2007 écoles Wikipedia sélection., Related subjects: Business; Chemical compounds
| Natural gas | ||
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| General | ||
| Other names | Marsh gas, Swamp gas | |
| Molecular formula | CH4 | |
| Appearance | Clear Gas, Blue Flame | |
| Properties | ||
| Density and phase | 0.,717 kg/m3, gas | |
| Melting point | −182.5°C (90.6 K) at 1 atm
25 °C (298 K) at 1.5 G Pa |
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| Boiling point | −161.6°C (111.55 K) | |
| Triple point | 90.7 K, 0.,emperature | 537°C |
| Maximum burning temperature: |
2148°C | |
| Explosive limits | 5–15% | |
| Related compounds | ||
| Related alkanes | Ethane Propane |
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| Related compounds | Methanol Chloromethane |
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| Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa) Infobox disclaimer and references |
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| See methane for a more complete list., | ||
le gaz Naturel est un gazeux combustible fossile composé principalement de méthane. On le trouve dans les champs de pétrole et de gaz naturel, et le charbon de lits. Lorsque des gaz riches en méthane sont produits par la désintégration anaérobie de matières organiques non fossiles, on parle de biogaz. Les Sources de biogaz comprennent les marécages, les marais et les décharges (voir gaz d’enfouissement), ainsi que les boues d’épuration et le fumier au moyen de digesteurs anaérobies, en plus de la fermentation entérique, en particulier chez les bovins., Le gaz naturel est souvent appelé de manière informelle simplement gaz, en particulier par rapport à d’autres sources d’énergie telles que l’électricité.
composition chimique
le principal composant du gaz naturel est le méthane (CH4), la molécule d’hydrocarbure la plus courte et la plus légère. Il contient également des hydrocarbures gazeux plus lourds tels que l’éthane (C2H6), le propane (C3H8) et Le butane (C4H10), ainsi que d’autres gaz contenant du soufre, en quantités variables, Voir aussi condensat de gaz naturel. Le gaz naturel contient également de l’hélium et en est la principale source sur le marché.,
| Composant | wt. % |
|---|---|
| méthane (CH4) | 80-95 |
| éthane (C2H6) | 5-15 |
| Propane (C3H8) et Butane (C4H10) | < 5 |
de l’azote, de l’hélium, du dioxyde de carbone et des traces de sulfure d’hydrogène, d’eau et D’agents odorants peuvent également être présents . Le mercure est également présent en petites quantités dans le gaz naturel extrait de certains champs. La composition exacte du gaz naturel varie selon les champs de gaz.,
Les Composés Organosulfurés et le sulfure d’hydrogène sont des contaminants courants qui doivent être éliminés avant la plupart des utilisations. Le gaz contenant une quantité importante d’impuretés soufrées, telles que le sulfure d’hydrogène, est appelé gaz acide et souvent appelé « gaz acide ». Le gaz naturel traité qui est disponible pour les utilisateurs finaux est insipide et inodore, cependant, avant que le gaz ne soit distribué aux utilisateurs finaux, il est odoré en ajoutant de petites quantités de thiols, pour aider à la détection des fuites., Le gaz naturel traité est, en soi, inoffensif pour le corps humain, cependant, le gaz naturel est un simple asphyxiant et peut tuer s’il déplace l’air au point où la teneur en oxygène ne soutiendra pas la vie.
le gaz naturel peut également être dangereux pour la vie et les biens en raison d’une explosion. Le gaz naturel est plus léger que l’air et a donc tendance à se dissiper dans l’atmosphère. Mais lorsque le gaz naturel est confiné, comme dans une maison, les concentrations de gaz peuvent atteindre des mélanges explosifs et, s’il est enflammé, entraîner des explosions qui pourraient détruire les bâtiments., Le méthane a une limite explosive inférieure de 5% dans l’air, et une limite supérieure d’explosivité de 15%.
les risques D’explosion liés au gaz naturel comprimé utilisé dans les véhicules sont presque inexistants, en raison de la nature du gaz qui s’échappe et de la nécessité de maintenir des concentrations entre 5% et 15% pour déclencher des explosions.
contenu énergétique et statistiques
Les quantités de gaz naturel sont mesurées en mètres cubes normaux (correspondant à 0° C à 1 atm) ou en pieds cubes standard (correspondant à 60° F et 30 inHg)., La chaleur brute de combustion d’un mètre cube normal de gaz naturel de qualité commerciale est d’environ 39 mégajoules (≈10,8 kWh), mais cela peut varier de plusieurs pour cent. Dans les unités américaines, un pied cube standard de gaz naturel produit environ 1000 unités thermiques britanniques (BTU).
