Karena efisiensi energi yang tinggi dan ramah lingkungan, gas alam, bersama dengan minyak, sangat penting. Ini banyak digunakan sebagai bahan bakar, dan juga berfungsi sebagai bahan baku yang berharga untuk industri kimia.
Dan meskipun penggunaan gas telah menjadi kebiasaan sehari-hari dan kebiasaan, masih sulit dalam komposisi dan substansi yang agak berbahaya - untuk masuk ke pembakar perangkat gas itu berjalan jauh dan sulit.
Dalam artikel ini kita akan menganalisis isu-isu utama yang terkait dengan gas mudah terbakar alami - kita akan berbicara tentang komposisi dan sifat-sifatnya, menjelaskan tahapan produksi gas, transportasi dan pemrosesan, cakupannya. Pertimbangkan gagasan terkini tentang asal usul cadangan hidrokarbon, fakta dan hipotesis menarik.
Apa itu gas mudah terbakar alami?
Diyakini bahwa gas terletak di bawah tanah dalam rongga dan mudah diekstraksi dari sana, yang cukup untuk mengebor sumur. Namun pada kenyataannya, semuanya jauh lebih rumit: gas dapat ditempatkan di dalam batu berpori, dapat dilarutkan dalam air, hidrokarbon cair, dan minyak.
Untuk memahami mengapa ini terjadi, ingatlah bahwa kata "gas" berasal dari bahasa Yunani "kekacauan", Yang mencerminkan prinsip perilaku substansi. Dalam keadaan gas, molekul-molekul bergerak secara acak, mencoba untuk mengisi seluruh volume secara merata. Karena ini, mereka mampu menembus dan melarutkan zat lain, termasuk cairan dan mineral yang lebih padat. Tekanan dan suhu tinggi sangat meningkatkan proses difusi. Seringkali dalam bentuk "koktail" itulah gas alam terkandung di dalam usus.
Tapi pertama-tama, mari kita bicara tentang apa yang terdiri dari gas dan apa itu - pertimbangkan komposisi kimia dan sifat fisik gas yang mudah terbakar alami.
Fitur Kimia
Gas yang diekstraksi dari usus, yang disebut "alami", adalah campuran dari berbagai gas.
Dalam komposisi, dibagi menjadi tiga kelompok komponen:
- mudah terbakar- hidrokarbon;
- tahan api (ballast) - nitrogen, karbon dioksida, oksigen, helium, uap air;
- berbahaya pengotor - hidrogen sulfida dan merkaptan.
Kelompok pertama dan utama adalah seperangkat hidrokarbon metana (homolog) dengan jumlah atom karbon dari 1 hingga 5. Persentase terbesar dalam campuran adalah metana (dari 70 hingga 98%) yang memiliki satu atom karbon. Kandungan gas lainnya (etana, propana, butana, pentana) berkisar dari satuan hingga sepersepuluh persen.
Gas yang dihasilkan dari ladang ditandai dengan konsentrasi metana yang tinggi. Dalam kaitannya, diekstraksi dari minyak, proporsi metana jauh lebih rendah: 30 - 60%, dan homolog lebih tinggi: 10 - 20%
Selain hidrokarbon, zat yang tidak mudah terbakar dalam jumlah kecil dapat hadir dalam campuran: hidrogen sulfida, nitrogen, karbon dioksida, karbon monoksida, hidrogen, dan lainnya. Tetapi, tergantung pada lapangan, proporsi hidrokarbon, serta komposisi gas-gas lain, dapat berfluktuasi secara signifikan.
Sifat fisik gas
Menurut sifat fisik metana CH4 tidak berwarna dan tidak berbausangat mudah terbakar. Pada konsentrasi di udara lebih dari 4,5% - eksplosif. Properti ini, dikombinasikan dengan kurangnya penciuman, menimbulkan ancaman dan masalah besar. Terutama di tambang, karena metana diserap oleh batubara.
Kami menulis tentang penyebab ledakan gas dalam kondisi domestik di bahan ini.
Untuk memberikan bau gas, untuk mendeteksi kebocorannya, zat khusus dengan bau yang tidak menyenangkan, ditambahkan ke dalamnya sebelum transportasi.Paling sering, ini adalah senyawa yang mengandung belerang - ethanethiol atau etil mercaptan. Fraksi pengotor dipilih sehingga kebocoran terlihat pada konsentrasi gas 1%.
Keuntungan utama dari bahan bakar biru adalah panas pembakaran spesifiknya yang tinggi - 39 MJ / kg. Dalam hal ini, zat yang tidak berbahaya dilepaskan: air dan karbon dioksida. Ini juga merupakan faktor penting yang memungkinkan penggunaan metana dalam kehidupan sehari-hari.
Dari mana datangnya gas di perut bumi?
Meskipun orang belajar menggunakan gas lebih dari 200 tahun yang lalu, sejauh ini tidak ada konsensus tentang dari mana gas berasal dari perut bumi.
