Из природного газа выделяют

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:

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:

Помимо углеводородной составляющей, природный газ может содержать неорганические газообразные соединения:

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.

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

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.

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.

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.

Что такое природный газ?

Не существует единой химической формулы природного газа – в каждом месторождении он имеет состав с различным соотношением входящих в него компонентов.

Природный газ – это смесь углеводородов, большую часть которых составляет метан. Остальными компонентами являются: бутан, пропан, этан, водород, сероводород, гелий, азот, диоксид углерода.

Природный газ не имеет цвета и запаха, его наличие в воздухе невозможно определить без помощи специальных приборов. Знакомый каждому человеку запах придаётся газу искусственным путём (одоризацией). Благодаря этому процессу имеется возможность ощущать присутствие газа в воздухе и предотвращать опасные для жизни ситуации.

Что делают из газа?

Природный газ – это сложная смесь, максимальную пользу из которой можно извлечь, только разделив. В быту для таких целей мы можем использовать что-то вроде сита, на котором останется только крупное, а мелкое пройдёт дальше. У газа эти части называются фракциями, и разделить их вовсе не так просто.

Основное вещество природного газа – метан, его больше всего, от 85 до 88%, остальные 12-15% — ценные примеси, которые и требуется отделить. Кстати, гигантские и суперсовременные заводы для этого строятся сейчас в Ленинградской области, под Усть-Лугой, и вблизи города Свободный к северу от Благовещенска. Площадь Амурского завода 800 гектаров, больше 1100 футбольных полей. Здесь будет 6 технологических линий, сложнейшее оборудование, полный цикл переработки. Высота одной из колонн, деметанизатора, 87 метров. Это практически 30-этажный дом.

Сначала смесь, добытую из земли, очищают от воды, чтобы даже мельчайшие капли потом, замерзая при сверхнизких температурах, не повредили оборудование. Процесс вообще предстоит очень серьёзный.

Ближайшая бытовая аналогия для процесса разделения газов – это обычный химический перегонный аппарат. В народе известный также как самогонный. Конечно, чтобы проделать тоже самое с газом бытовых температур не достаточно. Нужен, в частности, экстремальный холод.

Компоненты природного газа имеют разную температуру перехода из летучего состояния в жидкое. Внизу самой большой колонны, того самого деметанизатора, всего +10-20 градусов, это оптимально, чтобы отделить углеводородные компоненты (пентан, гексан, бутан, пропан, этан). В верхней части, наоборот, создают холод в -110. При этой температуре смесь метана, азота и гелия перекачивается в соседнюю установку, деазотирования. В ней мороз становится ещё крепче. Температуру понижают до -162, чтобы метан превратился в жидкость. Оставшиеся компоненты охлаждают ещё — до -196 – тут сдаётся азот, и самым последним обработку холодом не выдерживает и сжижается гелий. Ему нужна температура -269 градусов Цельсия.

Такие условия надо ещё и поддерживать во время хранения и транспортировки — поэтому используются специальные изолированные контейнеры. И превращения газа на этом только начинаются! Гелий, больше знакомый нам по праздничным шарам, в жидком виде используют при производстве аппаратов МРТ, ЖК-экранов, оптоволокна, полупроводников, спутниковых антенн, авиационного титана. Пропан нужен для производства красок. Из этана и пентан-гексановой смеси делают полимеры и пластики, а из бутана — даже пищевые добавки.

Нам трудно представить, как газ, пусть даже из жидкого состояния может превратиться во что-то твёрдое. Этот процесс называется полимеризация, эту «магию» в ежедневном режиме творит с газом химическая промышленность.

Так что практически всё пластиковое, что есть сейчас вокруг вас, в прошлом было газом! Конечно, он — прежде всего его метановая, пропановая и бутановая фракции — как и раньше, важен в качестве топлива. И всё больше автовладельцев экономят существенные деньги, переводя свои машины на дешёвый газ (особенно метан).

Салават Сайфуллин, таксист из Томска, рассказывает, что когда ездил в отпуск в Крым, специально прокладывал маршрут через метановые заправки. Дорогу это удлинило, но экономия всё равно оказалась двукратной по сравнению с бензином. Константин Молодцов, который уже 17 лет переводит автомобили на газ, приводит примерные расчёты.

Команде Константина, кстати, приходилось переводить на газ не только машины, но и как-то раз даже судно на воздушной подушке. В мире есть и большие газовые корабли. К примеру, финский паром Викинг Грейс. 12-палубный гигант, вмещает до 2800 пассажиров и до 550 автомобилей. Без дозаправки может провести в море до 3 суток.

