Todo sobre el gas natural: composición y propiedades, producción y uso del gas natural.
Debido a su alta eficiencia energética y respeto al medio ambiente, el gas natural, junto con el petróleo, es de suma importancia.Se utiliza ampliamente como combustible y también sirve como valiosa materia prima para la industria química.
Y aunque el uso del gas se ha vuelto cotidiano y familiar, sigue siendo una sustancia compleja y bastante peligrosa: para llegar al quemador de un aparato de gas, pasa por un camino largo y complejo.
En el artículo analizaremos las principales cuestiones relacionadas con el gas natural inflamable: hablaremos sobre su composición y propiedades, describiremos las etapas de producción, transporte y procesamiento del gas, y el alcance de su aplicación. Consideremos ideas modernas sobre el origen de las reservas de hidrocarburos, hechos e hipótesis interesantes.
El contenido del artículo:
¿Qué es el gas natural inflamable?
Existe la opinión de que el gas se encuentra bajo tierra en huecos y se extrae fácilmente de allí, para lo cual basta con perforar un pozo. Pero en realidad todo es mucho más complicado: el gas puede estar dentro de una roca porosa, puede disolverse en agua, hidrocarburos líquidos y petróleo.
Para entender por qué sucede esto, basta recordar que la palabra “gas” proviene del griego “caos", que refleja el principio de comportamiento de una sustancia. En estado gaseoso, las moléculas se mueven caóticamente, intentando llenar uniformemente todo el volumen posible. Debido a esto, pueden penetrar y disolverse en otras sustancias, incluidos líquidos y minerales más densos. La alta presión y temperatura mejoran significativamente el proceso de difusión.A menudo, es en forma de este “cóctel” que el gas natural se encuentra contenido en el subsuelo.
Pero primero, hablemos de en qué consiste el gas y qué es: veamos la composición química y las propiedades físicas del gas combustible natural.
Características de la composición química.
El gas extraído del subsuelo, que se denomina “natural”, es una mezcla de diferentes gases.
Según su composición se divide en tres grupos de componentes:
- inflamable – hidrocarburos;
- no es inflamable (lastres) – nitrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, helio, vapor de agua;
- dañino impurezas – sulfuro de hidrógeno y mercaptanos.
El primer y principal grupo es un conjunto de hidrocarburos metano (homólogos) con un número de átomos de carbono de 1 a 5. El mayor porcentaje en la mezcla es el metano (de 70 a 98%), que tiene un átomo de carbono. El contenido de otros gases (etano, propano, butano, pentano) oscila entre unidades y décimas de porcentaje.
Además de los hidrocarburos, la mezcla puede contener sustancias no inflamables en pequeñas cantidades: sulfuro de hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y otros. Pero, dependiendo del campo, las proporciones de los hidrocarburos, al igual que la composición de otros gases, pueden variar significativamente.
Propiedades físicas del gas.
Según las propiedades físicas del metano CH.4 incoloro e inodoro, muy inflamable. En concentraciones en el aire superiores al 4,5% – explosivo. Esta propiedad, combinada con la falta de olor, plantea una gran amenaza y problema. Especialmente en las minas, ya que el carbón absorbe el metano.
Escribimos sobre las causas de las explosiones de gas en condiciones domésticas en este material.
Para darle un olor al gas y poder detectar fugas, se le agregan sustancias especiales con un olor desagradable (olores) antes del transporte. En la mayoría de los casos, se trata de compuestos que contienen azufre: etanotiol o etilmercaptano. La proporción de impureza se selecciona de modo que se note una fuga con una concentración de gas del 1%.
¿De dónde proviene el gas en las profundidades de la tierra?
Aunque la gente aprendió a utilizar el gas hace más de 200 años, todavía no hay consenso sobre el origen del gas en las entrañas de la tierra.
Principales teorías del origen.
Hay dos teorías principales sobre su origen:
- mineral, que explica la formación de gas mediante procesos de desgasificación de hidrocarburos de capas más profundas y densas de la tierra y su ascenso a zonas con menor presión;
- orgánico (biogénico), según el cual el gas es producto de la descomposición de restos de organismos vivos en condiciones de alta presión, temperatura y falta de aire.
En un campo, el gas puede presentarse en forma de una acumulación separada, una capa de gas, una solución en petróleo o agua, o hidratos de gas. En este último caso, los depósitos se encuentran en rocas porosas entre capas de arcilla estancas al gas. La mayoría de las veces, estas rocas son areniscas compactadas, carbonatos y calizas.
Dado que el gas es más liviano que el petróleo y el agua es más pesada, la posición de los minerales en el yacimiento es siempre la misma: el gas está encima del petróleo y el agua sostiene todo el campo de petróleo y gas desde abajo.
El gas en la formación está bajo presión. Cuanto más profundos son los depósitos, más alto es. En promedio, por cada 10 metros, el aumento de presión es de 0,1 MPa. Hay capas con una presión anormalmente alta. Por ejemplo, en los depósitos de Achimov del campo Urengoy alcanza las 600 atmósferas y más a una profundidad de 3800 a 4500 m.
Datos e hipótesis interesantes.
No hace mucho se creía que las reservas mundiales de petróleo y gas deberían agotarse a principios del siglo XXI. Por ejemplo, el acreditado geofísico estadounidense Hubbert escribió sobre esto en 1965.
Según el Doctor en Ciencias Geológicas y Mineralógicas V.V. Polevanova, estos conceptos erróneos se deben al hecho de que la teoría del origen orgánico del petróleo y el gas todavía es generalmente aceptada y domina la mente de la mayoría de los científicos. Aunque todavía D.I. Mendeleev fundamentó la teoría del origen profundo inorgánico del petróleo, y luego Kudryavtsev y V.R. Larín.
