Maagaasi füüsikalised ja keemilised omadused. Maagaasi tootmine ja kasutamine

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 05:24

Aine gaasiline olek on ühendite teiste koondparameetritega võrreldes kõige levinum. Tõepoolest, selles olekus on:

• tärnid;
• tähtedevaheline ruum;
• planeedid;
• atmosfäär;
• kosmos tervikuna.

Gaaside peamised eristavad omadused on nõrgad molekulidevahelised vastasmõjud kristallvõres, mille tõttu avalduvad kõik nende ainete peamised omadused. Kindlasti on gaase palju. Siiski käsitleme kõige olulisemat ja kolmandat kõige levinumat meie planeedil - looduslikku.

Maagaasi koostis

Kui iseloomustada maagaasi kvalitatiivset koostist, siis tuleb kohe eristada kahe rühma komponente: orgaaniline ja anorgaaniline. Kuigi üldiselt arvatakse, et see koosneb metaanist, pole see täiesti tõsi.

Orgaaniliste koostisosade hulka kuuluvad:

• metaan - CH₄;
• propaan – C₃H₈;
• butaan – С₄Н₁₀;
• etaan - C₂N₄;
• raskemadrohkem kui viie süsinikuaatomiga süsivesinikud.

Anorgaanilised komponendid hõlmavad järgmisi ühendeid:

• vesinik (väikestes kogustes) - H₂;
• süsinikdioksiid – CO₂;
• heelium – mitte;
• lämmastik - N₂;
• vesiniksulfiid - H₂S.

Milline konkreetse segu koostis täpselt olema saab, sõltub allikast ehk ladestusest. Samad põhjused seletavad maagaasi erinevaid füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Kuid ükskõik milline neist on kaevandatud ja igal neist on ka väärtus. Lihts alt mingit tüüpi kasutatakse kütusena ja võõrlisanditega küllastunud on keemiatööstuses ühendite sünteesiks kasutatav liiga rasvane.

Maagaasi füüsikalised ja keemilised omadused

Selliste parameetrite täpseks määramiseks peaksite teadma, milline on täpselt gaasisegu koostis. Lõppude lõpuks, kui selles domineerib metaan (kuni 97%), siis saab karakteristikud anda, keskendudes sellele.

Kui anorgaanilisi komponente või raskeid süsivesinikke on liiga palju (kuni mitu protsenti), muutuvad maagaasi füüsikalised ja keemilised omadused dramaatiliselt.

Seetõttu saab määrata ainult ligikaudsed füüsilised piirid.

1. Isesüttimistemperatuur - 650-700⁰C.
2. Oktaanarv – 120-130.
3. Ei värvi, maitset ega lõhna.
4. Õhust peaaegu 2 korda kergem, kontsentreerub kergesti ruumi ülemistesse kihtidesse.
5. Tihedus normaaloleku kujul (gaas) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Standardtingimustes olge alati gaasilises olekus.
7. Õhuga segamisel 5–15% ulatuses on see plahvatusohtlik.
8. Põlemissoojus on umbes 46 MJ/m³.

Lisaks tuleks ära märkida ka maagaasi parameetrite keemiline pool.

1. See on väga tuleohtlik aine, mis võib teatud temperatuuril isesüttida sädemega ja ilma.
2. Kuna põhikomponent on metaan, on sellel kõik keemilised omadused.
3. Sisestage asendus-, dehüdrogeenimis-, pürolüüsi-, murdumisreaktsioonidesse.
4. Tihendab ja vedeldub madalal temperatuuril ja kõrgel rõhul.

Ilmselt määravad sellised maagaasi füüsikalised ja keemilised omadused selle laia kasutusala tööstuses.

Maagaasi eriomadus

Kõnealuse ühendi eriline omadus on võime moodustada gaasihüdraadi ladestusi, st olla tahkes olekus. Need struktuurid esindavad veemolekulide moodustumise poolt neeldunud maagaasi mahtusid suhtega 1/220. Seetõttu on sellised maardlad äärmiselt rikkad kivimid. Nende koondumiskohad looduses:

• ookeanide sügavad põhjakihid;
• igikeltsa kogunemine.

Ekssistentsi tingimused – hüdrodünaamiline rõhk ja madalad temperatuurid.

Maagaasimaardlad

Kui me räägime loodusliku sisustgaas looduses, on võimalik kindlaks teha peamised koondumiskohad:

1. See on settekivim, mineraal, mis on tekkinud paljude aastatuhandete jooksul maakoore sügavates kihtides orgaanilise aine anaeroobsel lagunemisel.
2. Põhjavees lahustunud.
3. Sisaldab õlis, moodustades selle peale õli- ja gaasikorgi.
4. Esineb gaasihüdraatidena merepõhja kihtides ja Kaug-Põhja punktides.

Kui tähistame gaasiväljade jaotust territoriaalselt, siis on liidriks järgmised riigid:

• Venemaa.
• lahe riigid.
• USA.
• Kanada.
• Iraan.
• Kasahstan.
• Aserbaidžaan.
• Usbekistan.
• Norra.
• Türkmenistan.
• Holland.

