Какие продукты можно получить из природного газа

Природный газ является ценным энергетическим сырьем для различных отраслей промышленности. Он состоит в основном из метана (до 98 %), его гомологов (этана, пропана, бутана), сернистых соединений, углекислого газа, азота и, в небольшом количестве, меркаптанов (слабых кислот). В некоторых месторождениях газа присутствует гелий.

Основная продукция из природного газа — это сырье для энергетики. Почти 40 % переработанного природного газа сжигается на электростанциях. Еще около 30% используется в металлургической промышленности. Примерно по 4% объемов добываемого природного газа применяется для отопления жилых зданий, промышленных предприятий и бытовых нужд населения, на цементных предприятиях, строительстве, в сельском хозяйстве, производстве медикаментов. В США на нужды энергетики и тяжелой промышленности и в качестве бытового топлива используется 98% газа.

В зависимости от содержания в природном газе тяжелых углеводородов, он считается «сухим» (пропан, бутан и пр. менее 50 г/м. куб) или «жирным». Сухой газ легче воздуха, он транспортируется по газопроводам на дальние расстояния. В настоящее время этот самый дешевый способ доставки энергетического сырья потребителю. Для экономики газодобывающих стран экспорт природного газа является важной статьей дохода. Именно сухой газ применяется в качестве топлива.

На компрессорных станциях сухой природный газ сжимается до 200 атм и охлаждается до -162 оС. Такой продукт называется компримированным природным газом. Его можно хранить в жидком виде в подземных хранилищах и использовать для сглаживания пиков потребления сырья в холодной период года. Транспортировка его производится в специальных криоцистернах, чаще всего морским путем, танкерами-газовозами.

Компримированный природный газ является стратегическим энергетическим сырьем на мировом рынке. Его удобно перевозить в районы, отстоящие на десятки тысяч км от мест добычи. По оценкам аналитиков до 2020 года 35% переработанного природного газа в мире будет доставляться заказчику в виде компримированного газа. В настоящее время наметились перспективы применения его в качестве топлива для автотранспорта. Ведущие автоконцерны уже выпускают автомобили, работающие на компримированном газе.

По количеству тяжелых фракций в составе добываемого природного газа различают чисто газовые месторождения (содержащие сухой газ) и газоконденсатные (с большей долей тяжелых гомологов метана). Еще в начальный период переработки природного газа из него выделяют водород, сернистые соединения и сухую серу, имеющие применение во многих отраслях экономики. Ценным сырьем для нефтехимии являются тяжелые углеводороды. В процессе технологической переработки из них получают следующие виды продукции:

• сжиженный углеводородный газ (СУГ);
• различные виды растворителей;
• водород, аммиак, метанол, формальдегид, сажа;
• уксусная кислота;
• синтетические красители;
• пластмассы;
• газы, используемые для консервации сельскохозяйственной продукции и при производстве медикаментов.

Многие газовые месторождения содержат гелий. Этот ценный инертный газ востребован во многих отраслях экономики. Наиболее богатые районы добычи гелия находятся в США и в России (Восточно-Европейские и Сибирские газоносные регионы).

Высокомолекулярные углеводороды являются основой получения СУГ, который применяется вместо бензина для автотранспорта, используется в качестве топлива в быту и промышленности.

Имеются технологии GTL («газ в жидкость»), позволяющие получить высококачественное автомобильное и авиационное топливо СЖТ (синтетическое жидкое топливо). Такие установки на природном газе действуют в Катаре, Малайзии и в ЮАР, однако, чаще всего, сырьем для них является попутный нефтяной газ. Некоторые фирмы в РФ начали выпуск блочных мобильных комплексов по переработке природного газа с использованием технологии GTL.

Если статья оказалась полезной, в качестве благодарности воспользуйтесь одной из кнопок ниже – это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее. Спасибо!

Природный газ – полезное ископаемое, добываемое из недр Земли. Для его использования в промышленных целях он подвергается специальной переработке для очищения от нежелательных примесей.