la valeur de chauffage réelle lorsque l’eau formée ne se condense pas est la chaleur nette de combustion et peut être inférieure de 10%.
le prix du gaz naturel varie considérablement selon l’emplacement et le type de consommateur, mais depuis 2006, un prix de 10 per PAR 1000 pieds cubes est typique aux États-Unis., Cela correspond à environ 10 per par million de BTU, soit environ 10 per par gigajoule.
aux États-Unis, au détail, le gaz naturel est souvent vendu en unités de therms (th); 1 therm = 100 000 BTU. Les transactions de gros se font généralement en décathermes (SRD), ou en milliers de décathermes (MDth), ou en millions de décathermes (MMDth). Un million de décathermes, c’est environ un milliard de pieds cubes de gaz naturel.
Stockage et de transport
Polyéthylène de gaz principale étant posé dans une tranchée.,
La principale difficulté dans l’utilisation de gaz naturel pour le transport et le stockage en raison de sa faible densité. Les gazoducs sont économiques, mais ne sont pas pratiques à travers les océans. De nombreux pipelines existants en Amérique du Nord sont sur le point d’atteindre leur capacité, ce qui incite certains politiciens dans des climats plus froids à parler publiquement de pénuries potentielles.
les méthaniers peuvent être utilisés pour transporter du gaz naturel liquéfié (GNL) à travers les océans, tandis que les camions-citernes peuvent transporter du gaz naturel liquéfié ou comprimé (GNC) sur de plus courtes distances., Ils peuvent transporter le gaz naturel directement aux utilisateurs finals, ou aux points de distribution tels que les pipelines pour le transport ultérieur. Ceux-ci peuvent avoir un coût plus élevé, nécessitant des installations supplémentaires pour la liquéfaction ou la compression au point de production, puis la gazéification ou la décompression dans les installations d’utilisation finale ou dans un pipeline.
dans le passé, le gaz naturel qui était récupéré au cours de la récupération du pétrole ne pouvait pas être vendu de manière rentable et était simplement brûlé au champ pétrolier (connu sous le nom de torchage)., Cette pratique de gaspillage est maintenant illégale dans de nombreux pays, d’autant plus qu’elle ajoute de la pollution par les gaz à effet de serre à l’atmosphère terrestre. De plus, les entreprises reconnaissent maintenant que la valeur du gaz peut être atteinte avec le GNL, le GNC ou d’autres méthodes de transport pour les utilisateurs finaux à l’avenir. Le gaz est maintenant réinjecté dans la formation pour une récupération ultérieure. Cela aide également le pompage du pétrole en maintenant les pressions souterraines plus élevées. En Arabie Saoudite, à la fin des années 1970, un « système maître de gaz » a été créé, mettant fin au besoin de torchage., Le gaz naturel est utilisé pour produire de l’électricité et de la chaleur pour le dessalement. De même, certaines décharges qui rejettent également du méthane ont été mises en place pour capter le méthane et produire de l’électricité.
le gaz naturel est souvent stocké dans des cavernes souterraines formées à l’intérieur de réservoirs de gaz épuisés provenant de puits de gaz précédents, de dômes de sel ou dans des réservoirs sous forme de gaz naturel liquéfié. Le gaz est injecté pendant les périodes de faible demande et extrait pendant les périodes de forte demande. Le stockage à proximité des utilisateurs finaux permet de répondre au mieux aux demandes volatiles, mais cela n’est pas toujours réalisable.,
le gaz Naturel crise
Bleu flammes d’un brûleur au gaz naturel poêle.
