Maakaasun fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Maakaasun tuotanto ja käyttö

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 05:25

Aineen kaasumainen tila on yleisin verrattuna yhdisteiden muihin aggregaattiparametreihin. Todellakin, tässä tilassa ovat:

• tähdet;
• tähtienvälinen avaruus;
• planeetat;
• ilmapiiri;
• kosmos kokonaisuudessaan.

Kaasujen tärkeimmät erottavat ominaisuudet ovat heikot molekyylien väliset vuorovaikutukset kidehilassa, minkä ansiosta näiden aineiden kaikki pääominaisuudet ilmenevät. Kaasuja on varmasti paljon. Tarkastellaan kuitenkin tärkeintä ja kolmanneksi yleisintä planeetallamme - luonnollista.

Maakaasun koostumus

Jos luonnehdimme maakaasun laadullista koostumusta, meidän on välittömästi erotettava kahden ryhmän komponentit: orgaaniset ja epäorgaaniset. Koska, vaikka yleisesti uskotaan sen koostuvan metaanista, tämä ei ole täysin totta.

Orgaanisia ainesosia ovat:

• metaani - CH₄;
• propaani - C₃H₈;
• butaani - С₄Н₁₀;
• etaani - C₂N₄;
• raskaampihiilivedyt, joissa on enemmän kuin viisi hiiliatomia.

Epäorgaanisia komponentteja ovat seuraavat yhdisteet:

• vety (pieninä määrinä) - H₂;
• hiilidioksidi - CO₂;
• helium - Ei;
• typpi - N₂;
• rikkivety - H₂S.

Mikä on tietyn seoksen koostumus, riippuu lähteestä eli kerrostumista. Samat syyt selittävät maakaasun erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Jokainen niistä on kuitenkin louhittu, ja jokaisella on myös arvo. Se on vain, että jonkinlaista käytetään polttoaineena, ja vierailla epäpuhtauksilla kyllästetty on liian rasvaista, jota käytetään kemianteollisuudessa yhdisteiden synteesiin.

Maakaasun fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Jotta haluat määrittää tällaiset parametrit tarkasti, sinun tulee tietää, mikä kaasuseoksen koostumus tarkalleen on. Loppujen lopuksi, jos sitä hallitsee metaani (jopa 97 %), ominaisuudet voidaan antaa keskittymällä siihen.

Jos epäorgaanisia komponentteja tai raskaita hiilivetyjä on liikaa (jopa useita prosentteja), maakaasun fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet muuttuvat dramaattisesti.

Siksi vain likimääräiset fyysiset rajat voidaan määrittää.

1. Itsesyttymislämpötila - 650-700⁰C.
2. Oktaaniluku - 120-130.
3. Ei väriä, makua tai hajua.
4. Lähes 2 kertaa ilmaa kevyempi, keskittyy helposti huoneen ylempiin kerroksiin.
5. Tiheys normaalitilan muodossa (kaasu) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Ole vakioolosuhteissa aina kaasumaisessa aggregaattitilassa.
7. Kun se sekoitetaan ilmaan 5-15 %:n tilavuudessa, se on räjähtävää.
8. Palolämpö on noin 46 MJ/m³.

Lisäksi tulee huomioida myös maakaasuparametrien kemiallinen puoli.

1. Se on erittäin syttyvä aine, joka voi syttyä itsestään tietyssä lämpötilassa kipinällä tai ilman.
2. Koska pääkomponentti on metaani, sillä on kaikki kemialliset ominaisuudet.
3. Siirry substituutioon, dehydraukseen, pyrolyysiin, taitereaktioihin.
4. Pakkaa ja nesteytyy matalissa lämpötiloissa ja korkeissa paineissa.

Ilmeisesti tällaiset maakaasun fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet määräävät sen laajan käytön teollisuudessa.

Maakaasun erikoisominaisuus

Kyseisen yhdisteen erityinen ominaisuus on kyky muodostaa kaasuhydraattikerrostumia, eli olla kiinteässä tilassa. Nämä rakenteet edustavat muodostuvien vesimolekyylien absorboiman maakaasun tilavuuksia suhteessa 1/220. Siksi tällaiset esiintymät ovat erittäin rikkaita kiviä. Keskittymispaikat luonnossa:

• v altamerten syvät pohjakerrokset;
• ikiroudan kerääntymiä.

Olosuhteet - hydrodynaaminen paine ja alhaiset lämpötilat.

Maakaasukentät

Jos puhumme luonnollisen sisällöstäkaasu luonnossa, on mahdollista tunnistaa tärkeimmät keskittymispaikat:

1. Tämä on sedimenttikivi, mineraali, joka on muodostunut vuosituhansien aikana maankuoren syvissä kerroksissa olevien orgaanisten aineiden anaerobisen hajoamisen seurauksena.
2. Liuennut pohjaveteen.
3. Sisältää öljyn muodostaen sen päälle öljy- ja kaasukorkin.
4. Esiintyy kaasuhydraattien muodossa merenpohjan kerroksissa ja KaukoPohjolan pisteissä.

Jos tarkoitamme kaasukenttien jakautumista alueellisesti, johtajia ovat seuraavat maat:

• Venäjä.
• Persianlahden maat.
• USA.
• Kanada.
• Iran.
• Kazakstan.
• Azerbaidžan.
• Uzbekistan.
• Norja.
• Turkmenistan.
• Alankomaat.

