2007 Scuole Wikipedia Selezione., 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., | ||
Il gas naturale è un combustibile fossile gassoso costituito principalmente da metano. Si trova nei giacimenti petroliferi e nei giacimenti di gas naturale e nei letti di carbone. Quando i gas ricchi di metano sono prodotti dal decadimento anaerobico di materiale organico non fossile, questi sono indicati come biogas. Le fonti di biogas includono paludi, paludi e discariche (vedi gas di discarica), nonché fanghi di depurazione e letame tramite digestori anaerobici, oltre alla fermentazione enterica in particolare nei bovini., Il gas naturale è spesso informalmente indicato come semplicemente gas, soprattutto se confrontato con altre fonti di energia come l’elettricità.
Composizione chimica
Il componente principale del gas naturale è il metano (CH4), la molecola di idrocarburi più corta e leggera. Contiene anche idrocarburi gassosi più pesanti come etano (C2H6), propano (C3H8) e butano (C4H10), nonché altri gas contenenti zolfo, in quantità variabili, vedi anche condensato di gas naturale. Il gas naturale contiene anche ed è la principale fonte di mercato di elio.,
| Componente | peso. % |
|---|---|
| Metano (CH4) | dell ‘ 80-95 |
| Etano (C2H6) | 5-15 |
| Propano (C3H8) e Butano (C4H10) | < 5 |
Azoto, elio, anidride carbonica e tracce di idrogeno solforato, di acqua e di odorizzazione possono anche essere presenti . Il mercurio è presente anche in piccole quantità nel gas naturale estratto da alcuni campi. L’esatta composizione del gas naturale varia tra i giacimenti di gas.,
I composti di organosolfuro e l’idrogeno solforato sono contaminanti comuni che devono essere rimossi prima della maggior parte degli usi. Il gas con una quantità significativa di impurità di zolfo, come l’idrogeno solforato, è definito gas acido e spesso indicato come “gas acido”. Il gas naturale trasformato disponibile per gli utenti finali è insapore e inodore, tuttavia, prima che il gas venga distribuito agli utenti finali, viene odorizzato aggiungendo piccole quantità di tioli, per facilitare il rilevamento delle perdite., Il gas naturale trasformato è, di per sé, innocuo per il corpo umano, tuttavia, il gas naturale è un semplice asfissiante e può uccidere se sposta l’aria al punto in cui il contenuto di ossigeno non supporta la vita.
Il gas naturale può anche essere pericoloso per la vita e la proprietà attraverso un’esplosione. Il gas naturale è più leggero dell’aria e quindi tende a dissiparsi nell’atmosfera. Ma quando il gas naturale è confinato, come all’interno di una casa, le concentrazioni di gas possono raggiungere miscele esplosive e, se acceso, provocare esplosioni che potrebbero distruggere gli edifici., Il metano ha un limite esplosivo inferiore del 5% nell’aria e un limite esplosivo superiore del 15%.
Le preoccupazioni esplosive con il gas naturale compresso utilizzato nei veicoli sono quasi inesistenti, a causa della natura di fuga del gas e della necessità di mantenere concentrazioni tra il 5% e il 15% per innescare esplosioni.
Contenuto energetico e statistiche
Le quantità di gas naturale sono misurate in metri cubi normali (corrispondenti a 0° C a 1 atm) o in piedi cubi standard (corrispondenti a 60° F e 30 inHg)., Il calore lordo di combustione di un normale metro cubo di gas naturale di qualità commerciale è di circa 39 megajoule (≈10,8 kWh), ma questo può variare di diverse percentuali. Nelle unità statunitensi, un piede cubo standard di gas naturale produce circa 1000 unità termiche britanniche (BTU).
Il valore di riscaldamento effettivo quando l’acqua formata non condensa è il calore netto della combustione e può essere fino al 10% in meno.
Il prezzo del gas naturale varia notevolmente a seconda della posizione e del tipo di consumatore, ma a partire dal 2006 un prezzo di $10 per 1000 piedi cubi è tipico negli Stati Uniti., Questo correponds a circa $10 per milione di BTU, o circa $10 per gigajoule.