Maailma toodang on umbes 3643 miljardit m³ aastas. Neist ainult Venemaa arvele on 673,46 miljardit m³.

Maagaasi temperatuur, mille juures see põleb, on 650 ⁰C. See tähendab, et see on indikaator, mille korral see on võimeline isesüttima. Sel juhul vabaneb suurem kogus soojusenergiat kui mis tahes muud tüüpi kütuse põlemisel. Loomulikult ei saanud see muud kui mõjutada selle aine kasutusvaldkondi.

Seetõttu on paljud riigid, kellel pole maagaasivarusid, sunnitud importima seda teistest riikidest. Transport toimub mitmel viisil:

• läbi torujuhtme gaasilises olekus;
• mere ääres tankides - vedelal kujul;
• inraudtee paakvagunid – veeldatud.

Igal teel on oma eelised ja puudused. Eelkõige on mere- ja raudteevalikud ohutumad, kuna veeldatud gaasi keemiline aktiivsus külmutusballoonides on palju madalam kui gaasilises olekus. Torujuhe suurendab ülekandekaugust ja selle mahtusid, lisaks on see meetod majanduslikult tasuv.

Metaan maagaasis

Metaangaas on loodusliku segu peamine toorainekomponent. Selle sisaldus jääb vahemikku 70-98%. Iseenesest on see planeedil kolmas kõige levinum gaas, mis on osa naftast, tähtedevahelisest ruumist ja teiste planeetide atmosfäärist.

Keemia seisukoh alt on metaan gaas küllastunud süsivesinik, mis kuulub mitmete küllastunud alifaatsete ühendite hulka. Kõige esimene alkaanide või parafiinide esindaja. Tema keemiline aktiivsus on madal, ta on üsna rahulik. Reaktiivne:

• asendamine;
• täielik oksüdatsioon;
• konversioonid.

See põleb värvitu mittesuitsetava leegiga, sellel pole lõhna.

Maagaasi liigid

Kõnealusel ainel on kolm peamist tüüpi.

1. Kuiv maagaas on gaas, milles on üle 97% metaani. See tähendab, et lisandite, sealhulgas muude süsivesinike sisaldus on äärmiselt madal.
2. Kõhn gaas. See on väikeses koguses raskeid süsivesinikke sisaldava segu nimi.
3. Paks maagaas on rikas raskete süsivesinike ja anorgaaniliste komponentide (lämmastik, vesinik, heelium, argoon, süsinikdioksiid, vesiniksulfiid) poolest.

Selline mõiste nagu gaasi kuivuse koefitsient võimaldab hinnata tooraine kvaliteeti, millest tulevikus tooteid valmistatakse. Maagaas ise on ju ainult baas. Erinevad tööstusharud nõuavad erinevaid tooteid, mistõttu neid töödeldakse ja viimistletakse täpselt, et need vastaksid konkreetsetele nõuetele.

Toote kvaliteet

Maagaasi kvaliteet sõltub otseselt koostisest. Kui domineerib metaan, on selline toode parim kütuseallikas. Kui kõige enam rasvsete süsivesinike koostises, siis keemiatööstuse jaoks on sellised toorained kõige sobivamad.

Õige kvaliteediga maagaasi tarnimiseks on olemas spetsiaalsed keemiatehased, kus see läbib põhjaliku puhastamise ja töötlemise enne edasist saatmist lõppsihtkohta. Töömeetodid sõltuvad toote kasutusotstarbest.

Nii et kui seda kasutatakse näiteks koduseks otstarbeks, siis lisatakse sellele spetsiaalseid lõhnaaineid, eelkõige merkaptaane. Seda tehakse selleks, et gaas hakkaks haisema, sest siis on lekke korral seda lihtne tuvastada. Kõigil merkaptaanidel on tugev lõhn.

Maagaasi kasutamine

Maagaasi tarbimine paljudes tööstusharudestööstus ja rajatised. Näiteks:

• CHP.
• Katlaruumid.
• Gaasimootorid.
• Keemia tootmine (plastide ja muude materjalide tootmine).
• Kütus autodele.
• Elamu küte.
• Toidu valmistamine.

Seetõttu on selle tooraine toodang maailmas nii suur ning impordi ja ekspordi maht on hinnanguliselt miljardeid dollareid.

Keskkond

Loodusliku puhtuse seisukoh alt pole paremat kütuseallikat kui maagaas. Keskkonnaorganisatsioonid toetavad selle kasutamist täielikult. Viimastel aastatel on maagaasi põlemisel aga kogunenud üks reaktsiooniproduktidest – süsinikdioksiid.

Ja kuna see kuulub kasvuhoonegaaside hulka, on selle kogunemine planeedile väga ohtlik. Seetõttu tehakse mitmeid töid, töötatakse välja projekte, et kaitsta planeedi ökoloogilist seisundit eelseisva kasvuhooneefekti eest.