой газ подается в жилые дома?
• Чем опасен бытовой газ?
• О чем говорит цвет пламени в конфорках?
• Рекомендации по безопасному использованию газа
• Выводы и полезное видео по теме

Какой газ подается в жилые дома?

Бытовым газом называют важнейший сырьевой ресурс, необходимый для подогрева воды, приготовления пищи и организации системы отопления в быту. Он представляет собой смесь горючих газообразных веществ и некоторых дополнительных субстанций.

Разновидности бытового газа

По сравнению с другими источниками энергии газ обладает множеством преимуществ: быстро разжигается, не выделяет копоть и дым при сгорании, практически не содержит вредных компонентов и твердых примесей. Процесс горения голубого топлива легко контролировать.

Существует два основных типа газа, используемого в бытовых условиях:

• Природный. Газообразное вещество, которое закачивается в хранилища и поступает к жилым объектам по разветвленной системе трубопроводов. Состоит преимущественно из метана и не меняет физического состояния с момента добычи до доставки непосредственному потребителю.
• Сжиженный. Пропан-бутановая смесь, получаемая в процессе переработки нефти. Представляет собой жидкость, помещенную в специальные резервуары для хранения или транспортировки в места, где применение труб невозможно либо экономически нецелесообразно.

Через централизованные системы отопления и газоснабжения в жилые помещения подается природный газ, добываемый из недр земли и предварительно очищенный от ряда примесей. Этот вид топлива считается наиболее дешевым, доступным и удобным для многоквартирных домов.

Природный газ приносит в дом уют и тепло, позволяет качественно обогреть помещение, быстро приготовить еду. Это универсальный энергоноситель, выделяющий большое количество тепла при сгорании

А вот сжиженной пропан-бутановой смеси характерна большая теплота сгорания, но при этом она намного взрывоопаснее. Баллоны с жидким газом нуждаются в правильной транспортировке, настройке и подключении. При их эксплуатации крайне важно соблюдать особые меры безопасности. Зачастую баллоны или газгольдеры устанавливают в частных домах, на дачных участках.

Поскольку метан вдвое легче воздуха, при утечках он скапливается вверху. Пропан-бутановая смесь, наоборот, уходит вниз. Это нужно учитывать в чрезвычайных ситуациях.

Состав и давление газа в трубопроводах

Прежде, чем оказаться в магистральных трубопроводах, ведущих к жилым домам, природный газ проходит предварительную переработку и несколько степеней очистки. В ходе процедур в топливо добавляют необходимые примеси, делая состав максимально эффективным и безопасным для применения.

Следуя от места добычи до систем теплоснабжения и кухонных плит, газ преодолевает десятки тысяч километров по подземным, подводным, наземным или наводным магистралям. С точки зрения сложности устройства они бывают одно- и многоступенчатыми

Основную долю топливной смеси составляет метан. В зависимости от региона добычи его содержание варьируется от 80 до 98% от общего объема. Именно количество метана служит показателем качества энергоносителя.

В составе бытового газа также присутствуют:

• углекислый газ;
• пропан;
• этан;
• бутан;
• сероводород;
• гелий.

Кроме этого, топливо может содержать незначительную часть паров воды и азота. Свойства и характеристики почти полностью определяются метаном, но могут меняться под влиянием количественного и качественного состава смеси.

В системах газопроводов, по которым циркулирует топливо, создается очень высокое давление – выше 2,5 МПа и до 10 МПа. Под таким давлением газ перемещается на большие расстояния и между населенными пунктами.

Поскольку подобный показатель неприемлем для бытового потребления, при поступлении на газораспределительные станции его значительно снижают, проводя дополнительную очистку метана. Так, до потребителей газ перемещается под давлением до 5 кПа (низкого давления), от 5 кПа до 0,3 МПа (диапазон среднего) и 0,3 МПа до 1,2 МПа (диапазон высокого давления). Подробнее нормативы давления в газопроводе мы рассмотрели в следующем материале.

Причины специфического запаха газа

Сам по себе в чистом виде метан не обладает характерным запахом и цветом. Что такого добавляют в бытовой газ, чтобы он характерно пахнул? Определить утечку с помощью обоняния возможно благодаря тому, что в газ подмешивают небольшое количество веществ, обладающих резким неприятным запахом.

