природный газ

Article

July 5, 2022

Природный газ — это название всех газов, выделяющихся из-под земли, но он используется почти исключительно в качестве ископаемого топлива. Горючий природный газ представляет собой смесь легких углеводородов (в основном метана) и небольших количеств азота, кислорода и углекислого газа. Он возникает в результате того же процесса, который приводит к образованию нефти, и представляет собой более легкую фракцию органических продуктов этого процесса. Природный газ часто встречается вместе с нефтью, хотя иногда у газа есть шанс проникнуть в другие слои земли, чем у гораздо более тяжелой нефти, и поэтому может произойти разделение. В Европе природный газ в основном находится в Северном море и вокруг него, в том числе на севере Нидерландов (см. Также Добыча природного газа в Нидерландах). Природный газ из Слохтерена в Гронингене состоит на 81,9% из CH4 (метан), в течение 3, 3% от высших газообразных углеводородов и 14% от азота и 0,8% углекислого газа. Природный газ с других месторождений часто имеет другой состав и иногда также содержит сероводород («сернистый газ»).

Происхождение природного газа

Предшественник природного газа, кероген или горный воск, образовавшийся на морском дне, в отличие от угля и лигнита, образовавшихся в болотистой среде. Кероген представляет собой твердое вещество, не имеющее тенденции к подъему. Было необходимо, чтобы на морском дне было очень мало кислорода, чтобы оседающие организмы не могли быть полностью переварены падальщиками или бактериями. Таким образом, в результате частичного разложения органического вещества анаэробными бактериями образовался кероген, который можно найти в так называемых битуминозных песках. Если бы керогенсодержащие отложения были позже погребены глубоко под другими отложениями, температура могла подняться до 100 градусов по Цельсию. В этом случае кероген превращался в нефть. При еще более высоких температурах он превращался в природный газ. Нефть и природный газ намного легче камня и воды, поэтому, если вышележащая порода была достаточно пористой, ископаемое топливо выталкивалось вверх. Часто нефть или природный газ в конечном итоге натыкались на непроницаемый слой, где образуются залежи нефти или природного газа. Природный газ также извлекается из других органических «отходов». В течение каменноугольного периода многие растения и деревья в болотистой местности превратились в уголь, который также является источником газа. Так обстоит дело, например, с газом Гронингена (около Слохтерена). Природный газ также извлекается из других органических «отходов». В течение каменноугольного периода многие растения и деревья в болотистой местности превратились в уголь, который также является источником газа. Так обстоит дело, например, с газом Гронингена (около Слохтерена). Природный газ также извлекается из других органических «отходов». В течение каменноугольного периода многие растения и деревья в болотистой местности превратились в уголь, который также является источником газа. Так обстоит дело, например, с газом Гронингена (около Слохтерена).

Химические свойства

Природный газ – это газ при комнатной температуре и давлении 1 бар (абсолютное). Поскольку природный газ состоит по большей части из метана (82%), температура кипения при 1 баре составляет -162 ° C (112 K), а температура плавления -183 ° C (91 K). Атомы метана образуют совершенно правильный тетраэдр и, таким образом, имеют валентный угол 109,5 ° в равновесии.