Teori Dasar Asal
Ada dua teori utama asalnya:
- mineral, menjelaskan pembentukan gas dengan proses degassing hidrokarbon dari lapisan bumi yang lebih dalam dan lebih padat dan mengangkatnya ke daerah dengan tekanan lebih sedikit;
- organik (biogenik), yang menurutnya gas merupakan produk penguraian sisa-sisa organisme hidup dalam kondisi tekanan tinggi, suhu dan kekurangan udara.
Di lapangan, gas bisa dalam bentuk cluster terpisah, tutup gas, larutan dalam minyak atau air, atau gas hidrat. Dalam kasus terakhir, endapan terletak di batuan berpori di antara lapisan tanah liat yang kedap gas. Paling sering, batuan tersebut adalah batu pasir yang dipadatkan, karbonat, kapur.
Bagian ladang gas konvensional hanya 0,8%. Persentase yang sedikit lebih besar jatuh pada deep, coal, dan shale gas - dari 1, 4 menjadi 1,9%. Jenis endapan yang paling umum adalah gas dan hidrat yang larut dalam air - dalam proporsi yang kira-kira sama (masing-masing 46,9%)
Karena gas lebih ringan dari minyak, dan air lebih berat, posisi fosil di reservoir selalu sama: gas di atas minyak, dan air mendukung seluruh ladang minyak dan gas dari bawah.
Gas dalam reservoir berada di bawah tekanan. Semakin dalam deposito, semakin tinggi itu. Rata-rata, untuk setiap 10 meter, peningkatan tekanan adalah 0,1 MPa. Formasi tekanan tinggi abnormal ada. Misalnya, pada endapan Achimov di ladang Urengoy, ia mencapai 600 atmosfer dan lebih tinggi dengan kedalaman 3800 hingga 4.500 m.
Fakta dan hipotesis menarik
Belum lama berselang diyakini bahwa cadangan minyak dan gas dunia seharusnya sudah habis pada awal abad XXI. Sebagai contoh, ahli geofisika Amerika Hubbert menulis tentang ini pada tahun 1965.
Hingga saat ini, banyak negara terus meningkatkan produksi gas. Tidak ada tanda-tanda nyata bahwa cadangan hidrokarbon hampir habis.
Menurut dokter ilmu geologi dan mineralogi V.V. Polevanova, kesalahpahaman seperti itu disebabkan oleh fakta bahwa teori asal organik minyak dan gas masih diterima secara umum dan memiliki pikiran sebagian besar ilmuwan. Meski masih D.I. Mendeleev mendukung teori asal mula minyak anorganik, dan kemudian ini dibuktikan oleh Kudryavtsev dan V.R. Larin.
Tetapi banyak fakta yang menentang asal organik hidrokarbon.
Inilah beberapa di antaranya:
- endapan ditemukan pada kedalaman hingga 11 km, di dasar kristal, di mana keberadaan bahan organik bahkan tidak dapat secara teoritis;
- menggunakan teori organik, hanya 10% dari cadangan hidrokarbon dapat dijelaskan, sisanya 90% tidak dapat dijelaskan;
- wahana antariksa Cassini ditemukan pada tahun 2000 di satelit Saturnus Titan sumber daya hidrokarbon raksasa dalam bentuk danau, beberapa urutan besarnya lebih tinggi dari bumi.
Hipotesa yang dikemukakan oleh Larin tentang Bumi yang pada mulanya hidrida menjelaskan asal-usul hidrokarbon melalui reaksi hidrogen dengan karbon di kedalaman bumi dan degassing selanjutnya dari metana.
Menurutnya, tidak ada deposit kuno dari periode Jurassic. Semua minyak dan gas bisa terbentuk dalam kisaran 1 hingga 15 ribu tahun yang lalu. Saat seleksi berlangsung, cadangan mungkin secara bertahap mengisi kembali, seperti yang telah diamati di ladang minyak yang sudah lama dikembangkan dan ditinggalkan.
Bagaimana penambangan dan transportasi?
Proses ekstraksi gas mudah terbakar alami dimulai dengan pembangunan sumur. Tergantung pada terjadinya strata bantalan gas, kedalamannya bisa mencapai 7 km. Saat pengeboran berlangsung, pipa (casing) diturunkan ke dalam sumur. Untuk mencegah keluarnya gas melalui ruang antara pipa dan dinding sumur, grouting dilakukan - mengisi celah dengan tanah liat atau semen.
Pada akhir konstruksi, rig pengeboran dilepas dan fitting air mancur dipasang pada kepala casing. Ini adalah desain katup dan katup, berfungsi untuk memilih gas dari sumur.
Jumlah sumur bisa sangat besar.
Beberapa fungsi ditugaskan untuk alat kelengkapan air mancur: itu memegang pipa tubing dalam keadaan ditangguhkan di dalam sumur, mengontrol kondisi operasi, mengukur parameter bagian eksternal dan internal sumur
Seluruh siklus produksi gas bumi berlangsung dalam tiga tahap:
- Pengembangan ladang gas. Sebagai hasil dari pengeboran, perbedaan tekanan dibuat. Karena ini, gas bergerak melalui reservoir ke sumur.