Pero muchos hechos hablan en contra del origen orgánico de los hidrocarburos.
Éstos son algunos de ellos:
- se han descubierto depósitos a profundidades de hasta 11 km, en basamentos cristalinos, donde la existencia de materia orgánica ni siquiera es teóricamente posible;
- con la ayuda de la teoría orgánica sólo se puede explicar el 10% de las reservas de hidrocarburos, el 90% restante es inexplicable;
- La sonda espacial Cassini descubrió en 2000 en Titán, la luna de Saturno, gigantescos recursos de hidrocarburos en forma de lagos, varios órdenes de magnitud mayores que los de la Tierra.
La hipótesis de una Tierra inicialmente hídrida propuesta por Larin explica el origen de los hidrocarburos mediante la reacción del hidrógeno con el carbono en las profundidades de la Tierra y la posterior desgasificación del metano.
Según él, no existen depósitos antiguos del período Jurásico. Todo el petróleo y el gas podrían haberse formado hace entre 1.000 y 15.000 años. A medida que avanza la selección, las reservas pueden reponerse gradualmente, lo que se ha observado en yacimientos petrolíferos abandonados y agotados desde hace mucho tiempo.
¿Cómo se realiza la extracción y el transporte?
El proceso de extracción de gas combustible natural comienza con la construcción de pozos. Dependiendo de la aparición de las formaciones gaseosas, su profundidad puede alcanzar los 7 km. A medida que avanza la perforación, se baja una tubería (revestimiento) al pozo. Para evitar que el gas se escape a través del espacio entre la tubería y las paredes del pozo, se tapa, llenando el espacio con arcilla o cemento.
Al final de la construcción, se retira la torre de perforación y se instala el árbol de Navidad en el cabezal de la carcasa. Es una estructura de válvulas de compuerta y se utiliza para extraer gas del pozo.
El número de pozos puede ser bastante grande.
El ciclo completo de producción de gas combustible natural se produce en tres etapas:
- Desarrollo de campos de gas. Como resultado de la perforación, se crea una diferencia de presión. Debido a esto, el gas se mueve a través de la formación hacia los pozos.
- Explotación de pozos de gas. En esta etapa, el gas viaja a través de la carcasa.
- Recogida y preparación para el transporte.. El gas de todos los árboles de Navidad se suministra a complejos tecnológicos especiales de la planta de tratamiento de gas. Secan el gas limpieza de impurezas nocivas.
Incluso pequeñas concentraciones de sulfuro de hidrógeno, vapor de agua o partículas sólidas provocan una rápida corrosión, formación de hidratos y daños mecánicos en la superficie interna de la tubería.
La preparación final para el transporte se realiza en la cabecera. Incluye postratamiento y eliminación del condensado de hidrocarburos, enfriamiento del gas para reducir su volumen.
El principal tipo de transporte de gas a largas distancias es gasoducto principal. Es un sistema de complejas estructuras de ingeniería desde las propias tuberías hasta instalaciones de almacenamiento subterráneo.
En el punto final del gasoducto se encuentran estaciones de distribución de gas (GDS). Aquí se realiza la limpieza final de polvo e impurezas líquidas, se reduce la presión al nivel requerido por los consumidores, se estabiliza, se tiene en cuenta el consumo de gas y se añade un odorante.
Otro tipo común de transporte de metano es el transporte marítimo en buques especiales: los gaseros.
La transformación del gas a estado líquido se lleva a cabo en plantas especiales de GNL. El proceso se desarrolla en dos etapas: primero, el metano se enfría a -50 °C y luego a -163 °C. Al mismo tiempo, su volumen disminuye 600 veces.
Tratamiento y ámbito de aplicación.
La alta inflamabilidad del gas natural determina su uso principal. Se utiliza como combustible en fábricas, fábricas, centrales térmicas, salas de calderas, instituciones, edificios residenciales, instalaciones agrícolas y muchos otros. Te recomendamos leer las reglas. uso del gas en la vida cotidiana.
La producción y refinación de petróleo siempre va acompañada de la liberación de gas asociado. En algunos casos, sus volúmenes pueden ser impresionantes y ascender a hasta 300 metros cúbicos por metro cúbico de petróleo crudo.
Pero hay una gran cantidad de campos donde el gas natural asociado no se utiliza, sino que se quema. Por ejemplo, en toda Rusia, de esta forma se pierde hasta el 25% de las materias primas útiles.
Parte del gas asociado se suministra a plantas procesadoras de gas. De él se obtiene gas seco depurado, que se utiliza para calefacción. Otro componente valioso es una mezcla de hidrocarburos ligeros.
Luego se divide en fracciones en instalaciones especiales. El resultado son hidrocarburos como propano, butano, isobutano y pentano. Para reducir el volumen, la facilidad de transporte y almacenamiento de los mismos. licuar.
El propano y el butano se utilizan para calentar las casas. gas envasado o para coches. Pero la mayor parte se destina a su posterior procesamiento en la producción petroquímica.
Mediante calentamiento a alta temperatura (pirólisis), se utilizan para obtener la principal materia prima de todos los materiales sintéticos: los monómeros: etileno, propileno, butadieno. Bajo la influencia de catalizadores se combinan formando polímeros. El resultado son materiales tan valiosos como caucho, PVC, polietileno y muchos otros.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El documental habla sobre el gas de forma accesible y visual:
Esta película educativa está dedicada a los principales transportes de gas:
Todavía no sabemos todo sobre el gas natural; su origen aún encierra muchos misterios. Sólo nos queda esperar que el combustible azul sea realmente un regalo inagotable que sea suficiente para nosotros y nuestros descendientes.
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