Эти вещества называют одорантами. Они придают топливной смеси специфический запах прелого сена, тухлых яиц или гнилой капусты, который предупреждает об опасности и вероятной утечке газа в помещении.

Одоранты не делают газ более токсичным. В незначительной концентрации эти субстанции не опасны для здоровья, легко испаряются и носят предупреждающий характер. В случае превышения концентрационных пределов вещества могут вызывать головную боль, тошноту

В качестве одорантов применяют серосодержащие органические соединения, чаще всего – этилмеркаптан или этантиол. Их распыляют в структуру топливной смеси с помощью специальных установок во время переработки.

Чем опасен бытовой газ?

Какой бы газ ни поступал в жилые дома, по магистральному газопроводу или от баллона, при неправильном обращении он бывает смертельно опасен.

Взрывоопасные ситуации возникают в момент критических повышений концентрации метана (более 15% от общего объема воздуха в помещении). При температурах выше 650 °C возможно самовозгорание

В составе подаваемого в дома природного газа почти нет токсичных веществ. Но в быту происходит множество случаев, когда в результате утечки наносится серьезный вред организму или даже наступает смерть. Основная причина этого – углекислый газ, который попадает в помещение и вытесняет кислород из окружающего пространства, вызывая удушье.

Еще одна негативная особенность метана – высокая пожаро- и взрывоопасность. Уровень риска определяется многими дополнительными факторами, в частности – давлением и окружающей температурой.

При утечке газ смешивается с воздухом, образуя взрывоопасную смесь. Источником воспламенения в подъездах, квартирах и домах может стать незначительная искра, пламя от сигареты, зажигалки, спички, любой прибор, в работе которого используются электрические импульсы

Особую опасность в замкнутых загазованных помещениях представляет электрооборудование, устройства, работающие от аккумуляторов и батареек. При высоком процентном соотношении метана даже включенный мобильный телефон и ноутбук способны спровоцировать взрыв или возгорание.

Взрывы бывают настолько сильными, что практически полностью разрушают жилье. Поэтому, услышав характерный запах в квартире, желательно не пользоваться электроприборами и отключить электричество в щитовой.

О чем говорит цвет пламени в конфорках?

Пламя на газовой плите или в котле часто имеет разные оттенки. Цвет зависит от того, какого качества газ поступает в квартиры. По нему судят о физико-химических показателях топливной смеси.

Качественное топливо с однородной структурой отличается равномерным горением, насыщенно голубым цветом огня. Такой газ полностью сгорает, выделяя при этом максимальное количество тепла и минимум вредных веществ.

На чистоту горения влияет содержание водорода. Если же в пламени появляются язычки красного, оранжевого или желтого цвета, это свидетельствует о наличии проблемы.

Причины может быть две:

• Дисбаланс в топливовоздушной смеси.
• Низкое качество энергоносителя.

Ненормальный цвет пламени в горелке говорит о наличии нежелательных примесей, неполном сгорании топлива и образовании угарного газа. Поэтому оба случая потенциально опасны.

Дисбаланс в топливной смеси может возникать из-за недостаточного или избыточного притока воздуха, засоренности горелки сажей, пылью, копотью. Бывает, что к дому подается газ низкой плотности, не способный обеспечить оптимальный уровень нагрева.

Обнаружив нестандартный оттенок пламени в горелке, обратитесь к газовщикам или в ответственные органы. Низкокачественное топливо опасно при использовании, приводит к повышению расходов, преждевременному износу газового оборудования и разным аварийным ситуациям

В данной ситуации для нормальной работы системы требуются большие объемы ресурса, а, следовательно, растут счета по коммунальным платежам. Обычно виновниками являются управляющие компании, которые увеличивают свои доходы, намеренно снижая содержание углеводорода и углекислоты в энергоносителе.

Рекомендации по безопасному использованию газа

На практике большая часть взрывов и пожаров вызвана человеческим фактором, пренебрежением техникой безопасности при пользовании газом, халатностью в обращении с газовым оборудованием.

Чтобы обезопасить себя и близких, нужно соблюдать ряд норм и общеустановленных правил. Это поможет предотвратить взрывоопасные ситуации и все неблагоприятные последствия, связанные с утечкой газа.

