Composizione chimica del gas naturale
È difficile immaginare lo sviluppo della società umana moderna senza l'uso di minerali combustibili. Oltre al petrolio e al carbone, questi includono il gas naturale, la cui composizione e uso saranno presi in considerazione.
Cucina naturale sotterranea
Circa 400-600 milioni di anni fa si sono verificati processi geochimici complessi da 1 a 3-6 km. Hanno portato alla formazione di una miscela carbonica allo stato gassoso, che noi chiamiamo gas naturale. La scienza non ha ancora raggiunto un'opinione comune sul meccanismo di formazione di questo tipo di minerali naturali, che è uno dei principali vettori energetici.
Come è nato il gas naturale?
Ci sono due risposte alla domanda sull'origine gas naturale. Il primo è dato da scienziati di spicco della scienza chimica come lo scienziato russo D. Mendeleev e il francese P. Sabatier. Hanno avanzato la teoria dell'origine minerale (vulcanica) del gas naturale, sulla base della quale, anche nelle fasi primarie della formazione della Terra come pianeta, i metalli che costituiscono il nucleo terrestre sono stati combinati con il carbonio, formando carburi. Sotto l'azione di temperature paranormali, pressioni e catalizzatori, l'acqua è stata convertita in vapore acqueo, reagito con CaH 2 , AlH 3 , LiH e idrocarburi gassosi sono stati sintetizzati nelle profondità del pianeta, in particolare metano (CH 4 ) ed etano (C 2 H 6) . Come prova, Sabatier ha modellato i processi di cui sopra nel suo laboratorio e ottenuto una miscela di metano e suoi omologhi.
Gli aderenti alla teoria dell'origine organica dei minerali combustibili, tra cui il creatore della teoria della biosfera, l'accademico V. Vernadsky, hanno una visione diversa: credono che il gas naturale sia stato formato dai resti di organismi vegetali e animali che si estinsero alla fine Era paleozoica, che sotto l'azione dei batteri, l'alta pressione e la temperatura si trasformano in una miscela di carbonio gassoso. Sono i processi biochimici che assicurano, secondo l'accademico V. Vernadsky, la ben nota composizione del gas naturale: 80-98% di metano, 2-3% dei suoi omologhi più vicini - etano, propano, butano, pentano e anche una piccola quantità di impurità - idrogeno solforato, anidride carbonica azoto.
Gas naturale come una miscela di alcani
Considerando la composizione del gas naturale dal punto di vista della tassonomia chimica, è opportuno ricordare che la parte del leone in esso è occupata da idrocarburi saturi - alcani. Sono anche chiamati saturi. Seguendo la formula generale CnH 2n + 2 , è facile derivare la formula dell'alchano più semplice con un solo atomo di carbonio nella sua molecola. Questo è metano - CH 4 . Nonostante la semplicità della struttura, è il contenuto di questa sostanza che determina la qualità del gas naturale. Se la presenza di metano, che fa parte del gas naturale, è superiore all'86%, allora questo combustibile è chiamato ad alto potere calorico e appartiene al gruppo H.
Il gas naturale russo è caratterizzato dal massimo potere calorifico (98%) ed è la più alta qualità al mondo.
Le specifiche della composizione dei giacimenti di gas
È noto che il disegno delle cosiddette linee papillari sulla punta delle dita di ogni persona è individuale. Anche la composizione chimica del gas naturale prodotto da vari campi è unica. Differisce nel contenuto di alcano.
Il campo di Urengoy in Russia è il più ricco. La composizione del gas naturale (in percentuale), che viene estratto lì, è la seguente: metano - 87, etano - 6,2, propano - 3,4, butano - 1,98, pentano - 0,76, diossido di carbonio - 0,12 , azoto - 1,1. Il campo dell'orso russo, in cui solo i gruppi H producono gas naturale, si distingue per la sua composizione. Quindi, il metano in esso è più del 12%, l'etano è meno del 6% e il propano è del 3%.
La Russia è un gigante del gas
La produzione di gas in Russia è concentrata principalmente nella Siberia occidentale, in Estremo Oriente, nella provincia di petrolio e gas del Volga-Ural. I depositi di Yamburgskoye e Urengoyskoye sono giustamente considerati il nucleo del complesso industriale ed energetico del Paese. Contengono 9,4 trilioni di metri cubi di gas. Nel campo di Zapolyarnoye ci sono 4.4, trilioni di m³ di questo minerale e 1.6 nella Medvezhye. Sulla base di queste esclusive riserve di petrolio e gas, è stato creato il complesso di produzione territoriale obiettivo del programma siberiano occidentale. Pertanto, in termini di riserve di gas naturale, la Russia occupa uno dei primi posti al mondo.
