Сущность природного и сжиженного газа. Сущность природного и сжеженного газа. Объект исследования природный и сжиженный газ
 Скачать 41.15 Kb.
|
|
Оглавление ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Проблема добычи и использования ресурсов была и будет актуальна. Природный и сжиженный газ по праву считаются более экологичными видами топлива нежели нефть, они меньше загрязняют природу, являются безопасными. Единственный минус природного газа — это сложность транспортировке, но этот вопрос полностью решает процесс превращения его в жидкость. По мимо перечисленных плюсов существует еще такой немало важный как резервы природного газа в земной коре и космосе, пока что у человека нет возможности его добыть, но в дальнейшем думаю, что они появятся. Объект исследования: природный и сжиженный газ. Предмет исследования: сущность природного и сжиженного газа. Цель исследования заключается в системном и всестороннем изучении особенностей природного газа и сжиженного. В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи: 1. Изучить особенности природного газа 2. Изучить особенности сжиженного газа. 1. Природный газ Сначала хотелось бы пояснить что из себя представляет природный газ. Природный газ один из видов полезных ископаемых, в состав которого входит углеводороды в газообразной форме, образовавшиеся исключительно в природе, главной составляющей является метан смешанного с различными алканами. В некоторых случаях в нем можно найти азот, сероводород, гелий и углекислый газ. Исходя из своей структуры и составляющий из него получают цельный сырьевой продукт или разлагают на смеси. Природный газ может быть в трех разных формах: Залежи газа, находящиеся в горных породах. Их место расположение обычно от 1000 м глубины. Так же можно сказать, что газ находится в маленьких трещинках, а не в больших пустотах горной породы, как думают многие люди, чаще всего расположен в песчанике. В газе, добытом из трещин горных пород подавляющее большинство алканов метана и этана. Самые большие объемы данного вида газа можно найти в Странах Персидского залива, России, Канаде и США. Следующая форма — это газ, растворенный в нефти и газовые шапки, которые образуется поверх нее. Такой газ еще можно назвать попутным. Такой газ помимо этана и метана включает в себя бутан и пропан. Так же существует третья форма нахождения газа в природе это газогидратные залежи. Они представляют собой соединение полученные в ходе растворение газа в воде при рекордно высоком давление и низких температурных условиях. Вступая в реакцию с одним объемом воды образуется примерно 220 объема газа. Данный вид газа был открыт достаточно поздно в конце 20 века. Этот вид природного газа находится в местах с низкими температурами и мерзлотой, а также под толщей мирового океана.[2] Ученные доказали, что огромные запасы природного газа размещены под мантией Земли, но пока что их невозможно достать из-за недостаточного технического прогресса. Кроме земли углеводороды можно найти в космосе. Тот же самый метан оин из самых часто встречающихся газов во Вселенной. Метановый лед является составляющей многих планет, которые известны людям. Но, как и залежи, находящиеся в земной коре, пока что нет возможностей для его использования и добычи из-за недостаточно высокого уровня технологий. Главная составляющая природного газа — это метан, в процентном соотношение это 70-98%. Так же в природный газ выходят следующие углеводороды: 1)этан 2)пропан 3)бутан Вместе с углеводородными частями в нем содержатся неорганические соединения в форме газа: 1)водород 2)сероводород 3)углекислый газ 4)азот 5)инертные газы (преимущественно гелий). Исходя из своих составляющих можно говорить о таком свойстве природного газа как горючесть. В отчищенном виде огонь из него имеет синий цвет. При допущении в нем примесей возможна другая окраска. При недостаточном объеме кислорода при горении пламя приобретая желтый цвет, следствием этого является копоть и угарный газ. [1] При смешивание природного газа с воздухом повышается его взрывоопасность. Именно это является основным аспектом для контроля его содержание в воздухе, и прослеживанием за утечками. Данный газ не имеет ни запаха, ни цвета, исключением можно назвать случае в которых присутствует примесь сероводорода. Именно поэтому для возможности его почувствовать добавляют примеси, которые неприятно пахнут. Обычно это вещества, которые содержать серу, но данные добавки возможны в небольших количествах, что позволяет человеку вовремя обнаружить утечку газа. Свойства газа полностью зависят от его состава. Добыча