Правила эксплуатации газового оборудования

Любое газовое оборудование следует покупать только в специализированных компаниях, которые могут предъявить сертификаты на реализацию такого типа товара. Нужно обратить внимание, чтобы в комплекте обязательно присутствовала инструкция по безопасной эксплуатации прибора.

Монтажные и ремонтные работы должны выполняться специалистами соответствующих организаций. Самовольная газификация дома или квартиры, замена, переустановка и внесение изменений в конструкцию газовых приборов строго запрещены

Важно придерживаться следующих правил эксплуатации газового оборудования:

• внимательно прочитать инструкцию и соблюдать указанные в ней рекомендации;
• не использовать оборудование не по назначению (прогревать квартиру с помощью газовой плиты);
• контролировать работоспособность приборов и вентиляции, ежегодно приглашать специалистов с целью проверки тяги;
• обеспечивать нормальный приток воздуха в помещении, не изолировать вентиляционные отверстия, не загромождать газовые трубы;
• не оставлять функционирующие приборы без присмотра, особенно в помещениях с малолетними детьми, а также если устройства не рассчитаны на непрерывную работу и не снабжены соответствующей автоматикой;
• не привязывать к газопроводам веревки для белья;
• перекрывать газовые вентили и краны на трубопроводе перед уходом из дома, при длительном отсутствии лучше выключать и электричество;
• не задувать и не заливать водой или другими жидкостями пламя на конфорке.

Очень важно регулярно проверять состояние и герметичность шлангов, арматуры, резьбовых соединений. Оптимальная длина гибкого шланга – не более 2 метров, максимальный срок службы – до 4 лет.

Шланг должен быть плотно надет на газовый кран, но при этом не рекомендуется слишком сильно перетягивать зажимной хомут.

Больше рекомендаций по безопасной эксплуатации газового оборудования мы рассмотрели в этой статье.

Чаще всего утечки газа происходят из-за разрывов шлангов, соединяющих плиту с газопроводом, нарушения герметизации в области резьбовых швов. Еще одна распространенная причина – невнимательность пользователей, которые забывают закрыть вентили, отвечающие за подачу газа

Почувствовав характерный запах газа в квартире, необходимо немедленно перекрыть краны горелок и вентили на трубопроводе. Также следует открыть двери, окна и тщательно проветрить загазованное помещение, позаботившись о том, чтобы его быстро покинули все присутствующие.

Людей, пострадавших от газа, нужно срочно вынести на свежий воздух и оказать им первую медицинскую помощь:

• уложить на спину так, чтобы ноги находились выше тела;
• снять стягивающую одежду;
• укрыть, растереть грудь, поднести нашатырный спирт;
• при рвоте повернуть на бок;
• по возможности напоить большим количеством воды.

Нельзя делать то, что может создать искру или пламя: курить, зажигать огонь, включать/выключать электроприборы, освещение, нажимать кнопку звонка, пользоваться мобильными устройствами.

О случившемся желательно сразу же сообщить в аварийную газовую службу. Пока приедут спасатели, стоит предупредить о ситуации соседей.

Способы обнаружения утечки

Для обнаружения утечки газа в помещении используют несколько проверенных способов. Самый простой и распространенный вариант – провести осмотр поверхности, нанеся вдоль газовых труб мыльную воду. В случае утечки в проблемных местах образуются пузырьки.

Наиболее надежный способ избежать неприятностей – установить датчик угарного газа.

Этот современный сверхчувствительный прибор — датчик утечки газа — мгновенно оповестит о малейшей проблеме посредством звуковой или световой сигнализации

Кроме того, определить утечку можно на слух или по запаху. При сильной утечке топливная смесь из труб вырывается со свистом. Несложно почувствовать и специфический запах одорантов, добавляемых в структуру топлива при переработке.

Какой путь проходит природный газ от момента добычи до доставки конечному потребителю:

Рекомендации по безопасной эксплуатации газовых приборов:

Природный газ, подаваемый в квартиры по магистральным трубопроводам, – один из самых доступных и выгодных видов топлива. Он обладает высокой теплотворной способностью и не содержит вредных примесей, загрязняющих окружающее пространство.

В то же время газ является источником повышенной опасности и требует осторожного обращения в быту. Чтобы не допустить возгорания, взрывоопасных ситуаций и отравления в результате утечки, нужно соблюдать определенные меры безопасности при использовании газового оборудования.