На газовом топливе ездят даже поезда. На Байкало-Амурской магистрали, где много не электрифицированных участков, затяжных подъёмов и спусков, очень оценили газотурбовоз. Он проходит до 900 км на одной заправке, и при этом может тянуть до 170 вагонов! В общем, о чудесах, связанных с газом, мы в ближайшее время явно будем слышать всё чаще — и далеко не всегда он будет выступать тем, что просто греет чайник на нашей кухне.

Благодарим за помощь в съёмке сюжета:

Полный выпуск «Чуда техники с Сергеем Малозёмовым» от 29 ноября доступен по ссылке

Все полные выпуски программы «Чудо техники» находятся здесь

Относительно происхождения газа не существует единой теории, учёные придерживаются двух версий:

Что можно получить из природного газа?

Туркменистан входит в число мировых лидеров по доказанным запасам природного газа, занимая четвертое место после России, Ирана и Катара. О том, какое это богатство, говорит не только его значение для экономики и национального бюджета страны, но и практически безграничное количество разнообразных продуктов и товаров, которые можно получить путем его переработки.

Важно, что природный газ — самое чистое среди ископаемых видов углеводородного топлива. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола.

Кроме того, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря высоким экологическим характеристикам природного газа растет его доля в мировом энергетическом миксе.

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Природный газ приводит в действие газотурбинные установки американской корпорации General Electric , которые более 20 лет работают на электростанциях Туркменистана и дают львиную долю электроэнергии, вырабатываемой в стране. Газ поставляется не только на электростанции, но и для нужд коммунального хозяйства, чтобы в домах был свет и горячая вода.

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле 76-го бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию городов. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4.

Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта. Из природного газа можно производить и жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). На основе этой технологии на туркменском инновационном предприятии в Овадандепе производятся синтетический бензин ECO-93, соответствующий экологическому стандарту Euro-5, очищенное дизельное топливо и сжиженный газ, предназначенные для внутреннего рынка и экспорта.

Природный газ служит исходным сырьем, из которого через цепочку химических превращений получают другие виды сырья, например, такие легкие углеводороды, как этан, пропан, бутан, пентан. Они становятся сырьем для дальнейшей переработки и производства полимеров и каучука.

Получаемый из газа метанол может стать сырьем для производства сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, уксусной кислоты. Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак, который уже сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.

В Туркменистане карбамид производят три завода Государственного концерна «Туркменхимия», из которых самым современным является «Гарабогазкарбамид». Это полностью автоматизированное предприятие, не имеющее аналогов в регионе, оснащено датскими, итальянскими, голландскими и американскими технологиями.

Две трети его продукции отправляются на экспорт, поскольку она пользуется высоким спросом на мировом рынке минеральных удобрений. Его закупают сельхозпроизводители Болгарии, Турции, Румынии, Испании и других стран. Ускоренной отправке продукции завода способствует специальный причал, на который карбамид подается по транспортеру, что позволяет значительно облегчить и удешевить процесс его отправки морем.

Природный газ служит исходным сырьем для производства такого универсального полимера, как полипропилен, который занимает второе место в мире по объему потребления, с долей 26 % уступая только полиэтилену. Из этого материала производят неограниченное количество полезной продукции.

Так, полипропиленовые трубы ввиду их стойкости к химическому и тепловому воздействию, доступной стоимости и удобству стали популярны как в промышленных, так и в жилых и коммерческих системах. Полипропилен используется в производстве больших групп продуктов – это упаковка, текстиль, канцелярия, детали, контейнеры, оборудование, составляющие автомобилей и т.д.

Различными способами производятся продукты для сада и ванной комнаты, предметы декора, кухонные принадлежности и вещи для домашнего обихода, ведра, ящики, контейнеры, автодетали, пластмассовая мебель, разовые шприцы, расходные медицинские материалы, трубопроводная арматура и другие сантехнические изделия, крышки от бутылок, упаковка для парфюма и косметики и многое-многое другое. Этими изделиями каждый из нас пользуется в повседневной жизни.

А еще полипропилен используется в производстве синтетических ковров, которое является современным дополнением к всемирно известному ручному искусству туркменского ковроткачества. Такое производство было запущено в Туркменистане несколько лет назад, когда в Абаданском этрапе Ашхабада был введен в эксплуатацию комплекс «Абадан халы».