Maailman tuotanto on vuosittain noin 3643 miljardia m³ vuosissa. Näistä vain Venäjän osuus on 673,46 miljardia m³.

Maakaasun lämpötila, jossa se palaa, on 650 ⁰C. Eli tämä on indikaattori, jolla se pystyy syttymään itsestään. Tässä tapauksessa vapautuu suurempi määrä lämpöenergiaa kuin minkään muun polttoaineen palamisen aikana. Tämä ei tietenkään voinut muuta kuin vaikuttaa tämän aineen käyttöalueisiin.

Siksi monet maat, joilla ei ole maakaasuvarastoja, joutuvat tuomaan sitä muista v altioista. Kuljetus tapahtuu useilla tavoilla:

• putken läpi kaasumaisessa tilassa;
• säiliöissä meritse - nestemäisessä muodossa;
• inrautateiden säiliövaunut - nesteytetty.

Jokaisella polulla on etunsa ja haittansa. Erityisesti meri- ja rautatievaihtoehdot ovat turvallisempia, koska nesteytetyn kaasun kemiallinen aktiivisuus jäähdytetyissä sylintereissä on paljon pienempi kuin kaasumaisessa tilassa. Putkilinja lisää siirtoetäisyyttä ja sen määriä, lisäksi tämä menetelmä on taloudellisesti kannattava.

Metaania maakaasussa

Metaanikaasu on luonnonseoksen pääraaka-ainekomponentti. Sen pitoisuus vaihtelee välillä 70-98%. Tämä on sinänsä planeetan kolmanneksi yleisin kaasu, joka on osa öljyä, tähtienvälistä avaruutta ja muiden planeettojen ilmakehää.

Kemian näkökulmasta metaanikaasu on tyydyttynyt hiilivety, joka kuuluu useisiin tyydyttyneisiin alifaattisiin yhdisteisiin. Ensimmäinen alkaanien tai parafiinien edustaja. Sen kemiallinen aktiivisuus on alhainen, se on melko rauhallinen. Reaktiivinen:

• korvaus;
• täydellinen hapetus;
• tulokset.

Se palaa värittömällä savuttomalla liekillä, sillä ei ole hajua.

Maakaasutyypit

Kyseessä olevaa ainetta on kolmea päätyyppiä.

1. Kuiva maakaasu on sellainen, jossa on yli 97 % metaania. Eli epäpuhtauksien, mukaan lukien muut hiilivedyt, pitoisuus on erittäin alhainen.
2. Laiha kaasu. Tämä on seoksen nimi, joka sisältää pienen määrän raskaita hiilivetyjä.
3. Paksu maakaasu on kaasu, jossa on runsaasti raskaita hiilivetyjä ja epäorgaanisia komponentteja (typpi, vety, helium, argon, hiilidioksidi, rikkivety).

Kaasun kuivuuskertoimen k altaisen käsitteen avulla voit arvioida niiden raaka-aineiden laatua, joista tuotteita valmistetaan tulevaisuudessa. Loppujen lopuksi maakaasu itsessään on vain perusta. Eri toimialat vaativat erilaisia tuotteita, joten ne käsitellään ja jalostetaan huolellisesti vastaamaan tiettyjä vaatimuksia.

Tuotteen laatu

Maakaasun laatu riippuu suoraan koostumuksesta. Jos metaani on vallitseva, tällainen tuote on paras polttoaineen lähde. Jos ennen kaikkea rasvahiilivetyjen koostumuksessa, niin kemianteollisuudelle tällaiset raaka-aineet ovat sopivimmat.

Oikeanlaatuisen maakaasun toimittamiseksi on olemassa erityisiä kemiantehtaita, joissa se puhdistetaan ja käsitellään perusteellisesti ennen sen lähettämistä lopulliseen määränpäähän. Työskentelymenetelmät riippuvat tuotteen käyttötarkoituksesta.

Jos sitä käytetään esimerkiksi kotitaloustarkoituksiin, siihen lisätään erityisiä hajusteita, erityisesti merkaptaaneja. Tämä tehdään niin, että kaasu alkaa haistaa, koska silloin se on helppo havaita vuodon sattuessa. Kaikilla merkaptaaneilla on voimakas haju.

Maakaasun käyttö

Maakaasun kulutus monilla toimialoillateollisuus ja tilat. Esimerkki:

• CHP.
• Kattilahuoneet.
• Kaasumoottorit.
• Kemiallinen tuotanto (muovien ja muiden materiaalien valmistus).
• Autojen polttoaine.
• Asuinlämmitys.
• Ruoanlaitto.

Siksi tämän raaka-aineen tuotanto maailmassa on niin korkea, ja tuonnin ja viennin arvioidaan olevan miljardeja dollareita.

Ympäristö

Luonnon puhtauden kann alta ei ole parempaa polttoaineen lähdettä kuin maakaasu. Ympäristöjärjestöt tukevat täysin sen käyttöä. Viime vuosina maakaasun palaminen on kuitenkin johtanut yhden reaktiotuotteen - hiilidioksidin - kertymiseen.

Ja koska se kuuluu kasvihuonekaasuihin, sen kerääntyminen on erittäin vaarallista planeetalle. Siksi tehdään useita töitä, kehitetään hankkeita planeetan ekologisen tilan suojelemiseksi uhkaav alta kasvihuoneilmiöltä.