de nombreux politiciens et personnalités en Amérique du Nord ont parlé publiquement d’une possible crise du gaz naturel. Il s’agit notamment de L’ancien secrétaire à l’énergie Spencer Abraham, de L’ancien président de la Réserve fédérale Alan Greenspan et du Ministre ontarien de l’énergie Dwight Duncan.,
la crise du gaz naturel est généralement décrite par l’augmentation du prix du gaz naturel aux États-Unis au cours des dernières années, en raison de la baisse de l’offre locale et de l’augmentation de la demande de production d’électricité. L’offre autochtone est passée de 20 570 295 MMcf en 2001 à 19 144 768 MMcf en 2005., En raison de la baisse de la production (exacerbée par le coup dramatique porté à la production par les ouragans Katrina et Rita) et de la croissance continue de la demande, le prix est devenu si élevé que de nombreux utilisateurs industriels, principalement dans l’industrie pétrochimique, ont fermé leurs usines entraînant des pertes d’emplois. Greenspan a suggéré qu’une solution à la crise du gaz naturel est l’importation de GNL.,
Cette solution est à la fois capitalistique et politiquement chargée en raison de la perception du public que les terminaux méthaniers sont des risques explosifs, en particulier à la suite des attaques terroristes du 11 septembre aux États-Unis. Le Département de la sécurité intérieure des États-Unis est responsable du maintien de leur sécurité.
Les terminaux GNL nouveaux ou agrandis créent des problèmes d’infrastructure difficiles et nécessitent des dépenses d’investissement élevées. Les terminaux méthaniers nécessitent un port très spacieux—au moins 40 pieds (12,2 m) de profondeur—, en plus d’être à l’abri du vent et des vagues., Ces sites » appropriés » se trouvent donc profondément dans des ports maritimes bien peuplés, qui sont également chargés de problèmes d’emprise pour les pipelines de GNL, ou inversement, tenus d’accueillir également les installations D’expansion du GNL et les usines d’utilisation finale (pétrochimiques) au milieu des fortes densités de population des grandes villes, avec les fumées associées, de multiples risques graves
En règle générale, pour atteindre des eaux « bien abritées », les sites portuaires appropriés sont situés bien en amont des rivières ou des estuaires, qui sont peu susceptibles d’être dragués assez profondément., Étant donné que ces très gros navires doivent se déplacer lentement et prudemment dans des eaux restreintes, les temps de transit vers et depuis le terminal deviennent coûteux, car plusieurs remorqueurs et bateaux de sécurité abritent et protègent les gros navires. Sur le plan opérationnel, les méthaniers (par exemple, à Boston) se voient effectivement confier l’usage exclusif du port, contraints d’arriver et de partir pendant les heures de pointe, et empêchés d’occuper le même port jusqu’à ce que le premier soit bien parti. Ces facteurs augmentent les coûts d’exploitation et rendent les investissements en capital moins attrayants.,
pour augmenter considérablement la quantité de GNL utilisée pour fournir du gaz naturel à l’Amérique du Nord, il faut non seulement construire des usines de « re-gazéification » sur les côtes nord-américaines-ce qui est difficile pour les raisons susmentionnées -, mais il faut aussi installer de nouvelles stations de liquéfaction importantes en Indonésie, au Moyen-Orient et en Afrique, afin de concentrer le gaz généralement associé à la production de pétrole dans ces régions. Une expansion substantielle de la flotte de méthaniers doit également se produire, pour déplacer l’énorme quantité de carburant nécessaire pour compenser le manque à gagner à venir en Amérique du Nord-Est.,
utilisations
production D’électricité
le gaz naturel est une source majeure de production d’électricité grâce à l’utilisation de turbines à gaz et de turbines à vapeur. Des rendements particulièrement élevés peuvent être obtenus en combinant des turbines à gaz avec une turbine à vapeur en mode cycle combiné. Le gaz naturel brûle plus propre que les autres combustibles fossiles, tels que le pétrole et le charbon, et produit moins de gaz à effet de serre par unité d’énergie libérée. Pour une quantité équivalente de chaleur, la combustion du gaz naturel produit environ 30% moins de dioxyde de carbone que la combustion du pétrole et environ 45% moins que la combustion du charbon ., La production d’électricité à cycle combiné utilisant le gaz naturel est donc la source d’énergie la plus propre disponible utilisant des combustibles fossiles, et cette technologie est largement utilisée partout où le gaz peut être obtenu à un coût raisonnable. La technologie des piles à combustible peut éventuellement fournir des options plus propres pour convertir le gaz naturel en électricité, mais elle n’est pas encore compétitive sur le plan des prix. En outre, l’approvisionnement en gaz naturel atteindrait son pic autour de l’année 2030, 20 ans après le pic du pétrole. Il est également prévu que l’approvisionnement mondial en gaz naturel devrait être épuisé autour de l’année 2085.,
l’Hydrogène
le gaz Naturel peut être utilisé pour produire de l’hydrogène qui peut être utilisé dans les véhicules à hydrogène. Une méthode courante est le reformeur D’hydrogène.
