ბუნებრივი აირის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. ბუნებრივი აირის წარმოება და გამოყენება

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 05:32

ნივთიერების აირისებრი მდგომარეობა ყველაზე გავრცელებულია ნაერთების სხვა საერთო პარამეტრებთან შედარებით. მართლაც, ამ მდგომარეობაში არიან:

• ვარსკვლავები;
• ვარსკვლავთშორის სივრცე;
• პლანეტები;
• ატმოსფერო;
• კოსმოსი მთლიანობაში.

აირების მთავარი განმასხვავებელი თვისებაა სუსტი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება კრისტალურ ბადეში, რის გამოც ვლინდება ამ ნივთიერებების ყველა ძირითადი მახასიათებელი. გაზი ნამდვილად ბევრია. თუმცა, ჩვენ განვიხილავთ ჩვენს პლანეტაზე ყველაზე მნიშვნელოვან და მესამე ყველაზე გავრცელებულს - ბუნებრივ.

ბუნებრივი აირის შემადგენლობა

თუ დავახასიათებთ ბუნებრივი აირის ხარისხობრივ შემადგენლობას, მაშინ დაუყოვნებლივ უნდა განვასხვავოთ ორი ჯგუფის კომპონენტები: ორგანული და არაორგანული. ვინაიდან, მიუხედავად იმისა, რომ საყოველთაოდ მიჩნეულია, რომ იგი შედგება მეთანისგან, ეს მთლად ასე არ არის.

ორგანული ინგრედიენტები მოიცავს:

• მეთანი - CH₄;
• პროპანი - C₃H₈;
• ბუტანი - С₄Н₁₀;
• ეთანი - C₂N₄;
• უფრო მძიმენახშირწყალბადები ხუთზე მეტი ნახშირბადის ატომით.

არაორგანული კომპონენტები მოიცავს შემდეგ ნაერთებს:

• წყალბადი (მცირე რაოდენობით) - H₂;
• ნახშირორჟანგი - CO₂;
• ჰელიუმი - არა;
• აზოტი - N₂;
• წყალბადის სულფიდი - H₂S.

კონკრეტულად როგორი იქნება კონკრეტული ნარევის შემადგენლობა, დამოკიდებულია წყაროზე, ანუ დეპოზიტზე. იგივე მიზეზები ხსნის ბუნებრივი აირის სხვადასხვა ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს. თუმცა, რომელიმე მათგანი დანაღმულია და თითოეულს ასევე აქვს ღირებულება. უბრალოდ, ზოგიერთი სახეობა გამოიყენება როგორც საწვავი, ხოლო უცხო მინარევებით გაჯერებული ზედმეტად ცხიმიანია, რომელიც გამოიყენება ქიმიურ მრეწველობაში ნაერთების სინთეზისთვის.

ბუნებრივი აირის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები

ასეთი პარამეტრების ზუსტად დასაზუსტებლად, თქვენ უნდა იცოდეთ ზუსტად როგორია აირის ნარევის შემადგენლობა. ბოლოს და ბოლოს, თუ მასში დომინირებს მეთანი (97%-მდე), მაშინ შეიძლება მივცეთ მახასიათებლები, მასზე ფოკუსირება.

თუ არაორგანული კომპონენტების ან მძიმე ნახშირწყალბადების სიჭარბეა (რამდენიმე პროცენტამდე), მაშინ ბუნებრივი აირის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები მკვეთრად იცვლება.

აქედან გამომდინარე, შეიძლება მხოლოდ მიახლოებითი ფიზიკური ლიმიტების დაზუსტება.

1. ავტომატური აალების ტემპერატურა - 650-700⁰C.
2. ოქტანური რიცხვი - 120-130.
3. არა აქვს ფერი, გემო და სუნი.
4. ჰაერზე მსუბუქი თითქმის 2-ჯერ, ადვილად კონცენტრირდება ოთახის ზედა ფენებში.
5. სიმკვრივე ნორმალური მდგომარეობის სახით (გაზი) - 0, 68-0,85 კგ/მ³.
6. სტანდარტულ პირობებში, ყოველთვის იყავით აირისებრ აგრეგატულ მდგომარეობაში.
7. ჰაერთან 5-15% მოცულობის შერევისას ფეთქებადია.
8. წვის სითბო არის დაახლოებით 46 MJ/m³.

გარდა ამისა, უნდა აღინიშნოს ბუნებრივი აირის პარამეტრების ქიმიური მხარეც.

1. ეს არის ძლიერად აალებადი ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია გარკვეულ ტემპერატურაზე ნაპერწკალით და მის გარეშე თვითაალება.
2. რადგან მთავარი კომპონენტია მეთანი, მას აქვს ყველა მისი ქიმიური თვისება.
3. შედის ჩანაცვლების, დეჰიდროგენაციის, პიროლიზის, რეფრაქციის რეაქციებში.
4. იკუმშება და თხევადდება დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ წნევაზე.

