Gaz ziemny

2007 Szkoła Wikipedia wybór., Related subjects: Business; Chemical compounds

Natural gas
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
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
Related compounds	Methanol Chloromethane
Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa) Infobox disclaimer and references
See methane for a more complete list.,

gaz ziemny jest gazowym paliwem kopalnym składającym się głównie z metanu. Występuje w złożach ropy naftowej i gazu ziemnego oraz w złożach węgla. Gdy gazy bogate w Metan są wytwarzane w wyniku beztlenowego rozkładu niekopalnego materiału organicznego, są one określane jako biogaz. Źródła biogazu obejmują bagna, bagna i wysypiska (patrz Gaz wysypiskowy), a także osady ściekowe i obornik za pomocą fermentatorów beztlenowych, a także fermentację jelitową, szczególnie u bydła., Gaz ziemny jest często nieformalnie nazywany po prostu gazem, zwłaszcza w porównaniu z innymi źródłami energii, takimi jak energia elektryczna.

skład chemiczny

podstawowym składnikiem gazu ziemnego jest metan (CH4), Najkrótsza i najlżejsza cząsteczka węglowodorów. Zawiera również cięższe węglowodory gazowe, takie jak etan (C2H6), propan (C3H8) i Butan (C4H10), a także inne gazy zawierające siarkę, w różnych ilościach, patrz także kondensat gazu ziemnego. Gaz ziemny zawiera również i jest podstawowym źródłem Helu na rynku.,

komponent	wt. %
Metan (CH4)	80-95
Etan (C2H6)	5-15
propan (C3H8) i Butan (C4H10)	< 5

azot, Hel, dwutlenek węgla i śladowe ilości siarkowodoru, wody i substancji zapachowych mogą być również obecne . Rtęć występuje również w niewielkich ilościach w gazie ziemnym wydobywanym z niektórych pól. Dokładny skład gazu ziemnego różni się w zależności od pól gazowych.,

związki siarkowodoru i siarkowodór są powszechnymi zanieczyszczeniami, które należy usunąć przed większością zastosowań. Gaz ze znaczną ilością zanieczyszczeń siarki, takich jak siarkowodór, jest określany jako gaz kwaśny i często określany jako „gaz kwaśny”. Przetworzony gaz ziemny, który jest dostępny dla użytkowników końcowych, jest bez smaku i bezwonny, jednak zanim gaz zostanie rozprowadzony do użytkowników końcowych, jest zapachowany przez dodanie niewielkich ilości tioli, aby pomóc w wykrywaniu wycieków., Przetworzony gaz ziemny jest sam w sobie nieszkodliwy dla ludzkiego ciała, jednak gaz ziemny jest zwykłym uduszeniem i może zabić, jeśli wypiera powietrze do punktu, w którym zawartość tlenu nie podtrzyma życia.

gaz ziemny może być również niebezpieczny dla życia i mienia poprzez wybuch. Gaz ziemny jest lżejszy od powietrza, a więc ma tendencję do rozpraszania się do atmosfery. Ale gdy gaz ziemny jest ograniczony, na przykład w domu, stężenie gazu może osiągnąć mieszaniny wybuchowe i, jeśli zostanie zapalony, spowodować wybuchy, które mogą zniszczyć budynki., Metan ma dolną granicę wybuchowości 5% w powietrzu, a górną granicę wybuchowości 15%.

problemy wybuchowe związane ze sprężonym gazem ziemnym używanym w pojazdach prawie nie istnieją, ze względu na uciekający charakter gazu i potrzebę utrzymania stężenia między 5% a 15% w celu wywołania eksplozji.

zawartość energii i statystyki

ilości gazu ziemnego są mierzone w normalnych metrach sześciennych (co odpowiada 0° C przy 1 atm) lub w standardowych stopach sześciennych (co odpowiada 60° F i 30 inHg)., Ciepło brutto spalania jednego normalnego metra sześciennego gazu ziemnego o jakości handlowej wynosi około 39 megadżuli (≈10,8 kWh), ale może się to różnić o kilka procent. W jednostkach amerykańskich jedna standardowa stopa sześcienna gazu ziemnego produkuje około 1000 brytyjskich jednostek cieplnych (BTUs).

rzeczywista wartość grzewcza, gdy utworzona woda nie skrapla się, jest ciepłem netto spalania i może być nawet o 10% mniejsza.