природного газа происходит похожим путем с добычей нефти, газ добывается при помощи скважин. Скважины размещены равномерно на всех поверхности месторождения, чтобы не упала давления газа на пласты породы. Данный метод помогает предотвратить переток газа в области его нахождения. Рассматривая статистику по добычи газа за 2017 год, можно сказать, что в США добыта большая часть газа, на втором месте России, две эти страны составляют почти половину всего добытого продукта. Есть несколько теорий о том, как произошел природный газ: биогенная и минеральная. В случае биогенной теории, говорится об образование газа путем разложения остатков органики, ранее живших на земле существ, как животного, так и растительного происхождения. Следуя второй теории, газ образуется глубоко в недрах земной коры из неоргаников под воздействием давления и температуры. В дальнейшем он поднимается под воздействием движения коры, в слой с меньшим воздействием давления, в котором образуется его залежи. Многие ученые спорят какой же из способов действительно верный, но большинство придерживаются первого. Природный газ изначально не является готовым для использования, а лишь сырьем, хотя в некоторых случае у его состав сразу подходит для применения. Кроме тех компонентов, которые долен содержать природный газ, в нем содержаться различные примеси, которые могут сделать его опасным и препятствовать транспортировке. Ярким примером этому служит пары воды, которые собираются в газопроводе и могут сдерживать подачу газа или же сероводород, который портить трубы, сопутствуя образованию в них коррозии. Именно поэтому почти весь газ перед использованием проходит специальную процедуру отчистки и подготовки на газоперерабатывающих заводах. Процесс его подготовки проходит в несколько этапов: 1)осушка и отчистка от примесей 2)сжатие газа 3)отбензинивание газа Хотелось бы подробнее рассказать про третий этап. При помощи специальных устройств газ делят на отбензиненный газ и газовый бензин, который очень нестабилен. Пользуются отбензиненным газом, его подают в газопровод. Нестабильный газовый бензин попадает в специальные установки, где выделяются такие составляющие как этан, бутан, пентан и пропан. Из них производятся полимеры разного вида. Пропан и бутан вообще можно использовать как топливо для бытовых нужд. 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. 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. 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. 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.[5] 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. 2. Сжиженный газ Существует несколько видов сжиженного газа: Изменение природного состояния по средством его охлаждения до состояния жидкости. Газы, которые состоят из углеводорода, из-за возможности их сжатия. Сжижение при помощи компримирование. Процесс сжижения необходим для более удобной перевозки газа, в случае если трубы использовать нецелесообразно, так же сжиженный газ очень удобно хранить. Далее хотелось бы разобрать каждый из них более подробно. Природный газ в сжиженной форме — это обычный природный газ, который охладили до -162 градусов для удобства транспортировки и хранения. Процесс хранения происходит в резервуарах, в которых поддерживается его кипения из-за испарений данного газа. Причина такого хранения связана, что для метана необходимы очень низкие температуры. Для того что бы использовать данный вид газа необходимо произвести процесс его испарения до газообразного состояния. При этом из кубометра сжиженного газа образуется 600 кубометров обычного. Из-за низкой температуры хранения можно считать его криогенным, поэтому требуется специальная форма его обработки. Если сравнить с самой низкой температурой на земле, то она была -89.2 градуса. Криогенность данного газа несет за собой последствия для веществ, контактирующих с ним, они делаются более хрупкими. Из-за этого нужны специальные технологии и материалы для его хранения. Как говорилось выше природный газ является полезным ископаемым и углеводородом. Его состав коррелирует с местом добычи и обработки. Его состав так же был разобран в первом пункте, поэтому подробно на этом останавливаться не имеет смысла. Сжиженный природный газ является подобием смеси, но при этом плотность почти не меняется с разницей состава. Плотность составляет 430-470 килограммов на кубический метр, а объем 1/600 от обычного газа в атмосфере, что делает существенно легче воздуха. Так же он обладает меньшей плотностью, чем у воды, что в случае разлива позволяет ему быстро перейти в газообразное