Природный газ

Он относится к горным породам и представляет собой сложное соединение из совокупности газов. Главный компонент – метан. Другие углеводороды:

• азот;
• бутан;
• гелий;
• пропан;
• сероводород.

Используется как топливо. Применяется в основных направлениях промышленной химии.

Газ образуется после процесса разложения живых организмов в осадочной оболочке и поднятия их на уровень с меньшим давлением. Это возможно только при изначальном высоком давлении и температуре. Он располагается глубже, чем залежи нефти.

В земле он находится в виде отдельных образований в газообразном состоянии. В воде или нефти его можно обнаружить в растворенном виде. Это ископаемое прозрачное, без запаха. Специфический аромат ему придается с помощью одоризации.

Есть несколько версий возникновения этого вещества.

1. В начале развития Земли большую часть занимал океан. Существовавшие в нем живые организмы со временем погибали, накапливаясь в пространстве, в котором не было бактерий и доступа к воздуху. Это помогало противостоять разложению. Со временем эти организмы погружались все глубже. Высокая температура и сильное давление способствовали их химическому воздействию с водородом. В результате этого образовались углеводороды.
2. Геологические процессы стали причиной поднятия углеводородов с глубин земной коры наверх, где было меньшее давление. В результате появились газовые, нефтяные залежи.

Именно этих основных версий, объясняющих появление природного газа, придерживаются ученые.

Экологическое значение

Природный газ наносит минимальный ущерб окружающей среде. Данный вид топлива экологически чист. При его горении практически не выделяется вредных отходов, в отличие от угля, дров и нефти. Но существует другая опасность для биосферы.

За прошлый век было использовано большое количество топлива, включая природный газ. Это повлекло за собой увеличение доли углекислого газа в атмосфере. Ученые обеспокоены, что из-за этого возможен парниковый эффект с последующим глобальным потеплением. Как результат – таяние ледников, поднятие уровня воды Мирового океана.

В 1997 году многие страны мира подписали Киотский протокол, чтобы помочь остановить процесс глобального потепления. Он является дополнительным документом к конвенции ООН 1992 года об изменении климата. Международное соглашение было подписано в городе Киото (Япония).

Протокол ратифицирован 192 странами. На эти страны приходится больше половины мировых загрязнений. Главная цель государств – сокращение выбросов парниковых газов. Ученые ищут другие пути получения топливной энергии.

После этого последовало внедрение программы по преодолению техноэкологического кризиса. Задачей является преобразование цен на источники энергии, исходя из их топливной калорийности.

Добыча

В России целенаправленная добыча газа в промышленных масштабах зародилась в прошлом веке. До этого его обнаруживали случайно при бурении скважин для доступа к воде или поиске нефти.

Залежи природного газа находятся не только в земляных пустотах, но и в горных породах с пористой структурой. Благодаря этому процесс добычи его на поверхность упрощается. Он может находиться на разной глубине.

Добыча полезного ископаемого состоит из нескольких этапов. К ним относятся:

• работы по определению места и глубины залежи минеральных образований;
• приготовление скважин, они не делаются глубже, чем 12 километров;
• бурение проводится на всей территории, где располагается полезное ископаемое, это помогает достичь уменьшения давления на природный газ и облегчить добычу из недр земной коры;
• извлечение, в процессе поддерживается разное давление в пласте с веществом и земной оболочке;
• наружу он выходит по установленным скважинам, попадая в механизм сбора, во время этого происходит извлечение и попутных образований, которые находятся в нефти;
• транспортировка, сначала газ проверяется на количество наличия в нем посторонних примесей, при превышении нормы его очищают в краткие сроки на специальных установках в зоне месторождения и добычи;
• если примесей мало, то ископаемое перевозят на территорию завода для переработки.

Перевозка газа осуществляется с помощью трубопровода. Транспортировка проводится под давлением. Другой способ связан с использованием танкеров-газовозов. Они перевозят вещество в жидком состоянии при температуре ниже 60 градусов при повышенном давлении.

Только пройдя эти основные этапы, возможна добыча подходящего к применению природного газа. Он должен быть без большого количества примесей.