Своевременное обслуживание газового оборудования, обеспечение качественной вентиляции, контроль над работой техники и грамотные действия в момент ЧП – вот основные правила безопасного использования газа.

Природный газ, свойства, химический состав, компоненты и составляющие, добыча и применение.

Природный газ – это газообразная смесь, состоящая из метана и более тяжелых углеводородов, азота, диоксида углерода, водяных паров, серосодержащих соединений, инертных газов.

Природный газ Цена на природный газ

Происхождение природного газа

Химический состав природного газа, требования ГОСТ

Виды природного газа. Сухой, бедный, тощий, жирный и сырой газы

Компоненты и составляющие природного газа

Физические свойства природного газа

Добыча природного газа

Применение и использование природного газа

Другие виды топлива: биодизель, биотопливо, газойль, горючие сланцы, лигроин, мазут, нефть, попутный нефтяной газ, природный газ, свалочный газ, сланцевая нефть, сланцевый газ, синтез-газ

Природный газ – это , смесь , образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ существует в газообразном, твердом или растворённом состоянии. В первом случае – в газообразном состоянии – он широко распространен и содержится в пластах горных пород в недрах Земли в виде газовых залежей (отдельных скоплений, заключенных в «ловушке» между осадочными породами), а также в нефтяных месторождениях в виде газовых шапок. В растворённом состоянии он содержится в нефти и воде. В твердом состоянии он встречается в виде газовых гидратов (т.н. «горючий лёд») – кристаллических соединений природного газа и воды переменного состава. – перспективный источник .

При нормальных условиях (1 атм. и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии.

Является самым чистым видом органического топлива. Но для того, чтобы использовать его в качестве топлива из него выделяют его составляющие для отдельного использования.

Природный газ представляет собой легковоспламеняющуюся смесь различных и примесей.

Природный – это газообразная смесь, состоящая из и более тяжелых углеводородов, азота, диоксида углерода, водяных паров, серосодержащих соединений, инертных газов.

Природным он зовется, потому что не является синтетическим. Газ рождается под землей в толще осадочных пород из продуктов разложения органики.

Природный распространен в природе гораздо шире, чем нефть.

Не имеет ни цвета, ни запаха. Легче воздуха в 1,8 раза. Горюч и взрывоопасен. При утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Характерный запах газа, используемого в быту, обусловлен одорацией – добавлением в его состав одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ. Самый распространенный одорант – этантиол, его можно почувствовать в воздухе при концентрации 1 на 50 000 000 частей воздуха. Именно благодаря одорации можно легко устанавливать утечки газа.

Происхождение природного газа

Существует две теории происхождения природного газа: биогенная (органическая) теория и абиогенная (неорганическая, минеральная) теория.

Впервые биогенную теорию происхождения природного газа в 1759 году высказал М.В. Ломоносов. В далеком геологическом прошлом Земли погибшие живые организмы (растения и животные) опускались на дно водоемов, образуя илистые осадки. В результате различных химических процессов они разлагались в безвоздушном пространстве. Из-за движения земной коры эти остатки опускались все глубже и глубже, где под действием высокой температуры и высокого давления превращались в углеводороды: природный газ и нефть. Низкомолекулярные углеводороды (т.е. собственно природный газ) образовывался при более высоких температурах и давлениях. Высокомолекулярные углеводороды – нефть – при меньших. Углеводороды, проникая в пустоты земной коры, образовывали залежи месторождений нефти и газа. Со временем эти органические отложения и залежи углеводородов уходили глубоко вниз на глубину от одного километра до нескольких километров  – их покрывали слои осадочных пород либо под действием геологических движений земной коры.

Минеральную теорию происхождения природного газа и нефти сформулировал в 1877 году . Он исходил из того, что углеводороды могут образовываться в недрах земли в условиях высоких температур и давлений в результате взаимодействия перегретого пара и расплавленных карбидов тяжелых металлов (в первую очередь железа). В результате химических реакций образуются окислы железа и других , а также  различные углеводороды в газообразном состоянии. При этом вода попадает глубоко в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре. Образовавшиеся углеводороды, находясь в газообразном состоянии, в свою очередь по тем же трещинам и разломам поднимаются наверх в зону наименьшего давления, образуя в конечном итоге газовые и нефтяные залежи. Данный процесс, по мнению Д.И. Менделеева и сторонников гипотезы, происходит постоянно. Поэтому, уменьшение запасов углеводородов в виде и газа человечеству не грозит.