Metodi di produzione di gas naturale
Tenendo conto delle caratteristiche geologiche della formazione di una miscela gassosa di alcani, vale a dire la loro lettiera del serbatoio, viene utilizzata la cosiddetta perforazione a rotazione. Gli impianti di estrazione del gas si concentrano principalmente sulle condizioni in cui si è formata la condensa. Può essere sotto forma di una miscela tra calcare o scisto. Spesso ci sono i cosiddetti "tappi di gas" situati sopra i giacimenti di petrolio. Meno comunemente, le soluzioni di gas naturale si formano in acqua (gas idrati) o petrolio.
Come conseguenza della perforazione, il gas sale in superficie, obbedendo alle leggi fisiche della transizione di una sostanza dalla zona di alta pressione alla zona del suo valore minimo. Questo metodo di perforazione è chiamato il metodo di funzionamento della fontana. Quindi, il combustibile risultante viene separato, cioè separato dall'acqua e dalle particelle solide di rocce e inviato al punto di raccolta del gas industriale. Quindi viene trasportato alle condotte principali, da dove va all'utente finale.
Compagno promettente
La composizione e le proprietà del gas naturale dipendono dalle caratteristiche dei depositi stessi. Da qui la loro gradazione su gas, gas condensato e olio.
I gas di petrolio, denominati gas associati, vengono solitamente disciolti nell'olio e rilasciati durante la sua produzione. Associato contiene meno metano, ma molto più dei suoi omologhi: etano e propano. Se all'inizio della metà del XX secolo i gas associati non erano ampiamente utilizzati, e furono bruciati dal metodo flare, ora la situazione è cambiata radicalmente. Sono presi nel ciclo tecnologico produzione di petrolio in serbatoi speciali - scale.
I gas associati ricchi di propano e butano sono chiamati grassi. Da loro, la deidrogenazione (eliminazione) degli atomi di idrogeno durante il riscaldamento e in presenza di catalizzatori produce alcheni, che sono idrocarburi insaturi, come propene e butadiene. Essi, a loro volta, servono come materie prime per la chimica della sintesi organica. Ad esempio, da loro ricevono gomme e plastiche.
Dovrei "mettere" sullo scisto
Un'altra varietà è il gas di scisto estratto dallo scisto - una roccia di origine organica. Se confrontiamo la composizione del gas naturale derivato dallo scisto con un campione classico di un giacimento di gas del gruppo N, la prestazione è peggiore nel contenuto di metano (meno dell'85%) e nel potere calorifico, che è più di 2,5 volte inferiore.
Quindi, considera la composizione del gas naturale in percentuale, derivata dallo scisto:
metano | etano | propano | Anidride carbonica | azoto |
80,3% | 8,1% | 2,3% | 1,4% | 7,9% |
Le tecnologie di perforazione orizzontale e fratturazione idraulica utilizzate nell'estrazione del gas di scisto distruggono barbaramente i paesaggi naturali e un cocktail di 85 sostanze chimiche iniettate nelle profondità dei pozzi con lo scopo di rompere la crosta terrestre può uccidere tutta la vita che si verifica sul suo percorso.
L'industria del gas come base dell'industria pesante
Il gas naturale e il petrolio sono chiamati "sangue", che alimenta tutte le industrie, l'agricoltura e il settore abitativo e dei servizi pubblici del paese, senza eccezioni. Il metano, che è una parte del gas naturale, non è solo un combustibile, ma è anche un anello iniziale nella catena delle reazioni di sintesi organica, fornendo all'economia i composti e i materiali necessari: plastiche, alcoli, lacche, coloranti. 
Quando si brucia 1 metro cubo di gas, vengono emessi fino a 54,4 kJ di calore, quindi è uno dei migliori combustibili per le esigenze domestiche e industriali. Il campo di applicazione del gas naturale come carburante è in crescita. Il supporto vitale e la sicurezza dello stato sono direttamente correlati al suo consumo. Il valore di questo tipo di materia prima naturale è meglio espresso nel suo nome: "oro blu".