ცხადია, ბუნებრივი აირის ასეთი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები განსაზღვრავს მისი გამოყენების ფართო სპექტრს ინდუსტრიაში.

ბუნებრივი აირის განსაკუთრებული თვისება

განსახილველი ნაერთის განსაკუთრებული თვისებაა გაზის ჰიდრატის საბადოების წარმოქმნის უნარი, ანუ მყარ მდგომარეობაში ყოფნა. ეს სტრუქტურები წარმოადგენენ ბუნებრივი აირის მოცულობებს, რომლებიც შეიწოვება ფორმირების წყლის მოლეკულებით 1/220 თანაფარდობით. ამიტომ, ასეთი საბადოები უკიდურესად მდიდარი ქანებია. მათი კონცენტრაციის ადგილები ბუნებაში:

• ოკეანეების ღრმა ქვედა ფენები;
• მუდმივი ყინვის დაგროვება.

არსებობის პირობები - ჰიდროდინამიკური წნევა და დაბალი ტემპერატურა.

ბუნებრივი გაზის საბადოები

თუ ვსაუბრობთ ნატურალურის შინაარსზეგაზის ბუნებაში შესაძლებელია კონცენტრაციის ძირითადი ადგილების დადგენა:

1. ეს არის დანალექი კლდე, მინერალი, რომელიც წარმოიქმნება მრავალი ათასწლეულის განმავლობაში ორგანული ნივთიერებების ანაერობული დაშლის შედეგად დედამიწის ქერქის ღრმა ფენებში.
2. იხსნება მიწისქვეშა წყლებში.
3. შედის ზეთში, აყალიბებს მასზე ნავთობისა და გაზის თავსახურს.
4. გვხვდება გაზის ჰიდრატების სახით ზღვის ფსკერის ფენებსა და შორეული ჩრდილოეთის წერტილებში.

თუ აღვნიშნავთ გაზის საბადოების განაწილებას ტერიტორიულად, მაშინ ლიდერები არიან შემდეგი ქვეყნები:

• რუსეთი.
• ყურის ქვეყნები.
• აშშ.
• კანადა.
• ირანი.
• ყაზახეთი.
• აზერბაიჯანი.
• უზბეკეთი.
• ნორვეგია.
• თურქმენეთი.
• ნიდერლანდები.

წარმოება მსოფლიოში ყოველწლიურად არის დაახლოებით 3643 მილიარდი მ³ წელიწადში. აქედან მხოლოდ რუსეთს შეადგენს 673,46 მილიარდი მ³.

ბუნებრივი აირის ტემპერატურა, რომელზეც ის იწვის არის 650 ⁰C. ანუ, ეს არის მაჩვენებელი, რომლითაც მას შეუძლია თვითანთება. ამ შემთხვევაში უფრო დიდი რაოდენობით თერმული ენერგია გამოიყოფა, ვიდრე სხვა ტიპის საწვავის წვის დროს. ბუნებრივია, ეს არ იმოქმედებდა ამ ნივთიერების გამოყენების სფეროებზე.

ამიტომ ბევრი ქვეყანა, რომელსაც არ გააჩნია ბუნებრივი აირის მარაგი, იძულებულია სხვა ქვეყნებიდან შემოიტანოს იგი. ტრანსპორტირება ხდება რამდენიმე გზით:

• მილსადენის გავლით აირისებრ მდგომარეობაში;
• ტანკებში ზღვით - თხევადი სახით;
• -შისარკინიგზო ვაგონები - თხევადი.

თითოეულ გზას აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. კერძოდ, საზღვაო და რკინიგზის ვარიანტები უფრო უსაფრთხოა, რადგან თხევადი გაზის ქიმიური აქტივობა მაცივარ ცილინდრებში გაცილებით დაბალია, ვიდრე აირის მდგომარეობაში. მილსადენი ზრდის გადაცემის მანძილს და მის მოცულობას, გარდა ამისა, ეს მეთოდი ეკონომიურად მომგებიანია.

მეთანი ბუნებრივ აირში

მეთანის გაზი არის ბუნებრივი ნარევის მთავარი ნედლეულის კომპონენტი. მისი შემცველობა 70-98%-მდე მერყეობს. თავისთავად, ეს არის მესამე ყველაზე გავრცელებული გაზი პლანეტაზე, რომელიც ნავთობის, ვარსკვლავთშორისი სივრცისა და სხვა პლანეტების ატმოსფეროს ნაწილია.