Переработка

Полезное ископаемое образовалось в каменноугольный период, в момент появления пород с пористой структурой, нефти и угольных пластов. Большую часть природного газа содержит метан, но у него есть некоторое количество примесей, что делает его неоднородным. Это затрудняет перевозку и дальнейшее использование. Применяются основные направления переработки.

После добычи он проходит первичную переработку сушки для удаления из него пара воды и серы. Затем он отправляется на завод. Цель – принятие компонентами газа товарного вида для дальнейшего применения. Важно, чтобы при осуществлении данного плана не нанести непоправимый ущерб окружающей среде.

Переработка природного газа выполняется тремя способами:

1. Термохимическим. Применяется термическое воздействие. В результате этого возникают непредельные углеводороды. Способ возможен только при высоких температурах и давлении.
2. Физико-энергетическим. Данная технология способствует сжатию и делению газа на компоненты. Используется сильное нагревание или охлаждение. Чаще всего к этому способу обращаются на участках добычи полезного ископаемого. Сжимание и деление происходит благодаря компрессорам и нефтяным насосам.
3. Химико-каталитическим. Метан модифицируется в синтез-газ для возможности осуществления переработки. Используется парциальное окисление или паровая, углекислая конверсия. В химическом методе полученное вещество не нуждается в разделении компонентов.

Только при помощи данных способов возможна переработка природного газа, освобождение его от ненужных примесей.

Результаты переработки

Полученное вещество после переработки используется не только как источник энергии. Выделяются следующие продукты переработки нефти и газа:

• аммиак – необходим для производства удобрений, полимеров, растворителя, нашатырного спирта; бесцветен, присутствует сильный специфический запах;
• анилин – основа для создания красок, полиуретана, каучука; бесцветная жидкость с резким запахом, плохая растворимость в воде;
• гелий – применяется для высоких технологий при изготовлении медицинских изделий и ядерных реакторов, спутников; необходим геологам, так как они с помощью гелиевой съемки определяют глубинные разломы на поверхности земной коры, нет цвета, вкуса и запаха;
• метанол – используется как растворитель и топливный элемент, жидкость без цвета, но присутствует запах этилового спирта; принимать внутрь смертельно опасно;
• уксусная кислота – нужна при изготовлении текстильной продукции, не в сильной концентрации для кулинарии, применяется как растворитель, присутствует резкий запах и кислый вкус;
• формальдегид – применяется в производстве строительных материалов, фенопластов, хорошо работает в качестве антисептика, консерванта для косметических средств, бесцветен, нет резкого запаха;
• этан – из него изготавливаются изделия из пластмассы, необходим для получения соединения этилена; нет цвета, вкуса и запаха.

Продукты переработки природного газа являются востребованным сырьем во многих отраслях промышленности. Главное – использовать их исключительно в своих областях применения.

Природный газ – ценное минеральное образование из недр Земли. Используется как необходимый источник тепловой энергии. Некоторые его производные применяются во многих отраслях промышленности. После извлечения обязательно проходит процесс переработки природного газа для очищения его от ненужных примесей.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Как можно использовать природный газ? Только в качестве топлива? На самом деле из него можно производить разнообразные спирты. Долгое время этого не делали, потому что данный процесс был слишком дорогим и энергоемким. Однако недавно американские химики нашли способ достаточно сильно удешевить подобное производство, применив новый катализатор.

На первый взгляд, сама постановка вопроса кажется достаточно абсурдной — зачем делать из газа спирт, когда его можно произвести из практически любого сахара посредством брожения, а также из ряда других органических веществ? Не лучше ли использовать газ по его прямому назначению, то есть в качестве топлива, а спирт получать традиционным путем? Однако, если разобраться в данном вопросе поглубже, то станет ясно, что все не так уж однозначно, как кажется на первый взгляд.

