Что делают из природного газа — список, что можно производить из газа
Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.
Значительные объемы газа использует также металлургическая промышленность. Но и здесь природный газ также используется как источник энергии — для разогрева доменных печей.
Компримированный газ получают на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) путем сжатия природного газа, поступающего по газопроводу, до 20–25 МПа (200–250 атмосфер).
Еще из природного газа можно производить жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). Поскольку природный газ — достаточно инертный продукт, практически всегда при переработке на первом этапе его превращают в более реакционно-способную парогазовую смесь — так называемый синтез-газ (смесь СО и Н2).
Далее ее направляют на синтез для получения жидкого топлива. Это может быть так называемая синтетическая нефть, дизельное топливо, а также смазочные масла и парафины.
Впервые жидкие углеводороды из синтез-газа получили немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш еще в 1923 году. Правда, тогда в качестве источника водорода они использовали уголь. В настоящее время различные варианты метода Фишера-Тропша используются во многих представленных на рынке процессах превращения газа в жидкие углеводороды.
Отбензинивание
Первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах.
Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий, пары воды.
Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку — очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ — продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы.
А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом — ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.
Краска, клей и уксус
По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (CH3OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.
Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения.
На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура.
Аммиак сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.
Природный газ: состав, способы добычи, транспортировка
Природный газ — один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Его используют для газоснабжения жилых частных и многоквартирных домов, как топливо для машин, котельных, ТЭЦ.
Из чего состоит природный газ
Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород. Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды: этан, пропан, бутан. Также в состав природных газов в качестве примесей входят водород, сероводород, азот, углекислота, гелий и др. инетрные газы. Из этих газов только гелий, содержание которого достигает иногда 8 % общего количества присутствующих в природном резервуаре газов, представляет определенный промышленный интерес.
Запах газа
Природный газ не имеет ни цвета, ни запаха. Запах придается газу искусственно (одорация) для того, чтобы можно было предотвратить утечку. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения (запах тухлых яиц и пр.). Человек может уловить запах этантиола, одного из самых распространенных одорантов, даже если одна часть этого вещества придется на 50 млн частей воздуха.
Добыча
Природный газ содержится в природных резервуарах: в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде. Залегают подземные источники на глубине от нескольких сотен метров до нескольких километров.
Природный газ можно классифицировать как попутный (associated), если он встречается над нефтью, и как несвзвязанный, самостоятельный, не связанный с нефтью (nonassociated), когда газовые залежи располагаются отдельно от неё.
В нефтегазовых резервуарах природный газ может быть обнаружен в свободном состоянии в виде газа, растворенного в нефти или воде, а также в виде сжиженного газа.
Представление о том, что газ находится под землей в неких пустотах, из которых легко полностью извлекается, ошибочно. Природный газ заключен в мельчайшие трещины и поры, которыми обладают горные породы.
Добыча природного газа осуществляется с помощью скважин. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте (в микроскопических порах и трещинах) давление многократно превышают атмосферное. Поэтому разность давлений в пласте и системе сбора и является движущей силой, которая заставляет газ подниматься наверх.
Сланцевый природный газ
Сланцевый газ (англ. shale gas) добывают из горючих сланцев (слоистые осадочные породы) и состоящий преимущественно из метана. Сланцевый газ распределен в небольших порах осадочных пород: горючих сланцев или уплотненных песчанников. Если в обычных месторождениях поры в породе обычно соединены между собой и выдают большой приток газа на поверхность, то в сланцевых месторождениях поры изолированы друг от друга, поэтому добывать газ из них нужно с помощью особой технологии — гидроразыва пласта (фрекинг).
Обработка и транспортировка природного газа
Извлеченный на поверхность газ непригоден к немедленному использованию, так содержит много примесей и воды. Обработка на специальных предприятиях позволяет снизить количество примесей до минимума, а также осушить газ и придать ему знакомый запах. В результате газ становится пригодным для отправки конечному потребителю.
Транспортировка осуществляется несколькими способами: по трубопроводам, газовозами-танкерами и железнодорожными цистернами. В последних двух случаях газ транспортируют в сжиженном состоянии (СПГ).
Использование природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)
В 2021 году Соединенные Штаты использовали около 30,66 триллиона кубических футов (трлн куб. общее потребление энергии.
Использование природного газа в Соединенных Штатах
В США природный газ в основном используется для отопления и производства электроэнергии, но в некоторых секторах потребления природный газ используется и в других целях.
Нажмите, чтобы увеличить
Нажмите, чтобы увеличить
Электроэнергетический сектор использует природный газ для выработки электроэнергии и получения полезной тепловой мощности. В 2021 году на сектор электроэнергетики приходилось около 37% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 32% потребления первичной энергии в секторе электроэнергетики США. Большая часть электроэнергии, производимой электроэнергетическим сектором, продается и используется другими потребляющими секторами США, и это потребление электроэнергии включается в общее потребление энергии каждым сектором. (Промышленный и коммерческий секторы также используют природный газ для выработки электроэнергии, и они сами используют почти всю эту электроэнергию.) В 2021 году на долю природного газа приходилось около 38% от общего объема производства электроэнергии в коммунальных масштабах США всеми секторами9.0003
Промышленный сектор использует природный газ в качестве топлива для технологического отопления, в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии, в качестве сырья (исходного сырья) для производства химикатов, удобрений и водорода, а также в качестве арендного и растительного топлива.
В 2021 году на промышленный сектор приходилось около 33% общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 33% общего потребления энергии промышленным сектором США. 2
В жилом секторе природный газ используется для отопления зданий и водоснабжения, приготовления пищи и сушки одежды. Около половины домов в США используют природный газ для отопления помещений и нагрева воды. В 2021 году на жилой сектор приходилось около 15% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 23% от общего потребления энергии в жилом секторе США.