cena gazu ziemnego różni się znacznie w zależności od lokalizacji i rodzaju konsumenta, ale od 2006 roku cena 10 USD za 1000 stóp sześciennych jest typowa w USA., To correponds do około $10 za milion BTU, lub około $10 za gigadżul.

w USA, w handlu detalicznym, gaz ziemny jest często sprzedawany w jednostkach therms (th); 1 therm = 100.000 BTU. Transakcje hurtowe są zazwyczaj wykonywane w dekathermach (Dth) lub w tysiącach dekathermach (MDth) lub w milionach dekathermów (MMDth). Milion dekaterm to mniej więcej miliard stóp sześciennych gazu ziemnego.

przechowywanie i transport

główną trudnością w wykorzystaniu gazu ziemnego jest transport i magazynowanie ze względu na jego niską gęstość. Rurociągi gazu ziemnego są ekonomiczne, ale są niepraktyczne przez oceany. Wiele istniejących rurociągów w Ameryce Północnej jest blisko osiągnięcia swojej przepustowości, co skłoniło niektórych polityków w chłodniejszym klimacie do publicznego mówienia o potencjalnych niedoborach.

nośniki LNG mogą być używane do transportu skroplonego gazu ziemnego (LNG) przez oceany, podczas gdy cysterny mogą przewozić skroplony lub sprężony gaz ziemny (CNG) na krótszych dystansach., Mogą one transportować gaz ziemny bezpośrednio do użytkowników końcowych lub do punktów dystrybucji, takich jak rurociągi w celu dalszego transportu. Mogą one wiązać się z wyższymi kosztami, wymagającymi dodatkowych urządzeń do skraplania lub sprężania w punkcie produkcyjnym, a następnie zgazowania lub dekompresji w obiektach końcowego przeznaczenia lub w rurociągu.

w przeszłości gaz ziemny, który został odzyskany w trakcie odzyskiwania ropy naftowej, nie mógł być sprzedawany z zyskiem i był po prostu spalany na polu naftowym (znany jako spalanie)., Ta marnotrawna praktyka jest obecnie nielegalna w wielu krajach, zwłaszcza że powoduje zanieczyszczenie atmosfery ziemskiej gazami cieplarnianymi. Ponadto firmy zdają sobie sprawę, że wartość gazu może zostać osiągnięta za pomocą LNG, CNG lub innych metod transportu dla użytkowników końcowych w przyszłości. Gaz jest teraz ponownie wstrzykiwany z powrotem do formacji w celu późniejszego odzysku. Pomaga to również pompować ropę, utrzymując wyższe ciśnienie pod ziemią. W Arabii Saudyjskiej pod koniec lat 70. powstał „Master Gas System”, kończący potrzebę spalania., Gaz ziemny jest używany do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła do odsalania. Podobnie, niektóre składowiska odpadów, które również odprowadzają Metan, zostały utworzone w celu wychwytywania metanu i wytwarzania energii elektrycznej.

gaz ziemny jest często przechowywany w podziemnych jaskiniach utworzonych wewnątrz wyczerpanych zbiorników gazu z poprzednich studni gazowych, kopuł solnych lub w zbiornikach jako skroplony gaz ziemny. Gaz jest wtryskiwany w okresach niskiego zapotrzebowania i wydobywany w okresach wyższego zapotrzebowania. Przechowywanie w pobliżu użytkowników końcowych pomaga jak najlepiej sprostać niestabilnym wymaganiom, ale nie zawsze jest to wykonalne.,

kryzys gazu ziemnego

wielu polityków i wybitnych osobistości w Ameryce Północnej mówiło publicznie o możliwym kryzysie gazowym. Należą do nich były Sekretarz Energii Spencer Abraham, były przewodniczący Rezerwy Federalnej Alan Greenspan i minister energii Ontario Dwight Duncan.,

kryzys gazowy jest zazwyczaj opisywany przez wzrost cen gazu ziemnego w USA w ciągu ostatnich kilku lat, ze względu na spadek lokalnej podaży i wzrost popytu na wytwarzanie energii elektrycznej. Dostawy lokalne spadły z 20 570 295 MMcf w 2001 r. do 19 144 768 MMcf w 2005 r., Ze względu na spadek produkcji (pogłębiony dramatycznym uderzeniem w produkcję spowodowanym huraganami Katrina i Rita) oraz ciągły wzrost popytu, ceny stały się tak wysokie, że wielu użytkowników przemysłowych, głównie w przemyśle petrochemicznym, zamknęło swoje zakłady, powodując utratę miejsc pracy. Greenspan zasugerował, że rozwiązaniem kryzysu gazowego jest import LNG.,