Химический состав природного газа

Химический состав добываемого природного газа различается в зависимости от месторождения. В любом случае основным и ценным компонентом является (СН4), содержание которого составляет от 70 до 98 %.

В состав добываемого газа входят как углеводородные компоненты (метан СН4 и его гомологи: С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12, С6Н14, гептан С7Н16, октан С8Н18, нонан С9Н20, декан С10Н22 и т.д. вплоть до доказана С22Н46), так и неуглеводородные компоненты (Ar, H2, He, N2, H2S, водяные пары – H2O, CO, CO2 и пр. серосодержащие соединения и инертные газы). Природный газ также содержит следовые количества других компонентов.

Углеводороды, начиная с этана, считаются тяжёлыми. Они образуются только в процессе образования нефти и также называются специфическими «нефтяными» газами. Они  являются обязательным спутником нефтей. Их наличие в отобранных пробах свидетельствует о залежах .

Виды природного газа. Сухой, бедный, тощий, жирный и сырой газы

Качество газа как топлива, как энергоносителя зависит от содержания в нем метана. По содержанию в добываемом газе метана и тяжёлых углеводородов различают сухие (бедные, тощие) и жирные (сырые, богатые) газы.

Сухой, бедный или тощий газ – это природный горючий газ из группы углеводородных, характеризующийся резким преобладанием в его составе метана, сравнительно невысоким содержанием этана и низким – остальных тяжелых . Он более характерен для чисто газовых залежей.

Жирный или сырой газ – природный горючий из группы углеводородных, характеризующийся повышенным содержанием (свыше 15 %) тяжелых углеводородов, начиная от пропана C3H8 и выше. Такой состав газов характерен для газоконденсатных и .

В качестве примера для наглядности ниже в таблице приведен состав сухого и сырого газа.

* В таблице приведен один из примеров. Реальный состав газов в добываемом природном газе из конкретного месторождения может существенно отличаться от приведенного примера.

Поэтому для углеводородного состава газов применяется понятие «коэффициент сухости», которое представляет собой отношение процентного содержания метана СН4 к сумме его гомологов (этану С2Н6 и выше).

Требования ГОСТ к химическому составу природного газа

ГОСТом 30319.1-2015 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения» установлены следующие требования к химическому составу природного газа, транспортируемого по газотранспортным системам:

Компоненты природного газа
Диапазоны молярных долей компонентов

Бутаны в сумме
ХС4Н10≤0,015

Пентаны в сумме
ХС5Н12≤0,005

Остальные компоненты
Молярные доли не должны превышать суммарно 0,0025

Компоненты и составляющие природного газа

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Физические свойства природного газа

Внешние признаки
без цвета, запаха и вкуса

Сухой газообразный
от 0,68 до 0,85

Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
от 4,4 до 17

Удельная теплота сгорания, МДж/м³
28-46

Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания
120-130

Легче воздуха в 1,8 раза. При утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Добыча природного газа

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

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

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

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

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

Применение и использование природного газа

Природный газ применяется и используется как , а также как сырье в химической промышленности для получения различных вещества, например, пластмасс.

Другие виды топлива

– попутный нефтяной газ,

какой сжиженный природный газ метан вода дома является 4 класс воздух для населения купить содержит формула природный источник тема окружающий мир презентация
сколько сгорание получение компоненты вещества применение составляющие использование масса места теплота давление стоимость м3 температура свойства виды переработка куб сжигание месторождения какой объем плотность добыча расход состав места добычи цена природного газа
цена давление сколько м3 стоимость свойства добыча сгорание использование расход куб запасы производство плотность температура углеводород теплота сгорания объем установки расчет качество сжигание месторождения формула природного газа
газ природный 14 2 2 12018 5
плита под нефть россия гост тариф на сколько стоит компримированный природный газ является какое дома для населения купить страны уголь метан воздух вода перевод газпром баллон значение мира оборудование вещество
газопроводы переработка кг сжижение сеть сигнализаторы какое давление потребление компонент горение виды жиклеры для применение сигнализатор загазованности транспортировка составляющие химические свойства количество поставка характеристика учет природного газа
генератор котлы на природном газе
отопление природным газом

Приро́дный газ — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 92 до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

• этан (C2H6),
• пропан (C3H8),
• бутан (C4H10).