Коммерческий сектор использует природный газ для обогрева зданий и воды, для работы холодильного оборудования, для приготовления пищи, для сушки одежды и для обеспечения наружного освещения. Некоторые потребители в коммерческом секторе также используют природный газ в качестве топлива в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии.
В 2021 году на коммерческий сектор приходилось около 11% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 20% от общего потребления энергии в коммерческом секторе США.
Транспортный сектор использует природный газ в качестве топлива для работы компрессоров, которые перемещают природный газ по трубопроводам, а также в качестве автомобильного топлива в виде сжатого природного газа и сжиженного природного газа. Почти все транспортные средства, использующие природный газ в качестве топлива, находятся в государственных и частных автопарках. В 2021 году на транспортный сектор приходилось около 4% от общего потребления природного газа в США. В 2021 году природный газ был источником около 5% общего потребления энергии транспортным сектором США, из которых 95% приходилось на трубопроводы и распределительные сети природного газа.
Где используется природный газ
Природный газ используется на всей территории Соединенных Штатов, но в 2021 году на пять штатов приходилось около 39% общего потребления природного газа в США.
1 Источник: Управление энергетической информации США, Monthly Energy Обзор , Таблица 4.3, октябрь 2022 г. Сумма долей может не равняться 100% из-за независимого округления.
2 Общее потребление энергии представляет собой потребление первичной энергии в секторах конечного потребления плюс розничная продажа электроэнергии секторам и потери энергии в электрических системах. Также включает другие потери энергии во всей энергосистеме.
3 Источник: Управление энергетической информации США, Natural Gas Annual , сентябрь 2022 г.
Последнее обновление: 16 ноября 2022 г., самые последние данные доступны на момент обновления.
Объяснение природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)
Что такое природный газ?
Природный газ является источником энергии из ископаемого топлива. Природный газ содержит множество различных соединений. Самым большим компонентом природного газа является метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (CH 4 ).
Природный газ также содержит небольшое количество сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как двуокись углерода и водяной пар. Мы используем природный газ в качестве топлива и для производства материалов и химикатов.
Как образовался природный газ?
От миллионов до сотен миллионов лет назад остатки растений и животных (таких как диатомовые водоросли) образовывали толстые слои на поверхности земли и дне океанов, иногда смешанные с песком, илом и карбонатом кальция. Со временем эти слои были погребены под песком, илом и камнем. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть в нефть (нефть), часть в природный газ.
Где добывают природный газ?
В некоторых местах природный газ перемещался в большие трещины и пространства между слоями вышележащих пород. Природный газ, обнаруженный в этих типах формаций, иногда называют обычным природным газом .
В других местах природный газ встречается в крошечных порах (пространствах) в некоторых образованиях сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ обозначается как сланцевый газ или плотный газ , и его иногда называют нетрадиционный природный газ . Природный газ также встречается в месторождениях сырой нефти, и этот природный газ называется попутным природным газом . Месторождения природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под океанским дном. Природный газ, обнаруженный в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .
Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)
Щелкните, чтобы увеличить
Операторы, готовящие отверстие для зарядов взрывчатого вещества, используемых при сейсморазведке
Источник: Стоковая фотография (защищено авторским правом)
Где найти природный газ?
Поиски природного газа начинаются с геологов, изучающих строение и процессы земли.
Они обнаруживают типы геологических образований, которые могут содержать залежи природного газа.
Геологи часто используют сейсморазведку на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсморазведка создает и измеряет сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. При сейсморазведке на суше может использоваться 9Грузовик-ударник 0041 , у которого есть вибрирующая подушка, которая ударяет по земле, создавая сейсмические волны в подстилающей породе. Иногда используются небольшие количества взрывчатых веществ. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны для изучения геологии под океанским дном.
Если результаты сейсморазведки показывают, что участок имеет потенциал для добычи природного газа, бурится и испытывается разведочная скважина. Результаты испытаний предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, имеющегося в ресурсе.
Что происходит, когда находят природный газ?
Если результаты пробной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для получения прибыли, бурятся одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин. Скважины для природного газа можно бурить вертикально и горизонтально в газоносных пластах. В обычных месторождениях природного газа природный газ обычно легко вытекает через скважины на поверхность.
В Соединенных Штатах и в некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных горных пород путем нагнетания воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидравлический разрыв или гидроразрыв (иногда называемый нетрадиционная добыча ), разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь к скважинам и подниматься на поверхность. В верхней части скважины природный газ собирается в сборные трубопроводы и направляется на заводы по переработке природного газа.
знаете ли вы
?
Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, газовые компании добавляют в природный газ меркаптан, чтобы придать ему отчетливый и неприятный запах, что помогает людям обнаруживать утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан — безвредное химическое вещество с запахом тухлых яиц.
Природный газ перерабатывается для продажи и потребления
Природный газ, извлекаемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажный природный газ , поскольку, наряду с метаном, он обычно содержит ШФЛУ – этан, пропан, бутаны и пентаны – и водяной пар. Устьевой природный газ может также содержать неуглеводородные соединения, такие как сера, гелий, азот, сероводород и двуокись углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.
С устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие заводы, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяются от влажного газа и продаются отдельно.
Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенные ШФЛУ называются жидкостями заводов по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется 9.0041 сухой , потребительский , или трубопроводный природный газ. Часть скважинного природного газа является достаточно осушенной и удовлетворяет стандартам трубопроводного транспорта без переработки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ направляется по трубопроводам в подземные хранилища или распределительным компаниям, а затем потребителям.
В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добываемого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, или он может быть сброшен или сожжен (факел). Повторная закачка неликвидного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.