To rozwiązanie jest zarówno kapitałochłonne, jak i obciążone politycznie ze względu na publiczne postrzeganie terminali LNG jako zagrożenia wybuchowego, zwłaszcza w następstwie ataków terrorystycznych z 11 września w Stanach Zjednoczonych. Za utrzymanie ich bezpieczeństwa odpowiada Departament Bezpieczeństwa Wewnętrznego Stanów Zjednoczonych.

nowe lub rozbudowane terminale LNG stwarzają trudne problemy infrastrukturalne i wymagają wysokich nakładów kapitałowych. Terminale LNG wymagają bardzo przestronnego portu o głębokości co najmniej 12,2 m, a także ochrony przed wiatrem i falami., Te „odpowiednie” lokalizacje znajdują się zatem głęboko w dobrze zaludnionych portach morskich, które są również obciążone względami prawa drogi dla rurociągów LNG, lub odwrotnie, muszą również obsługiwać obiekty instalacji rozszerzania LNG i zakłady końcowego wykorzystania (petrochemicznego) pośród dużej gęstości zaludnienia dużych miast, z towarzyszącymi im oparami, wieloma poważnymi zagrożeniami dla bezpieczeństwa.

zazwyczaj, aby osiągnąć „dobrze osłonięte” wody, odpowiednie miejsca portowe są dobrze w górę rzek lub estuariów, które są mało prawdopodobne, aby być pogłębiane wystarczająco głęboko., Ponieważ te bardzo duże statki muszą poruszać się powoli i rozważnie po wodach o ograniczonym dostępie, CZAS TRANZYTU do i z terminalu staje się kosztowny, ponieważ wiele holowników i łodzi bezpieczeństwa Chroni i chroni duże statki. Pod względem operacyjnym tankowce LNG są (na przykład w Bostonie) skutecznie wykorzystywane wyłącznie w porcie, zmuszane do przylotu i odlotu w godzinach poza szczytem i wykluczone z zajmowania tego samego portu, dopóki pierwszy z nich nie zostanie dobrze odpłynięty. Czynniki te zwiększają koszty operacyjne i zmniejszają atrakcyjność inwestycji kapitałowych.,

aby znacznie zwiększyć ilość LNG używanego do dostarczania gazu ziemnego do Ameryki Północnej, nie tylko należy budować instalacje „re-zgazowania” na wybrzeżach Ameryki Północnej-co jest trudne z powyższych powodów-ktoś musi również umieścić znaczne, nowe stacje skraplania w Indonezji, na Bliskim Wschodzie i w Afryce, aby skoncentrować Gaz ogólnie związany z produkcją ropy na tych obszarach. Konieczna jest również znaczna rozbudowa floty nośników LNG, aby przenieść ogromną ilość paliwa potrzebnego do nadrobienia nadchodzącego niedoboru w Ameryce północno-wschodniej.,

wytwarzanie energii

gaz ziemny jest głównym źródłem wytwarzania energii elektrycznej poprzez wykorzystanie turbin gazowych i turbin parowych. Szczególnie wysoką wydajność można osiągnąć poprzez połączenie turbin gazowych z turbiną parową w trybie cyklu kombinowanego. Gaz ziemny spala czystsze niż inne paliwa kopalne, takie jak ropa naftowa i węgiel, i produkuje mniej gazów cieplarnianych na jednostkę energii uwalnianej. Dla równoważnej ilości ciepła spalanie gazu ziemnego wytwarza około 30% mniej dwutlenku węgla niż spalanie ropy naftowej i około 45% mniej niż spalanie węgla ., Wytwarzanie energii w cyklu kombinowanym przy użyciu gazu ziemnego jest zatem najczystszym źródłem energii dostępnym przy użyciu paliw kopalnych, a technologia ta jest szeroko stosowana wszędzie tam, gdzie można uzyskać gaz przy rozsądnych kosztach. Technologia ogniw paliwowych może ostatecznie zapewnić czystsze możliwości przetwarzania gazu ziemnego na energię elektryczną, ale jak dotąd nie jest konkurencyjna cenowo. Ponadto, dostawy gazu ziemnego mówi się, że szczyt około roku 2030, 20 lat po szczycie ropy naftowej. Przewiduje się również, że Światowe dostawy gazu ziemnego zostaną wyczerpane około roku 2085.,

Wodór

Jedną z powszechnych metod jest reformator wodoru.