Negli Stati Uniti, al dettaglio, il gas naturale viene spesso venduto in unità di therms (th); 1 therm = 100,000 BTU. Le transazioni all’ingrosso sono generalmente effettuate in decatermi (Dth), o in migliaia di decatermi (MDth), o in milioni di decatermi (MMDth). Un milione di decatermi è circa un miliardo di piedi cubi di gas naturale.
Stoccaggio e trasporto
Conduttura del gas del polietilene che sta posando dentro una trincea.,
La maggiore difficoltà nell’uso del gas naturale è il trasporto e lo stoccaggio a causa della sua bassa densità. I gasdotti naturali sono economici, ma non sono pratici attraverso gli oceani. Molti gasdotti esistenti in Nord America sono vicini a raggiungere la loro capacità, spingendo alcuni politici nei climi più freddi a parlare pubblicamente di potenziali carenze.
I vettori GNL possono essere utilizzati per trasportare gas naturale liquefatto (GNL) attraverso gli oceani, mentre le autocisterne possono trasportare gas naturale liquefatto o compresso (GNC) su distanze più brevi., Possono trasportare il gas naturale direttamente agli utenti finali o ai punti di distribuzione, come le condutture, per un ulteriore trasporto. Questi possono avere un costo più elevato, richiedendo impianti aggiuntivi per la liquefazione o la compressione nel punto di produzione e quindi la gassificazione o la decompressione negli impianti di uso finale o in una conduttura.
In passato, il gas naturale recuperato nel corso del recupero del petrolio non poteva essere venduto con profitto e veniva semplicemente bruciato nel campo petrolifero (noto come flaring)., Questa pratica dispendiosa è ora illegale in molti paesi, soprattutto perché aggiunge inquinamento da gas serra all’atmosfera terrestre. Inoltre, le aziende ora riconoscono che il valore per il gas può essere raggiunto con GNL, CNG o altri metodi di trasporto per gli utenti finali in futuro. Il gas viene ora reinserito nella formazione per un successivo recupero. Questo aiuta anche il pompaggio dell’olio mantenendo le pressioni sotterranee più alte. In Arabia Saudita, alla fine degli anni ‘ 70, è stato creato un “sistema principale del gas”, ponendo fine alla necessità di svasare., Il gas naturale viene utilizzato per generare elettricità e calore per la desalinizzazione. Allo stesso modo, alcune discariche che scaricano anche gas metano sono state create per catturare il metano e generare elettricità.
Il gas naturale è spesso immagazzinato in caverne sotterranee formate all’interno di serbatoi di gas esauriti da precedenti pozzi di gas, cupole saline o in serbatoi come gas naturale liquefatto. Il gas viene iniettato durante i periodi di bassa domanda ed estratto durante i periodi di maggiore domanda. Lo stoccaggio vicino agli utenti finali finali aiuta a soddisfare al meglio le richieste volatili, ma questo potrebbe non essere sempre praticabile.,
Crisi del gas naturale
Fiamme blu di un bruciatore su stufa a gas.
Molti politici e personaggi di spicco in Nord America hanno parlato pubblicamente di una possibile crisi del gas naturale. Questo include l’ex segretario dell’energia Spencer Abraham, l’ex presidente della Federal Reserve Alan Greenspan e il ministro dell’energia dell’Ontario Dwight Duncan.,
La crisi del gas naturale è tipicamente descritta dall’aumento del prezzo del gas naturale negli Stati Uniti negli ultimi anni, a causa del calo dell’offerta indigena e dell’aumento della domanda di produzione di energia elettrica. L’offerta indigena è scesa da 20.570.295 MMcf nel 2001 a 19.144.768 MMcf nel 2005., A causa del calo della produzione (aggravato dal drammatico colpo alla produzione che è venuto dagli uragani Katrina e Rita) e dalla continua crescita della domanda, il prezzo è diventato così alto che molti utenti industriali, principalmente nel settore petrolchimico, hanno chiuso i loro impianti causando la perdita di posti di lavoro. Greenspan ha suggerito che una soluzione alla crisi del gas naturale è l’importazione di GNL.,
Questa soluzione è ad alta intensità di capitale e politicamente carica a causa della percezione pubblica che i terminali GNL sono rischi esplosivi, soprattutto in seguito agli attacchi terroristici dell ‘ 11/9 negli Stati Uniti. Il Dipartimento della Sicurezza Nazionale degli Stati Uniti è responsabile del mantenimento della loro sicurezza.