ქიმიის თვალსაზრისით, მეთანის გაზი არის გაჯერებული ნახშირწყალბადი, რომელიც მიეკუთვნება გაჯერებულ ალიფატურ ნაერთებს. ალკანების ან პარაფინების პირველი წარმომადგენელი. მისი ქიმიური აქტივობა დაბალია, საკმაოდ მშვიდია. რეაქტიული:

• ჩანაცვლება;
• სრული დაჟანგვა;
• კონვერსია.

იწვის უფერო არამწეველი ცეცხლით, არ აქვს სუნი.

ბუნებრივი აირის სახეები

არსებობს ამ ნივთიერების სამი ძირითადი ტიპი.

1. მშრალი ბუნებრივი აირი არის ის, რომელშიც 97%-ზე მეტი მეთანია. ანუ მინარევების, მათ შორის სხვა ნახშირწყალბადების შემცველობა უკიდურესად დაბალია.
2. Skinny გაზი. ეს არის ნარევის სახელი, რომელიც შეიცავს მცირე რაოდენობით მძიმე ნახშირწყალბადებს.
3. სქელი ბუნებრივი აირი არის ის, რომელიც მდიდარია მძიმე ნახშირწყალბადებით და არაორგანული კომპონენტებით (აზოტი, წყალბადი, ჰელიუმი, არგონი, ნახშირორჟანგი, წყალბადის სულფიდი).

ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა გაზის სიმშრალის კოეფიციენტი, საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ ნედლეულის ხარისხი, საიდანაც მომავალში პროდუქცია იქნება დამზადებული. ყოველივე ამის შემდეგ, ბუნებრივი აირი თავად არის მხოლოდ ბაზა. სხვადასხვა ინდუსტრიას სჭირდება განსხვავებული პროდუქტები, ამიტომ ისინი ზედმიწევნით დამუშავებული და დახვეწილია კონკრეტული მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

პროდუქტის ხარისხი

ბუნებრივი აირის ხარისხი პირდაპირ დამოკიდებულია შემადგენლობაზე. თუ მეთანი ჭარბობს, მაშინ ასეთი პროდუქტი საწვავის საუკეთესო წყარო იქნება. თუ ყველაზე მეტად ცხიმოვანი ნახშირწყალბადების შემადგენლობაშია, მაშინ ქიმიური მრეწველობისთვის ასეთი ნედლეული ყველაზე შესაფერისია.

ბუნებრივი აირის შესაბამისი ხარისხის მიწოდების მიზნით, არის სპეციალური ქიმიური ქარხნები, სადაც ის გადის საფუძვლიან გაწმენდას და დამუშავებას საბოლოო დანიშნულების ადგილზე გაგზავნამდე. მუშაობის მეთოდები დამოკიდებული იქნება პროდუქტის დანიშნულ გამოყენებაზე.

ასე რომ, მაგალითად, თუ ის გამოიყენება საყოფაცხოვრებო მიზნებისთვის, მას ემატება სპეციალური სურნელოვანი, კერძოდ კი მერკაპტანები. ეს კეთდება ისე, რომ გაზმა სუნი დაიწყოს, რადგან შემდეგ გაჟონვის შემთხვევაში მისი აღმოჩენა ადვილი იქნება. ყველა მერკაპტანს აქვს ძლიერი სუნი.

ბუნებრივი აირის გამოყენება

ბუნებრივი გაზის მოხმარება მრავალი ინდუსტრიის მიერმრეწველობა და ობიექტები. მაგალითად:

• CHP.
• საქვაბის ოთახი.
• გაზის ძრავები.
• ქიმიური წარმოება (პლასტმასის და სხვა მასალების წარმოება).
• საწვავი მანქანებისთვის.
• საცხოვრებლის გათბობა.
• საჭმლის მომზადება.

ამიტომ არის ამ ნედლეულის მსოფლიო წარმოება ასე მაღალი, ხოლო იმპორტი და ექსპორტი მილიარდობით დოლარად არის შეფასებული.

ეკოლოგიური

ბუნების სისუფთავის თვალსაზრისით, არ არსებობს საწვავის უკეთესი წყარო, ვიდრე ბუნებრივი აირი. გარემოსდაცვითი ორგანიზაციები სრულად უჭერენ მხარს მის გამოყენებას. თუმცა, ბოლო წლებში ბუნებრივი აირის წვა იწვევს რეაქციის ერთ-ერთი პროდუქტის - ნახშირორჟანგის დაგროვებას.

და რადგან ის სათბურის გაზებს მიეკუთვნება, მისი დაგროვება ძალიან საშიშია პლანეტისთვის. ამიტომ, მრავალჯერადი სამუშაოები ტარდება, მუშავდება პროექტები, რათა დაიცვას პლანეტის ეკოლოგიური მდგომარეობა მოსალოდნელი სათბურის ეფექტისგან.