Производственная мощность предприятия рассчитана на выпуск 800 тыс. кв. метров ковров и ковровых изделий из полипропилена в год. Предприятие включает в себя несколько цехов, в которых установлено оборудование от ведущих европейских производителей.

Применяемые инновационные разработки позволяют из исходного материала — гранулированного полипропилена и синтетических красителей — получать готовые цветные нитки высокой прочности, различной толщины и широкой цветовой гаммы.

Главное сырье – гранулированный полипропилен производится на Туркменбашинском комплексе нефтеперерабатывающих заводов, где первый в Туркменистане полипропиленовый комплекс был построен совместно с японскими партнерами – консорциумом , «Иточу», «Нишо Ивай» и «Марубени».

Огульгозель РЕДЖЕПОВА

Вопреки распространённому мнению, природный газ может находиться под землёй не только в пустотах, извлечение из которых не требует значительных материальных и энергозатрат. Зачастую он концентрируется внутри горных пород с настолько мелкой пористой структурой, что человеческим глазом её не увидеть. Глубина залежей может быть небольшой, но иногда достигает нескольких километров.

Процесс добычи газа включает в себя несколько стадий:

Транспортировка природного газа

Предстоящая транспортировка газа по газопроводу или с помощью танкера должна произойти после предварительной подготовки. Следует изучить состав и избавиться от вредных элементов.

Пары воды конденсируются и накапливаются в местах изгиба трубопровода. Сера приводит к преждевременной коррозии. Азотные устройства помогут создать инертную среду и ускорить скорость прохождения.

При подготовке используется несколько схем. Рядом с месторождением происходит первичная очистка и сушка в абсорбционных колоннах. Отделение гелия и сероводорода производится на специализированном предприятии.

По газопроводу

Сечение газопровода доходит до 1.4 метра. Потребуется выдерживать определенное давление, доходящее до 75 атмосфер. Продвижение на удаленное расстояние приведет к потере энергии.

Исправить ситуацию сумеют компрессорные станции. Давление доходит до 120 атмосфер с дальнейшим охлаждением. Строительство и обслуживание требует вложения средств, однако метод наиболее рентабельный и позволяет не завышать цену газа.

С помощью танкеров

В последние годы построены терминалы, способствующие перевозке газа в специальных танкерах-газовозах. В судне устанавливают изотермические емкости, и снижают температуру до минус 60 градусов, необходимых для транспортировки в сжиженном состоянии.

Газопровод протягивают от месторождения к морскому побережью. В терминале осуществляется сжижение и закачка. Вместимость судна варьируется от 150 до 250 тысяч кубометров.

Высокие расходы неизбежны, поскольку необходимо создать налаженную инфраструктуру. Есть немало плюсов. Уровень безопасности выше, учитывая сжиженное состояние. Метод транспортировки экономичный, если потребитель находится на расстояния свыше 2000 километров.

Другие методы

Перевозка газа производится в железнодорожных цистернах в сжиженном виде. Планы перевозить сырье на дирижаблях пока не нашли применения. Транспортировка в газогидратном состоянии нуждается в доработке.

Зачем нужна переработка природного газа

Образование природного газа приходится на период формирования слоёв пористых пород, содержащих нефть, и угольных пластов. Помимо компонентов, важных для нужд промышленности, он содержит примеси, затрудняющие процесс транспортировки и использования конечными потребителями.

Сразу после добычи газ на установках комплексной подготовки осушается, в ходе чего из него извлекаются пары воды и серы. Дальнейшая переработка природного и попутного газа осуществляется на химических и газоперерабатывающих заводах.

Полезное ископаемое образовалось в каменноугольный период, в момент появления пород с пористой структурой, нефти и угольных пластов. Большую часть природного газа содержит метан, но у него есть некоторое количество примесей, что делает его неоднородным. Это затрудняет перевозку и дальнейшее использование. Применяются основные направления переработки.

После добычи он проходит первичную переработку сушки для удаления из него пара воды и серы. Затем он отправляется на завод. Цель – принятие компонентами газа товарного вида для дальнейшего применения. Важно, чтобы при осуществлении данного плана не нанести непоправимый ущерб окружающей среде.

Переработка природного газа выполняется тремя способами:

Только при помощи данных способов возможна переработка природного газа, освобождение его от ненужных примесей.

Основной принцип работы заводов по переработке

Главная задача предприятия, занимающегося переработкой природного газа, – максимально возможное извлечение всех компонентов ископаемого и доведение их до товарного состояния. При этом не должен наноситься вред окружающей среде и земным недрам, а финансовые затраты необходимо сводить к минимуму.

