Плотность природного газа

- Основные  применяемые и разрабатываемые  технологии очистки природного газа от сероводорода. 

В настоящее  время для очистки природного газа от H2S и СО2 используют следующие процессы: 

- хемосорбционные  процессы, основанные на химическом  взаимодействии H2S и СО2 с активной частью абсорбента; 

- Процессы физической абсорбции, в которых извлечение кислых компонентов происходит за счет их растворимости в органических поглотителях; 

- комбинированные  процессы, использующие одновременно  химические и физические поглотители; 

- окислительные  процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в серу; 

- адcорбционные процессы, основанные на извлечении компонентов газа твердыми поглотителями — адсорбентами. 

Выбор процесса очистки природного газа от сернистых соединений зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др. 

Анализ  мировой практики, накопленной в  области очистки природных газов, показывает, что основными процессами для обработки больших потоков газа являются абсорбционные с использованием химических и физических абсорбентов и их комбинации. 

Окислительные и адсорбционные процессы применяют, как правило, для очистки небольших потоков газа, либо для тонкой очистки газа. 

- Применение. 

Природный газ широко применяется в качестве горючего, для отопления жилых  домов, как топливо для машин, электростанций и др. Сейчас он используется в химической промышленности как  исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс. В XIX в. природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы). 
 
 

- Запасы  природного газа в мире 

Доказанные  запасы природного газа в мире составляют около 173 триллионов кубических метров, если к ним прибавить ещё и неоткрытые запасы, которые по предварительным расчётам составляют около 120 триллионов кубических метров в сумме получается около 300 триллионов кубических метров. Такого количества газа Землянам хватит примерно на 65 лет. 

Основные  доказанные запасы газа Земли (101 трлн.куб.м.) сосредоточены в трёх странах: Российской Федерации - около 50 трлн.куб.м. (что  составляет около 28% всех доказанных запасов  в мире), Иране - 28 трлн.куб.м. (16%) и Катаре 26 трлн.куб.м. (15%) 
 
 

 Разведанных  50 триллионов кубометров газовых  запасов в Российской Федерации,  таких запасов с учётом еще  неразведанных запасов, может  хватит стране ещё на 100 лет. (по  словам заместителя председателя  Государственной думы Российской Федерации Валерия Язева). А если учесть, что примерно 25% всего газа сжигается впустую, то при рациональном использовании голубого топлива, можно "прожить" ещё дольше. Запасов для внутреннего использования Ирану хватит на 227 лет, а Катару даже на все 680 лет! 

Конечно, эти показатели весьма оптимистичны. Ежегодно использование природного газа в качестве топлива в мире растёт на 2,4%, а к 2030 году объёмы его  потребления удвоятся и около 26% всего <сжигаемого> углеводородного  сырья будет приходиться именно на газ. Крупнейшим приобретателем газа является промышленность (45%) и электроэнергетика (33%). 

 Залежи  черного золота и газа 

Вопрос  о том, в каких породах залегает нефть и газ в природе, решили довольно быстро. Значительно позже были выявлены условия, необходимые для образования залежей черного золота или газа. 
 
 

Наиболее  правильно понятие о залежи черного  золота и газа было определено Д. И. Менделеевым: «Представим себе, —  писал Д. И. Дмитрий Иванович Менделеев, — слой песчаника, подобный губке, напитанной водой, вообразим, что такая губка окружена непроницаемыми стенками, и представим себе затем, что в этом замкнутом пространстве имеются возвышения и углубления. Далее вообразим, что в этом замкнутом слое находятся нефть и сжатый газ. Газ должен скопляться в верхних частях такого пространства, нефть ниже, а еще ниже вода». 
 
 

Таким образом, Д. И. Менделеев Дмитрий  Иванович считал, что в пласте должно быть замкнутое водой пространство — ловушка, в которой могли  бы скопиться нефть и газ. В ловушке вода, нефть и газ должны размещаться так же, как в стакане или бутылке. Самая тяжелая — вода ограничивает скопление черного золота снизу. Нефть легче воды, она всплывает над водой. Газ как самый легкий размещается в самой приподнятой части ловушки. 