Физические характеристики

Природный газ имеет плотность приблизительно 0,833 кг/м³ (при 1 баре, 0°C). Относительная плотность по отношению к воздуху составляет примерно 0,65. Таким образом, газ «плавает» в воздухе. Это заставит его подняться, подобно воздуху (пузырькам) под водой. Теплота сгорания природного газа, поставляемого в домохозяйства Нидерландов, составляет примерно 35,17 МДж/м³ (верхнее значение) или 31,65 МДж/м³ (нижнее значение). Индекс Воббе (отличный от теплоты сгорания) природного газа, поставляемого в домохозяйства Нидерландов, должен составлять от 43,46 до 44,41 МДж/м³ (выше значения). Это установлено законом, потому что мусоросжигательные заводы рассчитаны на это значение, поэтому отклонение от этого может быть опасным. Природный газ различается по составу в зависимости от месторождения, из которого он добывается. В результате различаются также теплота сгорания и индекс Воббе. Индекс Воббе особенно важен для сжигания в бытовых котлах. Именно поэтому Нидерланды стремятся поддерживать поставки газа как можно более постоянными. Это даже регулируется законом, что это должно находиться в пределах вышеуказанных пределов. Это достигается за счет смешивания газов разных месторождений и добавления меньшего количества азота. Следствием этого является то, что теплотворная способность (также называемая теплотворной способностью) будет варьироваться в небольшой степени. Чтобы исправить это, при расчете цены на природный газ взимается поправочный коэффициент, чтобы потребитель продолжал платить ту же цену за мегаджоуль. Индекс Воббе особенно важен для сжигания в бытовых котлах. Именно поэтому Нидерланды стремятся поддерживать поставки газа как можно более постоянными. Это даже регулируется законом, что это должно находиться в пределах вышеуказанных пределов. Это достигается за счет смешивания газов разных месторождений и добавления меньшего количества азота. Следствием этого является то, что теплотворная способность (также называемая теплотворной способностью) будет варьироваться в небольшой степени. Чтобы исправить это, при расчете цены на природный газ взимается поправочный коэффициент, чтобы потребитель продолжал платить ту же цену за мегаджоуль. Индекс Воббе особенно важен для сжигания в бытовых котлах. Именно поэтому Нидерланды стремятся поддерживать поставки газа как можно более постоянными. Это даже регулируется законом, что это должно находиться в пределах вышеуказанных пределов. Это достигается за счет смешивания газов разных месторождений и добавления меньшего количества азота. Следствием этого является то, что теплотворная способность (также называемая теплотворной способностью) будет варьироваться в небольшой степени. Чтобы исправить это, при расчете цены на природный газ взимается поправочный коэффициент, чтобы потребитель продолжал платить ту же цену за мегаджоуль. Это даже регулируется законом, что это должно находиться в пределах вышеуказанных пределов. Это достигается за счет смешивания газов разных месторождений и добавления меньшего количества азота. Следствием этого является то, что теплотворная способность (также называемая теплотворной способностью) будет варьироваться в небольшой степени. Чтобы исправить это, при расчете цены на природный газ взимается поправочный коэффициент, чтобы потребитель продолжал платить ту же цену за мегаджоуль. Это даже регулируется законом, что это должно находиться в пределах вышеуказанных пределов. Это достигается за счет смешивания газов разных месторождений и добавления меньшего количества азота. Следствием этого является то, что теплотворная способность (также называемая теплотворной способностью) будет варьироваться в небольшой степени. Чтобы исправить это, при расчете цены на природный газ взимается поправочный коэффициент, чтобы потребитель продолжал платить ту же цену за мегаджоуль.

Сочинение

Основным компонентом природного газа является метан, но его состав варьируется в зависимости от источника. Это влияет на сгорание газа, поэтому поставщики газа обеспечивают постоянные свойства (т. е. газ с одинаковым индексом Воббе) путем смешивания газа. Гронингенский газ содержит много азота, благодаря чему теплота сгорания ниже, чем, например, у российского газа. Поэтому гронингенский газ также известен как «низкокалорийный газ», а иностранный газ - как «высококалорийный газ». В таблице ниже представлен обзор различий между газом Гронингена и типичным газом, поставляемым, например, в Канаду. При сжигании метана протекает следующая реакция:

Транспорт и хранение

Газ желательно транспортировать в металлических или пластиковых газопроводах. Кроме того, природный газ также транспортируется под давлением в виде сжатого природного газа (КПГ) или в виде жидкого сжиженного природного газа (СПГ). Хранение в газообразном виде может осуществляться в сферических контейнерах или в подземных слоях горных пород. Небольшие количества хранятся в цистернах, баллонах и газовых баллонах. СПГ хранится в изолированных резервуарах.

Трубопроводы

Как правило, трубопровод состоит из труб, сваренных между собой. Толщина стенок колеблется от нескольких миллиметров до более чем сантиметра, диаметр колеблется от 20 см до 1 м и более (примерно до 1,40 м). Трубки часто снабжены защитной оболочкой. После проверки и перед тем, как труба будет опущена в траншею, на сварные швы наносится дополнительное покрытие, в частности, против коррозии. Пластиковые трубы используются потому, что это относительно дешево и менее чувствительно к коррозии. Важно, чтобы трубопровод мог транспортировать достаточное количество газа и, таким образом, обеспечивал высокую скорость транспортировки. Газ течет от высокого к низкому давлению. Вдоль сети расположены мощные компрессорные станции (примерно через каждые 80 км), обеспечивающие достаточное давление газа.

танкеры-метановозы

Танкеры для перевозки метана перевозят природный газ в жидком виде. Природный газ в жидком виде занимает в 600 раз меньше объема, чем в газообразном, что делает транспортировку по морю более экономически привлекательной. Природный газ можно сжижать при давлении 600 бар или, как в случае с СПГ, при атмосферном давлении и температуре –163°C. Торговля сжиженным природным газом активно развивается во всем мире с 1990 года. На его долю приходится более четверти всей мировой торговли природным газом. Более половины торговли происходит в Азии, но технология танкеров-метановозов в значительной степени была разработана в Западной Европе.