Благодаря выполнению всех аспектов этого правила, продукты переработки природного газа считаются высококачественными и экономичными.

Способы переработки

Существуют следующие способы переработки газа:

Физико-энергетические методы применяются для сжатия газа и разделения его на составляющие с помощью охлаждающих или нагревательных установок. Данная технология переработки природного газа чаще всего используется непосредственно на месторождениях.

Изначально процесс сжатия и разделения осуществлялся при помощи компрессоров. На сегодняшний день успешно применяется менее затратное в финансовом плане оборудование – эжекторы и нефтяные насосы.

Химико-каталитический способ переработки природного газа подразумевает превращение метана в синтез-газ для его последующей переработки. Это возможно сделать тремя способами: паровой или углекислотной конверсией, парциальным окислением.

Зачастую используется метод парциального окисления метана. Это обусловлено удобством проведения процесса в автотермическом режиме (когда при неполном окислении углеводородов сырьё нагревается благодаря тепловыделению), скоростью реакции и отсутствием необходимости использования катализатора (как при паровой и углекислотной конверсии).

Полученный синтез-газ в дальнейшем не подвергается процессу разделения на составляющие.

Термохимические способы подразумевают термическое воздействие на природный газ, в результате чего образуются непредельные углеводороды (например, этилен, пропилен). Осуществление процесса возможно только при очень высоких температурах (около 11 тыс. градусов Цельсия) и давлении в несколько атмосфер.

Варианты процесса

В отличие от нефти, которую до подачи в нефтепровод подвергают очистительным и подготовительным процедурам, очищенная газовая смесь подаётся в газопровод без дополнительной подготовки. Но до транспортировки сырье проходит переработку на химических предприятиях, причём применяемые способы делятся на основные и вторичные.

Физический способ

В основе этого способа переработки природного газа лежат энергетические и физические свойства природного газа. Сырьё подвергают высокой температуре и сильному сжатию. В результате происходит разделение на химические элементы. По мере повышения температуры изменяется фракционный состав и происходит очистка от посторонней породы. Как правило, этот способ применяют на месте добычи. Очистительные процедуры осуществляются в высокопроизводительных компрессорах. С нефтеносных слоёв газ выкачивают специальными насосами, применение которых обходится сравнительно недорого.

Метод с использованием химических реакций основан на том, что метан сначала переходит в синтезированный газ, а потом снова подвергается воздействию. Существует два основных способа химико-каталитической переработки:

С экономической точки зрения выгодным является первый способ. Реакция парциального окисления протекает очень быстро, при этом нет необходимости применять катализаторы.

Термохимическая технология

Суть термохимического способа переработки газа заключается в том, что на сырьё воздействуют высокой и низкой температурой. При этом происходят химические реакции и образуются соединения разной сложности (например, пропилен или этилен). Обрабатывать газ, добытый термохимическим способом, сложно, так как это требует значительных затрат. Используется дорогостоящее оборудование, способное выдавать давление до 3 атмосфер и температуру 11 тыс. градусов. Некоторые из применяемых технологий подразумевают синтез метана. Такие способы переработки природного газа в России применяются довольно часто. В процессе выделяется удвоенное количество водорода — ценного сырья, используемого в промышленности для получения анилина, азотной кислоты и соединений, входящих в состав аммония.

Рекомендуем: Правила переработки макулатуры и картона в домашних условиях

Продукты переработки

У многих людей слово «газ» ассоциируется с топливом и газовой плитой. На самом же деле применение его составляющих более обширно:

Добыча и переработка природного газа – процессы, благодаря которым эффективно развиваются важнейшие отрасли промышленности. Конечному потребителю газ поступает после тщательной обработки, его применение значительно улучшает условия быта.

Природный газ (Natural gas) — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ — катагенетического преобразования органического вещества осадочных горных пород.

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

Природный газ относится к полезным ископаемым.
Газ — это энергоресурс: 1 млрд м3 газа = 10,46 ТВт*час электроэнергии.
При сжигании 0,083 м3 — 0,125 м3 ( в среднем 0,1 м3) природного газа (в зависимости от состава природного газа и условий его сгорания) образуется 1 кВт*ч тепловой энергии.
Перевод единиц МВт*час в единицы объема для природного газа: 1 МВт*час = 95,3 м3.
Перевод Btu в единицы объема для природного газа: 1000 м3 = 35,8 млн Btu.
Обратный перевод 1 млн Btu = 27,9 м3.

Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится:

При стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии.
В определенных термодинамических условиях:

Газогидратные залежи обладают более высокой концентрацией газа в единице объема пористой среды, чем в обычных газовых месторождениях, так как 1 объем воды при переходе ее в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа.

1 нормальный кубический метр газа (Нм3) — внесистемная единица измерения газа, который в газообразном состоянии занимает 1 м3 при нормальных условиях (давление 760 мм ртутного столба, что соответствует 101325 Па, и температура 0 °С).
В ИЮПАК принято системное понятие «стандартных условий» (давление 105 Па,и 0 °С).

Основная часть — метан (CH4) — 92 — 98 %.
В состав природного газа могут также входить более тяжелые углеводороды — гомологи метана:

а также другие неуглеводородные вещества:

В зависимости от содержания метана выделяются 2 основные группы природного газа:

Многие газовые месторождения, залегающие на глубине не более 1,5 км, состоят из метана с небольшими примесями его гомологов (этапа, пропана, бутана), азота, аргона, иногда углекислого газа и сероводорода, но с глубиной содержание гомологов метана обычно растет.
В газоконденсатных месторождениях (ГКМ) содержание гомологов метана значительно выше, чем метана.
Больше гомологов метана и у нефтяных попутных газов (ПНГ).

В отдельных газовых месторождениях наблюдается повышенное содержание углекислого газа CO2, сероводорода H2S и азота.

Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ — Одорантов.
Одорант (Odorant) специально выбирают с сильным неприятным запахом (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц).
Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (16 г / 1000 м3 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 природного газа:

Температура самовозгорания: 650 °C;
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;
Удельная теплота сгорания: 28-46 МДж/м³ (6,7-11,0 Мкал/м³);
Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

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 давлении, чем нефть.
С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.
Промышленные месторождения газов природных горючих встречаются в виде:

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров в отложениях всех геологических систем, начиная с конца протерозоя и на различных глубинах, но чаще всего до 3 км.

Газовые залежи по особенностям их строения разделяются на 2 группы:

Среди пластовых наиболее распространены сводовые залежи, сохраняемые мощной глинистой или галогенной покрышкой.
Подземными природными резервуарами служат:

Месторождение — это несколько залежей, подчиненных единой геологической структуре.
Залежи формируются в природных ловушках на путях миграции газа.
Миграция происходит в результате:

Сверхглубокой скважиной недалеко от г. 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 определенным законам.
Для разведки газа проводят геологоразведочные работы (ГРР).
Для добычи газа обустраивают нефтегазовый промысел.
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 скважин.
Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное.

Структура месторождений различны для складчатых и платформенных условий.
В складчатых районах выделяются 2 группы структур: связанные с антиклиналями и моноклиналями.
В платформенных районах — 4 группы структур:

Все газовые месторождения и ГКМ приурочены к определенному газонефтеносному осадочному (осадочно-породному) бассейну, представляющему собой автономные области крупного и длительного погружения в современной структуре земной коры.
Различают 4 группы:

Огромными запасами природного газа обладают Россия, Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада.
Из европейских стран — Норвегия, Нидерланды.
Среди бывших республик СССР большими запасами газа владеет Туркмения, Азербайджан,Узбекистан а также Казахстан.

Наиболее крупными месторождениями в РФ являются:

Газли — 445 млрд м3 в Средней Азии;
Шебелинское — 390 млрд м3 на Украине.
США — 8,3 трлн м3, Алжир — 4,0 трлн м3, Иран — 3,1 трлн м3, Нидерланды — 2,3трлн м3;

Крупнейшие месторождения (в трлн м3): в США — Панхандл-Хьюготон -1,96; в Нидерландах — Слохтерен (Гронинген) -1,65; в Алжире — Хасси-Рмель -около 1.
В 2011 г, согласно данным ЦДУ ТЭК РФ, добыча газа в России составила 670,5 млрд м³ /год

Добыча и подготовка

Природный газ добывается на нефтегазопромыслах.
Осушка — 1я стадия обработки природного газа:

Отбираемый газ уносится вместе с содержащейся в пластах водой.
Пары воды в газе усложняют техпроцесс его транспортировки по газопроводам.

Для очистки природного газа от сероводорода чаще применяют процесс Клауса:

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O.

Сероводород и меркаптаны:

Преимущества природного газа перед нефтью и углем:

Недостатки газа, как энергоносителя:

Сырье для газохимии