Начнем с того, что сейчас в основном спирт производят двумя путями — либо, как это уже говорилось, при помощи брожения, либо в результате гидролиза целлюлозы. В первом случае на производство данного вещества расходуются ценные продукты питания, такие как зерна сельскохозяйственных злаков, клубни картофеля и т. п. Однако в связи с продолжающимся глобальным потеплением и угрозой продовольственного кризиса становится ясно, что насколько неразумно и расточительно употреблять на изготовление спирта такое сырье, которое может накормить сотни тысяч людей.

Читайте также: Алхимия сегодня: железо “назначили” платиной

Что касается гидролизного способа, то он напрямую связан с вырубкой лесов, которая, увы, приобретает масштабы всепланетной катастрофы. Опять-таки, в связи с грядущими возможными климатическими изменениями следовало бы поберечь экосистемы, которые могут играть роль хоть какого-то буфера. И здесь возникает интересный момент — для того, чтобы обходиться без продуктов деревообрабатывающей промышленности и не рубить леса в больших количествах, нужно переходить в быту на пластмассы. Ну, а исходным сырьем для этих пластмасс в большинстве случаев является… тот самый спирт.

Именно поэтому (а вовсе не из-за тайного заказа, полученного от ассоциации каких-нибудь самогонщиков) ученые и начали поиски альтернативного сырья для производства спирта — ведь, если таковое будет найдено, то удастся в значительной степени сократить вырубку лесов на планете. И вот химики из Института Скриппса (США) вспомнили о том, что еще в XX веке были разработаны некоторые технологии, позволяющие получать спирт из природного газа. Однако тогда ими мало кто пользовался, поскольку в некоторых случаях процесс требует нагрева до 800˚C, что, без сомнения, делало получающийся спирт весьма и весьма дорогим. В других ситуациях были необходимы катализаторы вроде платины и палладия, которые являются редкими и дорогостоящими металлами (что тоже делало произведенный из газа спирт отнюдь не дешевым).

Впрочем, еще двадцать лет назад профессор Рой Периана, являющийся ведущим автором вышеупомянутой работы, и его коллеги начали поиск катализаторов, которые позволили бы снизить температуру технологического процесса (те самые 800˚C) при получении спирта из газовых углеводородов, причем таких, которые не являлись бы запредельно дорогими веществами. Если говорить коротко, ученые стремились найти такое вещество, которое облегчало бы разрыв связей между атомом углерода и атомами водорода в молекулах метана, этана и пропана, и помогало бы ввести в их молекулы атом кислорода при значительно меньшей температуре. И вот, после долгих поисков было обнаружено, что таковым катализатором может быть таллий — достаточно дешевый металл.

В результате экспериментов было выяснено, что с помощью таллия можно было проводить требуемую реакцию при 180˚C, причем сразу с разными видами газообразных алканов, то есть со смесью метана, этана и других подобных веществ, не отделяя их друг от друга, как это требуется обычно. В результате получались эфиры спиртов этанола, метанола, изопропанола и другие кислородные модификации данных алканов. По мнению ученых, все это возможно потому, что электронная структура таллия упрощает взаимодействие между ним, молекулой газа и растворителем, в котором происходит реакция. Именно поэтому для осуществления реакции требуется куда меньше энергии, чем, к примеру, при использовании дорогой платины.

Что касается таллия, то хоть этот металл и является рассеянным, то есть не образует собственных залежей, однако он достаточно широко распространен на поверхности Земли. Он часто сопутствует меди, свинцу и цинку. А в таком часто встречающемся минерале, как пирит, он может составлять до 25 процентов от его веса. Весьма много таллия и различных глинах, калиевых минералах, таких, как слюда и полевой шпат, а также в природных оксидах марганца и железа. Одним словом, глубоко зарываться в землю или нырять на морское дно за этим металлом совсем не нужно.

Читайте также: Графен очистит воду от любой грязи

Однако ученые не собираются останавливаться на достигнутом — они также хотят попробовать в качестве катализатора реакции диоксид свинца (PbO2), который обладает аналогичными свойствами, что и испытанные ими соединения таллия. Ну, а это вещество является еще более обычным, поэтому при его использовании стоимость производства спирта из природного газа будет еще более низкой…