- Pengoperasian sumur gas. Pada tahap ini, gas melewati casing.
- Pengumpulan dan persiapan transportasi. Gas dari semua perlengkapan air mancur dipasok ke kompleks teknologi khusus pabrik pengolahan gas. Mereka adalah gas dehidrasi, membersihkan dari kotoran berbahaya.
Bahkan konsentrasi kecil hidrogen sulfida, uap air, atau partikel menyebabkan korosi cepat, pembentukan hidrat, dan kerusakan mekanis pada permukaan internal pipa.
Persiapan akhir untuk transportasi dilakukan di kantor pusat. Ini termasuk perawatan pasca dan penghapusan kondensat hidrokarbon, pendinginan gas untuk mengurangi volumenya.
Jenis utama transportasi gas jarak jauh adalah pipa gas utama. Ini adalah sistem struktur teknik yang rumit dari saluran pipa itu sendiri hingga fasilitas penyimpanan bawah tanah.
Di titik akhir jalan raya adalah stasiun distribusi gas (GDS). Di sini, pembersihan terakhir dari kotoran dari debu dan cairan terjadi, tekanan dikurangi ke tingkat yang dibutuhkan oleh konsumen, itu distabilkan, konsumsi gas diperhitungkan dan bau ditambahkan.
Jenis transportasi metana umum lainnya adalah transportasi laut dengan kapal khusus - pembawa gas.
Tangki bulat besar tidak akan memungkinkan pembawa gas menjadi bingung dengan jenis kapal lainnya. Mereka adalah thermosis yang mempertahankan suhu yang diperlukan konstan untuk metana cair -163 ° С
Konversi gas menjadi keadaan cair dilakukan di kilang LNG khusus. Proses ini berlangsung dalam dua tahap: pertama, metana didinginkan hingga -50 ° C, dan kemudian ke -163 ° C. Pada saat yang sama, volumenya berkurang hingga 600 kali.
Pemrosesan dan ruang lingkup
Mudah terbakarnya gas alam menentukan aplikasi utamanya. Ini digunakan dalam bentuk bahan bakar di pabrik, pabrik, pembangkit listrik termal, rumah boiler, institusi, di gedung perumahan, fasilitas pertanian dan banyak lainnya. Kami menyarankan Anda membiasakan diri dengan aturan untuk menggunakan gas di rumah.
Produksi dan pemurnian minyak selalu disertai dengan pelepasan gas terkait. Dalam beberapa kasus, volumenya bisa mengesankan dan hingga 300 meter kubik per meter kubik minyak mentah.
Tetapi ada sejumlah besar bidang di mana gas yang terkait dengan alam tidak digunakan, tetapi dibakar. Misalnya, di seluruh Rusia, hingga 25% dari bahan baku yang berguna hilang.
Bagian dari gas terkait disuplai ke pabrik pemrosesan gas. Dari itu, gas kering murni diperoleh, yang digunakan untuk pemanasan. Komponen berharga lainnya adalah campuran hidrokarbon ringan.
Diagram menunjukkan gambaran umum dari proses pengolahan gas yang diproduksi. Peran produk akhir untuk industri kimia modern sulit ditaksir terlalu tinggi
Kemudian dibagi menjadi pecahan dalam instalasi khusus.Hasilnya adalah hidrokarbon seperti propana, butana, isobutana, pentana. Untuk mengurangi volume, kemudahan transportasi dan penyimpanan, mereka dicairkan.
Konversi mobil menjadi gas cepat terbayar dan memberikan penghematan biaya nyata. Perluasan jaringan pompa bensin berkontribusi pada peningkatan armada mobil dengan HBO. Tidak hanya pembalap yang menang, tetapi juga pejalan kaki yang tidak harus menghirup knalpot berbahaya
Propana dan butana digunakan untuk memanaskan rumah dengan gas botolan atau untuk mobil. Tetapi sebagian besar untuk pemrosesan lebih lanjut di pabrik petrokimia.
Dengan pemanasan suhu tinggi (pirolisis), bahan baku utama untuk semua bahan sintetis diperoleh darinya - monomer: etilena, propilena, butadiena. Di bawah aksi katalis, mereka digabungkan menjadi polimer. Outputnya menghasilkan bahan-bahan berharga seperti karet, PVC, polietilen dan banyak lainnya.
Dalam film dokumenter tentang gas dapat diakses dan jelas:
Film pelatihan ini didedikasikan untuk transportasi bagasi gas:
Kita masih belum tahu segalanya tentang gas alam - asalnya masih penuh dengan banyak misteri. Diharapkan bahwa bahan bakar biru memang hadiah yang tak habis-habisnya yang akan mencukupi bagi kita dan keturunan kita.
Apakah Anda memiliki pertanyaan setelah membaca materi di atas? Atau Anda ingin menambah artikel dengan komentar yang bermanfaat, fakta menarik atau foto? Tulis komentar Anda, ajukan pertanyaan, berpartisipasi dalam diskusi - formulir umpan balik ada di bawah ini.