véhicules au gaz naturel
Le gaz naturel comprimé ( méthane) est utilisé comme alternative propre aux autres carburants automobiles tels que l’essence (essence) et le diesel. En 2005, les pays avec le plus grand nombre de véhicules au gaz naturel étaient L’Argentine, le Brésil, Le Pakistan, L’Italie et l’Inde., L’efficacité énergétique est généralement égale à celle des moteurs à essence, mais inférieure à celle des moteurs diesel modernes, en partie du fait que les moteurs au gaz naturel fonctionnent en utilisant le cycle Otto, mais des recherches sont en cours pour améliorer le processus ( Cycle Westport).
Le gaz de pétrole liquéfié (un mélange de propane et de butane) est également utilisé pour alimenter les véhicules. Les systèmes de carburant GPL et GNC ne sont pas compatibles. Le GNC nécessite également des réservoirs à haute pression qui sont généralement beaucoup plus lourds que ceux utilisés pour le GPL.,
usage domestique résidentiel
le gaz naturel est fourni aux maisons, où il est utilisé à des fins telles que la cuisson dans des cuisinières et/ ou des fours alimentés au gaz naturel, des séchoirs à vêtements chauffés au gaz naturel et le chauffage / refroidissement. Le chauffage de la maison ou d’un autre bâtiment peut inclure des chaudières, des fours et des chauffe-eau. Le GNC est utilisé dans les maisons rurales sans raccordements aux services publics canalisés ou avec des grilles portatives.
engrais
Le gaz naturel est une matière première majeure pour la production d’ammoniac, via le procédé Haber, pour une utilisation dans la production d’engrais.,
Autres
le gaz Naturel est également utilisé dans la fabrication de tissus, le verre, l’acier, le plastique, la peinture, et d’autres produits.
sécurité
sous quelque forme que ce soit, une quantité infime d’agent odorant tel que le t-butyl mercaptan, avec une odeur de chou pourri, est ajoutée au gaz incolore et inodore, de sorte que les fuites peuvent être détectées avant qu’un incendie ou une explosion ne se produise. Parfois, un composé apparenté, le thiophane, est utilisé, avec une odeur d’œuf pourri. L’ajout d’odorant au gaz naturel a commencé aux États-Unis après l’explosion de la New London School en 1937., L’accumulation de gaz dans l’école est passée inaperçue, tuant trois cents étudiants et professeurs lorsqu’elle s’est enflammée. Les Odorants sont considérés comme non toxiques dans les concentrations extrêmement faibles présentes dans le gaz naturel livré à l’utilisateur final.
dans les mines, où le méthane qui s’infiltre dans les formations rocheuses n’a pas d’odeur, des capteurs sont utilisés et des appareils miniers ont été spécialement développés pour éviter les sources d’inflammation, par exemple la lampe Davy.
des Explosions causées par des fuites de gaz naturel se produisent plusieurs fois par année., Les maisons individuelles, les petites entreprises et les bateaux sont le plus souvent touchés lorsqu’une fuite interne accumule du gaz à l’intérieur de la structure. Souvent, l’explosion sera suffisante pour endommager considérablement un bâtiment mais le laisser debout. Dans ces cas, les personnes à l’intérieur ont tendance à avoir des blessures mineures à modérées. Parfois, le gaz peut s’accumuler en quantités suffisamment élevées pour provoquer une explosion mortelle, désintégrant un ou plusieurs bâtiments dans le processus. Le gaz se dissipe généralement facilement à l’extérieur, mais peut parfois s’accumuler en quantités dangereuses si les conditions météorologiques sont bonnes., En outre, compte tenu des dizaines de millions de structures qui utilisent le combustible, le risque individuel d’utiliser du gaz naturel est très faible.
certains champs gazeux produisent du gaz acide contenant du sulfure d’hydrogène (H2S). Ce gaz non traité est toxique. Le traitement des gaz amines, un procédé à l’échelle industrielle qui élimine les composants gazeux acides, est souvent utilisé pour éliminer le sulfure d’hydrogène du gaz naturel.
L’Extraction du gaz naturel (ou du pétrole) entraîne une diminution de la pression dans le réservoir. Cela peut à son tour conduire à un affaissement au niveau du sol., L’affaissement peut affecter les écosystèmes, les cours d’eau, les réseaux d’égouts et d’approvisionnement en eau, les fondations, etc.