состояние. Особенности сниженного природного газа похожи на обычный он не имеет цвета запаха, но при этом не токсичен и не горюч, при его использования не происходит коррозийный процесс. Его хранят и перевозят при низких температурах и давлении. В окружающей среды подвержен очень быстрому испарению и не воздействует на среду. Как говорилась выше в жидком виде не воспламеняется и не взрывается. Во время процесса испарения может воспламениться от источника огня или при повышенной концентрации в воздухе. При превышении порога в 15 % ему не хватит кислорода для горения, а при концентрации менее 5% он не загорится. Хотелось бы рассмотреть достоинства сжиженного природного газа: При переходе газа в жидкость его концентрация существенно увеличивается, что способствует его удобному хранению и перевозке. Он полностью нетоксичен и возможно хранение в специальных установках в обычных условиях. Возможно, его перемещения в специальных танкерах, а также наземным транспортом. Так же благодаря высокой возможности его транспортировки, данный вид газа доступен при газификации отдаленных сложно доступных объектов. При этом осуществляется огромная экономия средств на строительстве газопровода. Следующим хотелось бы разобрать сжиженный углеводородный газ. Который представляет собой углеводород ил смесь, которые под ростом давления переходят в жидкостную форму. Их производят из нефтяных газов или газоконденсатных залежей газа. При помощи переработки из них получают этан, пропан и газовый бензин. Самыми ценными, естественно, остаются пропан и бутан, благодаря легкости хранение и транспортировки, а также использования. Данный вид газа применяется во всем мире, Россия не исключение. Его используют в промышленности, коммунальном, нефтехимическом секторах. Главным отличительным свойством сжиженного углекислого газа можно назвать его умение быстро переходить в жидкое состояние или в газообразное при воздействие внешних раздражителей. К данным условиям можно отнести температуру, давление и количество вещества. Любой сжиженный углеводородный газ отличается высоким коэффициентом расширения. Так, в заполненном 50-литровом баллоне содержится 21 кг жидкого пропана-бутана. При испарении всей «жидкости» образуется 11 кубометров газообразного вещества, что эквивалентно 240 Мкал. Поэтому такой вид топлива считается одним из самых эффективных и экономически выгодных для систем автономного отопления. Больше об этом можно прочитать здесь.[4] При эксплуатации углеводородных газов необходимо учитывать их медленную диффузию в атмосферу, а также низкие пределы воспламеняемости и взрывчатости при контакте с воздухом. Поэтому с такими веществами нужно уметь правильно обращаться, учитывая их свойства и специальные требования безопасности. Индустрия применения СУГ достаточно широка, что обусловлено его теплофизическими характеристиками и эксплуатационными преимуществами по сравнению с другими видами топлива. Транспортировка. Основная проблема доставки обычного газа в населенные пункты заключается в необходимости прокладки газовой магистрали, длина которой может достигать нескольких тысяч километров. Для транспортировки сжиженного пропан-бутана не требуется постройка сложных коммуникация. Для этого используются обычные баллоны или другие резервуары, которые перевозятся с помощью автомобильного, железнодорожного или морского транспорта на любые расстояния. Учитывая высокую энергоэффективность данного продукта (на одном баллоне СПБ можно месяц готовить еду для семьи), выгода очевидна. Произведенные ресурсы. Цели применения сжиженных углеводородов аналогичны целям применения магистрального газа. К ним относятся: газификация частных объектов и населенных пунктов, производство электроэнергии посредством газогенераторов, эксплуатация двигателей транспортных средств, производство продуктов химической промышленности. Высокая теплотворная способность. Жидкие пропан, бутан и метан очень быстро преобразуются в газообразное вещество, при сгорании которого выделяется большое количество тепла. Для бутана — 10,8 Мкал/кг, для пропана — 10,9 Мкал/кг, для метана — 11,9 Мкал/кг. Коэффициент полезного действия теплового оборудования, которое работает на СУГ, значительно выше КПД приборов, принимающих в качестве сырья твердотопливные материалы. Простота регулировки. Подача сырья к потребителю может регулироваться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Для этого существует целый комплекс приборов, отвечающих за регулировку и безопасность эксплуатации сжиженного газа. Высокое октановое число. СПБ имеет октановое 120, что делает его