pojazdy na gaz ziemny

sprężony gaz ziemny ( metan) jest stosowany jako czysta alternatywa dla innych paliw samochodowych, takich jak benzyna (benzyna) i olej napędowy. W 2005 roku największymi producentami samochodów na gaz ziemny były Argentyna, Brazylia, Pakistan, Włochy i Indie., Efektywność energetyczna jest na ogół równa wydajności silników benzynowych, ale niższa w porównaniu z nowoczesnymi silnikami diesla, częściowo ze względu na fakt, że silniki na gaz ziemny działają w cyklu Otto, ale badania są na dobrej drodze do poprawy procesu (cykl Westport).

skroplony gaz ropopochodny (mieszanka propanu i butanu) jest również używany do napędzania pojazdów. Układy paliwowe pojazdów zasilanych LPG i CNG nie są kompatybilne. CNG wymaga również zbiorników o wyższym ciśnieniu, które są zazwyczaj znacznie cięższe niż te stosowane do LPG.,

do użytku domowego

gaz ziemny jest dostarczany do domów, gdzie jest wykorzystywany do takich celów, jak gotowanie w piecach zasilanych gazem ziemnym i/ lub piecach, suszarki do ubrań ogrzewane gazem ziemnym oraz ogrzewanie / chłodzenie. Ogrzewanie domu lub innego budynku może obejmować kotły, piece i podgrzewacze wody. CNG jest stosowany w domach wiejskich bez połączeń z rurami w usługach użyteczności publicznej lub z przenośnymi grillami.

nawóz

gaz ziemny jest głównym surowcem do produkcji amoniaku, w procesie Habera, do stosowania w produkcji nawozów.,

Inne

gaz ziemny jest również stosowany w produkcji tkanin, szkła, stali, tworzyw sztucznych, farb i innych produktów.

bezpieczeństwo

w każdej postaci do bezbarwnego i bezwonnego gazu dodaje się niewielką ilość substancji zapachowej, takiej jak merkaptan t-butylu, o zapachu przypominającym gnijącą kapustę, dzięki czemu można wykryć wycieki przed pożarem lub wybuchem. Czasami stosuje się pokrewny związek, tiofan, o zapachu zgniłego jajka. Dodawanie odorantu do gazu ziemnego rozpoczęło się w Stanach Zjednoczonych po wybuchu w New London School w 1937 roku., Nagromadzenie gazu w szkole poszło niezauważone, zabijając trzystu studentów i wykładowców, gdy zapalił się. Substancje zapachowe są uważane za nietoksyczne w ekstremalnie niskich stężeniach występujących w gazie ziemnym dostarczanym do użytkownika końcowego.

w kopalniach, gdzie metan wyciekający z formacji skalnych nie ma zapachu, stosuje się czujniki, a Aparatura Górnicza została specjalnie opracowana, aby uniknąć źródeł zapłonu, np. lampy Davy ' ego.

wybuchy spowodowane wyciekami gazu ziemnego zdarzają się kilka razy w roku., Indywidualne domy, małe firmy i łodzie są najczęściej dotknięte, gdy wewnętrzny wyciek gromadzi się w strukturze gazu. Często wybuch wystarczy, aby znacznie uszkodzić budynek, ale pozostawić go w stanie spoczynku. W takich przypadkach ludzie wewnątrz mają tendencję do drobnych lub umiarkowanych obrażeń. Czasami gaz może zbierać się w wystarczająco dużych ilościach, aby spowodować zabójczą eksplozję, niszcząc jeden lub więcej budynków w procesie. Gaz Zwykle rozprasza się łatwo Na zewnątrz, ale czasami może zbierać się w niebezpiecznych ilościach, jeśli warunki pogodowe są odpowiednie., Ponadto, biorąc pod uwagę dziesiątki milionów konstrukcji, które wykorzystują paliwo, indywidualne ryzyko wykorzystania gazu ziemnego jest bardzo niskie.

niektóre pola gazowe dają kwaśny Gaz zawierający siarkowodór (H2S). Ten nieprzetworzony gaz jest toksyczny. Obróbka gazów aminowych, proces na skalę przemysłową, który usuwa kwaśne składniki gazowe, jest często stosowany do usuwania siarkowodoru z gazu ziemnego.

wydobycie gazu ziemnego (lub ropy naftowej) prowadzi do spadku ciśnienia w zbiorniku. To z kolei może prowadzić do osiadania na poziomie gruntu., Osiadanie może wpływać na ekosystemy, drogi wodne, systemy kanalizacyjne i wodociągowe, fundamenty itp.