а также другие неуглеводородные вещества:

• водород (H2),
• сероводород (H2S),
• диоксид углерода (СО2),
• азот (N2),
• гелий (Не).

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц) (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (16г на 1000 куб.м.природного газа).

Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано другое):

• Плотность:
  от 0,68 до 0,85 кг/м³ относительно воздуха (сухой газообразный);400 кг/м³ (жидкий).
• от 0,68 до 0,85 кг/м³ относительно воздуха (сухой газообразный);
• 400 кг/м³ (жидкий).
• Температура самовозгорания: 650 °C;
• Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;
• Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

Свойство газа находиться в твердом состоянии в земной коре

В науке долгое время считалось, что скопления углеводородов с молекулярным весом более 60 пребывают в земной коре в жидком состоянии, а более легкие — в газообразном. Однако российские ученые А. А. Трофим4ук, Н. В. Черский, Ф. А. Требин, Ю. Ф. Макогон, В. Г. Васильев обнаружили свойство природного газа в определенных термодинамических условиях переходить в земной коре в твердое состояние и образовывать газогидратные залежи. Это явление было признано как научное открытие и занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 75 с приоритетом от 1961 г.

Месторождения природного газа

Глубокое разведочное бурение на нефть и газ в России, по данным Росстата.

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран стоит отметить Норвегию,Нидерланды. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, Азербайджан,Узбекистан а также Казахстан (Карачаганакское месторождение)

Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землёй, так и на незначительном углублении под морским дном.

Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан — третий по распространённости газ вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило, не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам.

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

Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

В 2005 году в России объём добычи природного газа составил 548 млрд м³. Внутренним потребителям было поставлено 307 млрд м³ через 220 региональных газораспределительных организаций. На территории России расположено 24 хранилища природного газа. Протяжённость магистральных газопроводов России составляет 155 тыс. км.

См. также: Список стран по добыче газа

Подготовка природного газа к транспортировке

Завод для подготовки природного газа.

Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химический завод, котельная, ТЭЦ, городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём, кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты), также и примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (например, изгиб трубопровода), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и трубопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки, которые применяются для создания инертной среды в трубопроводе.

Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на которой производится очистка и осушка газа в абсорбционных колоннах. Такая схема реализована на Уренгойском месторождении.

Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют гелий и серу. Эта схема реализована, например, на Оренбургском месторождении.

Транспортировка природного газа

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,4 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет потенциальную энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм и охлаждается. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостоящи, но тем не менее — это наиболее дешёвый с точки зрения начальных вложений и организации способ транспортировки газа на небольшие и средние расстояния.

Кроме трубопроводного транспорта широко используют специальные танкеры — газовозы. Это специальные суда, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии в специализированных изотермических емкостях при температуре от −160 до −150 °С. При этом степень сжатия достигает 600 раз в зависимости от потребностей. Таким образом, для транспортировки газа этим способом, необходимо протянуть газопровод от месторождения до ближайшего морского побережья, построить на берегу терминал, который значительно дешевле обычного порта, для сжижения газа и закачки его на танкеры, и сами танкеры. Обычная вместимость современных танкеров составляет от 150 000 до 250 000 м³. Такой метод транспортировки является значительно более экономичным, чем трубопроводный, начиная с расстояний до потребителя сжиженного газа более 2000—3000 км, так как основную стоимость составляет не транспортировка, а погрузочно — разгрузочные работы, но требует более высоких начальных вложений в инфраструктуру, чем трубопроводный. К его достоинствам относится также тот факт, что сжиженный газ куда более безопасен при перевозке и хранении, чем сжатый.

В 2004 г. международные поставки газа по трубопроводам составили 502 млрд м³, сжиженного газа — 178 млрд м³.

Также есть и другие технологии транспортировки газа, например с помощью железнодорожных цистерн.

Были так же проекты использования дирижаблей или в газогидратном состоянии, но эти разработки не нашли применения в силу различных причин.