I terminali GNL nuovi o ampliati creano difficili problemi infrastrutturali e richiedono elevati investimenti. I terminali GNL richiedono un porto molto spazioso—almeno 40 piedi (12,2 m) di profondità— oltre ad essere al riparo dal vento e dalle onde., Questi siti “adatti” sono quindi profondi in porti marittimi ben popolati, che sono anche gravati da preoccupazioni di diritto di passaggio per le condutture di GNL, o al contrario, tenuti ad ospitare anche gli impianti di espansione del GNL e gli impianti finali (petrolchimici) in mezzo all’alta densità di popolazione delle grandi città, con i fumi associati, molteplici rischi gravi per la sicurezza.
In genere, per raggiungere acque “ben riparate”, siti portuali adatti sono ben su fiumi o estuari, che è improbabile che vengano dragati abbastanza in profondità., Poiché queste navi molto grandi devono muoversi lentamente e ponderosamente in acque ristrette, i tempi di transito da e per il terminal diventano costosi, poiché più rimorchiatori e imbarcazioni di sicurezza riparano e salvaguardano le grandi navi. Operativamente, le petroliere GNL sono (per esempio, a Boston) effettivamente dato l’uso esclusivo del porto, costretto ad arrivare e partire durante le ore non di punta, e precluso di occupare lo stesso porto fino a quando il primo è ben partito. Questi fattori aumentano i costi operativi e rendono meno attraenti gli investimenti di capitale.,
Per aumentare sensibilmente la quantità di GNL utilizzato per fornire gas naturale al Nord America, non solo devono essere costruiti impianti di “ri-gassificazione” sulle coste nordamericane-difficile per le ragioni sopra esposte-qualcuno deve anche mettere sostanziali, nuove stazioni di liquefazione in Indonesia, Medio Oriente e Africa, al fine di concentrare il gas generalmente associato alla produzione di petrolio in quelle aree. Deve verificarsi anche una sostanziale espansione della flotta di vettori GNL, per spostare l’enorme quantità di carburante necessaria per compensare il prossimo deficit nel nord-est America.,
Utilizza
Generazione di energia
Il gas naturale è una fonte importante per la produzione di energia elettrica attraverso l’uso di turbine a gas e turbine a vapore. È possibile ottenere efficienze particolarmente elevate combinando turbine a gas con una turbina a vapore in modalità ciclo combinato. Il gas naturale brucia più pulito di altri combustibili fossili, come petrolio e carbone, e produce meno gas serra per unità di energia rilasciata. Per una quantità equivalente di calore, la combustione del gas naturale produce circa il 30% in meno di anidride carbonica rispetto alla combustione del petrolio e circa il 45% in meno rispetto alla combustione del carbone ., La produzione di energia a ciclo combinato con gas naturale è quindi la fonte di energia più pulita disponibile con combustibili fossili e questa tecnologia è ampiamente utilizzata ovunque il gas possa essere ottenuto a un costo ragionevole. La tecnologia delle celle a combustibile può eventualmente fornire opzioni più pulite per la conversione del gas naturale in elettricità, ma non è ancora competitiva sul prezzo. Inoltre, si dice che la fornitura di gas naturale raggiunga il picco intorno all’anno 2030, 20 anni dopo il picco del petrolio. Si prevede inoltre che l’approvvigionamento mondiale di gas naturale dovrebbe esaurirsi intorno all’anno 2085.,
Idrogeno
Il gas naturale può essere utilizzato per produrre idrogeno che può essere utilizzato nei veicoli a idrogeno. Un metodo comune è il reformer idrogeno.