Какие же ловушки для черного золота и газа могут образоваться в природе? Мы знаем, что пласты пород залегают неровно. Они смяты в складки, образуют выпуклости и впадины. Представим себе проницаемый пласт, насыщенный водой, сильно изогнутый в виде свода и обращенный выпуклостью кверху. Если сверху и снизу пласт ограничен плохо проницаемыми породами, то нефть и газ, всплывая над водой, попадут в выпуклый сводовый изгиб и окажутся в ловушке, запертыми со всех сторон. Всплыть еще выше нефть и газ не могут, так как этому мешают плохо проницаемые породы, покрывающие проницаемый пласт сверху. Вниз по проницаемому пласту они также не могут двигаться, так как они легче воды, заполняющей весь пласт под ними. Так происходит образование сводовой залежи черного золота или газа. Залежь может образоваться и другим путем. 
 
 

Так, если нефть и газ, двигаясь вверх по хорошо проницаемому пласту, встретят препятствие — экран, то они будут  скапливаться вдоль этого экрана. Залежь образуется в тех случаях, когда вода подпирает газ и нефть к экрану — не дает им возможности уйти куда-либо в сторону, вдоль экрана. Как же происходит образование таких экранированных залежей в природе? Обязательно ли надо для образования ловушки, чтобы проницаемый пласт был изогнут в виде свода? Вовсе нет. Очень часто хорошо проницаемый пласт в своей верхней части становится все тоньше и тоньше и сходит, наконец, на нет. Его верхняя часть становится похожей на клин, обращенный острием кверху. Пласт, как говорят геологи, выклинивается вверх по его наклону. В выклинивающихся проницаемых пластах образуются очень хорошие ловушки, называемые литологически (литое — порода) экранированными. Бывает и так, что пласт вместе с толщей заключающих его пород оторван и перемещен силами, вызывающими изгибание слоев, слагающих земную кору. Если по месту разрыва проницаемый пласт будет приведен в соприкосновение с плохо проницаемыми породами, покрывающими сверху место среза, то опять могут образоваться ловушки, называемые тектонически экранированными. 
 
 

Пласты  могут быть срезаны не только разрывом. Выведенные на поверхность земли пласты срезаются силами, действующими на поверхности земли. Смерч, вода стремятся, как мы говорили выше, выровнять, земную поверхность, срезая при этом изгибы пластов. Если этот участок земной поверхности окажется погруженным вновь ниже уровня моря, сверху отлажатся несогласно с подстилающими слоями новые отложения. Если проницаемые пласты окажутся покрытыми сверху глинами, эти глины будут служить экраном для черного золота и газа, всплывающих над водой, насыщающей пласты. При этом опять могут возникнуть залежи черного золота и газа, называемые стратиграфически экранированными. Таким образом, в пластовых природных резервуарах возникают сводовые и различные по типу экранированные залежи черного золота и газа. 

Иначе происходит образование залежей  в массивных природных резервуарах, сложенных многими пластами проницаемых  пород, не отделенных один от другого  слабо проницаемыми породами. В возвышающихся  выступах этих пород, перекрытых плохо  проницаемыми слоями, также могут возникнуть разнообразные по форме ловушки. При благоприятных условиях в каждой природной ловушке может образоваться скопление, называемое геологами залежью черного золота и газа. 

 Природный  газ в промышленности. 

В последнее  десятилетие 20 века в всемирной экономике начала набирать силу 3-я волна популярности природного газа, как моторного топлива. По прогнозам специалистов эта волна достигнет своего высшего уровня к концу первой четверти 21 века. Первое же применение природного газа в качестве моторного топлива относится к середине 19 века, когда во Франции инженером Ленуаром был создан первый двигатель внутреннего сгорания. Топливом для этого двигателя был природный газ. 

Применение  газового топлива в моторах с  «колыбели» двигателестроения и неоднократное возвращение к применению этого вида топлива не случайно. По своим свойствам оно более всего приближается к представлениям об идеальном моторном топливе. 