более эффективным сырьем для двигателей внутреннего сгорания, чем бензин. При использовании пропана-бутана в качестве моторного топлива повышается межремонтный период для двигателя и сокращается расход смазочных материалов. Сокращение расходов при газификации населенных пунктов. Очень часто СУГ применяют для устранения пиковой нагрузки на магистральные газораспределительные системы. Более того, выгоднее установить для удаленного населенного пункта автономную систему газификации, чем тянуть сеть трубопроводов. По сравнению с прокладкой сетевого газа удельные капиталовложения уменьшаются в 2-3 раза. Кстати, больше информации можно найти здесь, в разделе об автономной газификации частных объектов. В заключении можно сказать, что сжиженный углеводородный газ обладают такими свойствами, которые делают их популярным источником энергии во многих отраслях. Для нужд населения пропан и бутан является основополагающим для приготовления пищи и отопления жилья. [3] Компримированный газ производят в процессе сжатия природного газа на специальных компрессионных установках. Вещество подается на АГНКС по магистральному газопроводу и компримируется на месте: осушается и под высоким давлением (до 200 атм) закачивается в сосуды сферической или цилиндрической формы для хранения. После чего, в сжатом виде КПГ заполняет баллоны транспортных средств во время заправки. Газобаллонное оборудование для КПГ отличается большими габаритами, весом и высокой стоимостью, поэтому основная область его применения – средне- и крупнотоннажные транспортные средства (грузовые машины, автобусы, тракторная техника). К преимуществам КПГ относят: Безопасность. Вес метана меньше, чем вес воздуха. Благодаря чему в случае аварийного выброса он быстро испарится. Экологичность. Не токсичен в малых концентрациях, не оставляет копоти и не содержит вредных примесей. Экономичность. Сгорает во время работы в полном объеме, обеспечивая значительную экономию горючего. Продлевает срок жизни автотранспорта. Отсутствие в составе вредных примесей защищает детали двигателя от образования ржавчины и быстрого изнашивания. Использование КПГ увеличивает межремонтный период работы двигателя, снижает затраты на ремонт и обслуживание транспортного средства. К недостаткам КПГ относят необходимость применения высокопрочных емкостей из прочной и качественной стали. А значит, транспортным средствам требуется больше пространства для хранения горючего. Также установка баллона приводит к снижению грузоподъемности автомобиля.[6] Компримированный природный газ - сжатый природный газ, используемый в качестве моторного топлива. Он дешевле традиционного топлива, а вызываемый продуктами его сгорания парниковый эффект меньше по сравнению с обычными видами топлива, поэтому он безопаснее для окружающей среды. ЗАКЛЮЧЕНИЕПоставленная ранее цель и задачи были полностью выполнены. Природный газ добывается в слоях горных породах, добыча его похоже на добычу нефти, используется чаще всего в бытовых условиях, является оптимальным топливом, обходится на много дешевле нефти, и меньше загрязняет природу, так же в случае утечки нанесет меньший вред экологии, чем нефть. Сжиженный газ — это удобная форма транспортировки углеводородных смесей, которые в газообразном состояние очень сложно перевозить. Придавая газу жидкостную форму, мы увеличиваем его концентрацию и сможем им обеспечь труднодоступные места. Данные виды газа являются отличным источникам топлива, за ними стоит бедующее, так как существуют альтернативные источники по их добычи, которые станут доступны человечеству чуть позже. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАлексеева Ю.А. Основные тенденции энергоресурсосбережения в нефтегазохимическом комплексе // Вестник Казанского технологического университета. 2014. №11. Баранов А.Ю., Березин Н.А., Андреев А.М., Тихонов К.А., Хитров Н.А. Хранилища - накопители заводов сжиженного природного газа // Холодильная техника и кондиционирование. 2016. №3. Костылев И.И., Евдокимов Г.П. Развитие газовозов сжиженного природного газа для удовлетворения потребностей в нем мирового рынка. Российские проекты сжиженного природного газа // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2016. №6 (40). Медведева О. Н., Фролов В. О. Сравнение вариантов систем газоснабжения потребителей // Вестник СГТУ. 2010. №3с. Медведева О. Н., Фролов В. О. Газоснабжение сжиженным природным газом // Наука и современность. 2010. №1-2. Щеголькова А. А. Экономическая конъюнктура на глобальном рынке сжиженного природного газа // Экономика и бизнес: теория и практика. 2019. №6-2. |