Veicoli a gas naturale
Il gas naturale compresso ( metano) viene utilizzato come alternativa pulita ad altri carburanti per automobili come benzina (benzina) e diesel. A partire dal 2005, i paesi con il maggior numero di veicoli a gas naturale erano Argentina, Brasile, Pakistan, Italia e India., L’efficienza energetica è generalmente uguale a quella dei motori a benzina, ma inferiore rispetto ai moderni motori diesel, in parte dovuta al fatto che i motori a gas naturale funzionano utilizzando il ciclo Otto, ma la ricerca è sulla buona strada per migliorare il processo ( ciclo di Westport).
Il gas di petrolio liquefatto (una miscela di propano e butano) viene utilizzato anche per alimentare i veicoli. GPL e metano sistemi di alimentazione del veicolo non sono compatibili. GNC richiede anche serbatoi a pressione più elevata che sono in genere molto più pesanti di quelli utilizzati per GPL.,
Uso domestico residenziale
Il gas naturale viene fornito alle abitazioni, dove viene utilizzato per scopi quali la cottura in gamme e/ o forni alimentati a gas naturale, asciugatrici riscaldate a gas naturale e riscaldamento / raffreddamento. Casa o altro edificio riscaldamento può includere caldaie, forni e scaldabagni. Il metano viene utilizzato in case rurali senza collegamenti a servizi di pubblica utilità convogliati o con griglie portatili.
Fertilizzante
Il gas naturale è una delle principali materie prime per la produzione di ammoniaca, attraverso il processo Haber, per l’uso nella produzione di fertilizzanti.,
Altro
Il gas naturale viene utilizzato anche nella produzione di tessuti, vetro, acciaio, plastica, vernici e altri prodotti.
Sicurezza
In qualsiasi forma, una piccola quantità di odorante come il t-butil mercaptano, con un odore simile al cavolo marcio, viene aggiunta al gas altrimenti incolore e inodore, in modo che le perdite possano essere rilevate prima che si verifichi un incendio o un’esplosione. A volte viene usato un composto correlato, il tiofano, con un odore di uovo marcio. L’aggiunta di odorante al gas naturale iniziò negli Stati Uniti dopo l’esplosione della New London School del 1937., L’accumulo di gas nella scuola passò inosservato, uccidendo trecento studenti e docenti quando si accese. Gli odoranti sono considerati non tossici nelle concentrazioni estremamente basse che si verificano nel gas naturale consegnato all’utente finale.
Nelle miniere, dove il metano che filtra dalle formazioni rocciose non ha odore, vengono utilizzati sensori e sono stati sviluppati appositamente apparecchi minerari per evitare fonti di ignizione, ad esempio la lampada Davy.
Esplosioni causate da fughe di gas naturale si verificano un paio di volte ogni anno., Le singole case, le piccole imprese e le barche sono più frequentemente colpite quando una perdita interna accumula gas all’interno della struttura. Spesso, l’esplosione sarà sufficiente a danneggiare in modo significativo un edificio, ma lasciarlo in piedi. In questi casi, le persone all’interno tendono ad avere lesioni da lievi a moderate. Occasionalmente, il gas può raccogliere in quantità abbastanza elevate da causare un’esplosione mortale, disintegrando uno o più edifici nel processo. Il gas di solito si dissipa facilmente all’aperto, ma a volte può raccogliere in quantità pericolose se le condizioni meteorologiche sono giuste., Inoltre, considerando le decine di milioni di strutture che utilizzano il carburante, il rischio individuale di utilizzare il gas naturale è molto basso.
Alcuni campi di gas producono gas acido contenente idrogeno solforato (H2S). Questo gas non trattato è tossico. Il trattamento del gas amminico, un processo su scala industriale che rimuove i componenti gassosi acidi, viene spesso utilizzato per rimuovere l’idrogeno solforato dal gas naturale.
L’estrazione di gas naturale (o petrolio) porta a una diminuzione della pressione nel serbatoio. Questo a sua volta può portare a cedimenti a livello del suolo., La subsidenza può interessare ecosistemi, corsi d’acqua, fognature e sistemi di approvvigionamento idrico, fondazioni, ecc.