 Природный  газ по своим энергетическим, физико-химическим и экологическим показателям является очень перспективным топливом и его применение должно дать положительный эффект во многих аспектах, главными из них являются: 

- Экономика  газового моторного топлива 

- Энергетика  природного газа 

- Топливная  экономичность газового двигателя 

- Износостойкость  газового двигателя 

- Экологическая  безопасность газовых двигателей 

Экономика газового моторного топлива есть следствие издержек на его производство. Особо важно, что всеми положительными качествами обладает газ, извлекаемый  из недр, без всякой последующей переработки. Это в конечном итоге гарантирует его более низкую цена по сравнению с продуктами нефтепереработки, независимо от особенностей законодательства. Несмотря на это в целях стимулирования производства этого топлива Правительством установлены предельные значения его продажной цены, которая не должна превышать 50% от местной цены бензина А-76. Тем не менее практика показывает, что в случаях, когда потребность в газовом топливе существенно возрастает, продажная стоимость может быть значительно ниже установленного предела. Это важно для потребителей, поскольку другие случаи возможного уступки в цене на моторное топливо практически отсутствуют. 

 Энергетика  природного газа определяется  метаном, который составляет в  зависимости от месторождения 85 – 99% общей массы газа. Физико-химические свойства метана существенно отличаются от других углеводородов, из которых состоят наиболее распространенные моторные топлива (бензин, керосин, дизтопливо и др.). Молекула метана самая «короткая» из всех известных углеводородов, содержит 1 атом углерода и 4 атома водорода, которые соединены друг с другом не только благодаря обычным внутримолекулярным силам, но и с помощью специфической водородной связи. Это делает метан одним из самых стойких природных соединений и тем самым придает качества, особо ценные при использовании газа, как моторного топлива. 

 Теплота  сгорания метана составляет 49,4 МДж/кг. У автомобильного бензина этот  показатель равен 45,2 МДж/кг, что  на 9% меньше. По сравнению с авиационным керосином преимущества метана еще выше – 11%. Это дает перспективу применения метана в качестве авиационного моторного топлива, поскольку весовые показатели в этом виде транспорта являются решающими. 

 Топливная  экономичность газового двигателя–  наиболее важный показатель автомобильного мотора – определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси. 

 Октановое  число является показателем детонационной  стойкости топлива, которая ограничивает  возможность применения топлива в мощных и экономичных двигателях с высокой степенью сжатия. В современной технике октановое число является главным показателем сортности топлива: чем оно выше, тем качественнее и дороже топливо. Благодаря высокой стойкости молекулы метана природный газ имеет наиболее высокое значение октанового числа из всех углеводородных топлив от 105 до 120 единиц, то есть имеет детонационную стойкость выше, чем у эталона этого показателя – изооктана. Наиболее распространенные в Российской Федерации бензины имеют октановые числа: 76 (А –76), 86 (АИ-92), 95 (АИ-98 или «Экстра-95»). Это качество позволяет применять природный газ не только для всех видов находящихся в эксплуатации двигателей с искровым зажиганием, но и форсировать эти двигатели по степени сжатия, улучшая мощностные и экономические показатели. 

 Из  теории следует и практикой  подтверждено, что удельные расходы  топлива двигателем тем меньше, чем беднее топливовоздушная  смесь, на которой работает  двигатель, то есть чем меньше  топлива приходится на 1 кг воздуха, поступающего в двигатель. Однако очень бедные смеси, где топлива слишком мало просто не воспламеняются от искры. Это и ставит предел повышению топливной экономичности. В смесях бензина с воздухом предельное содержание топлива в 1 кг воздуха, при котором воспламенение возможно, составляет 54 г. В предельно бедной метановоздушной смеси это содержание составляет только 40 г. Поэтому на режимах, когда от двигателя не требуется развивать максимальную мощность (городское движение) автомобиль, работающий на природном газе значительно экономичнее, чем бензиновый. Специально поставленные ВНИИГАЗом опыты показали, что затрата топлива на 100 км при движении автомобиля ЗИЛ 130, работающего на газе, со скоростями в пределах от 25 до 50 км/час в 2 раза меньше чем у того же автомобиля в тех же условиях, работающего на бензине.