Подводные трубопроводы

Подводные трубопроводы используются для транспортировки природного газа с морских месторождений на берег. По этим трубопроводам также транспортируется природный газ, добываемый на других континентах. Например, Италия и Испания получают газ из Алжира по трубопроводу «Медгаз». В Северном море проложено более 2000 км трубопроводов. Например, есть трубопроводы Norpipe, Statpipe и Europipe, которые соединяют месторождения норвежской газовой зоны с Эмденом на побережье Германии. С 1993 года Zeepipe обеспечивает транспортировку норвежского природного газа между газовым месторождением Тролль и Зебрюгге. Позже Zeepipe был удвоен, так что трубопровод прибыл в Дюнкерк. В конце 1998 года был введен в эксплуатацию Интерконнектор, газопровод между Бактоном на британском побережье и Зебрюгге. Через него транспортируется британский природный газ в континентальную Европу и наоборот.

Хранение природного газа

Появляется все больше и больше пользователей и областей применения природного газа. Поэтому необходимо обеспечить непрерывную подачу природного газа. Чтобы справиться с сезонными пиками (например, зимой), природный газ хранится в надземных резервуарах или в подземных хранилищах газа.

Приложения

В прошлом природный газ часто считался отходом нефтедобычи и просто сжигался в факелах. Сжигание все же происходит, если оно находится очень далеко от цивилизации и транспортировка к потребителю вызывает слишком много проблем. Это прискорбно с экологической точки зрения, поскольку природный газ является самым чистым из ископаемых видов топлива. Однако сжигание в факелах лучше, чем просто выброс метана в атмосферу, потому что вклад метана в парниковый эффект примерно в 25 раз больше, чем у углекислого газа. Еще лучше было бы закачать газ обратно в землю. Закачка в землю возможна, но требует некоторых дополнительных вложений. В бедных странах и правительства, и нефтяные компании часто не желают делать такие инвестиции. При сгорании метана образуется в два раза больше воды, чем углекислого газа. в то время как уголь в основном превращается в углекислый газ. Кроме того, природный газ практически не производит сажи или золы. Легче, чем уголь или нефть, избавиться от примесей, таких как сера, с помощью процесса Клауса. Природный газ используется в качестве источника энергии для приготовления пищи и отопления. В Нидерландах природный газ полностью вытеснил городской газ и уголь с 1960-х годов. Он также широко используется для электростанций и централизованного теплоснабжения. Электроэнергия, произведенная с использованием природного газа, составляет наибольшую долю электроэнергии, произведенной в Нидерландах, в 2015 г. 41,7% или 45,9 ТВтч.Природный газ используется в качестве сырья в различных химических производственных процессах. Например, природный газ используется для производства аммиака, который, в свою очередь, является сырьем для удобрений. В сжатом виде (CNG) природный газ используется в качестве альтернативного, относительно чистого топлива для легковых автомобилей, коммерческого транспорта и автобусов, а в жидком виде (LNG) – для грузовых автомобилей. Это имеет большое значение для качества воздуха, особенно в населенных пунктах, поскольку при сгорании природного газа образуется мало или совсем не образуются частицы сажи и других твердых частиц. В 2013 году безопасность этого топлива была поставлена ​​под сомнение после пожара в городском автобусе, в котором выброшенный через предохранительный клапан газ вызвал пламя высотой более десяти метров. потому что при сгорании природного газа образуется мало или совсем не образуются частицы сажи и других твердых частиц. В 2013 году безопасность этого топлива была поставлена ​​под сомнение после пожара в городском автобусе, в котором выброшенный через предохранительный клапан газ вызвал пламя высотой более десяти метров. потому что при сгорании природного газа образуется мало или совсем не образуются частицы сажи и других твердых частиц. В 2013 году безопасность этого топлива была поставлена ​​под сомнение после пожара в городском автобусе, в котором выброшенный через предохранительный клапан газ вызвал пламя высотой более десяти метров.

Расход газа и затраты

Европа

Общее потребление природного газа в европейских странах-членах ОЭСР – в 2016 г.: 501 млрд куб. м (2011 г.: 516). Считается, что наибольшее потребление газа в странах-членах ОЭСР приходится на Великобританию; в 2010 году это составило 98 миллиардов кубометров. Сразу за этим будет Германия с потреблением 97 миллиардов кубометров в 2010 году.

импорт

Общая внутренняя добыча природного газа в европейских странах ОЭСР в 2016 году составила около 245 миллиардов м³ (в 2011 году: 271 миллиард кубометров). Таким образом, при потреблении 501 млрд кубометров (см. выше) чистый импорт в этом году составил 256 млрд кубометров Наиболее важными странами, не входящими в ОЭСР, которые поставляют газ в европейские страны ОЭСР в 2011 году, были: бывший Советский Союз (т.е. особенно Россия, см. также Газпром): 134 млрд м³ Алжир: 49 млрд м³ Катар: 41 млрд м³.

Нидерланды

В 2020 году в Нидерландах было использовано около 42 млрд м³ природного газа. Примерно четверть этого (11,6 миллиарда) приходится на промышленность; четверть для энергоснабжения (в основном электростанции) и четверть для домашних хозяйств. Сельскохозяйственный сектор использовал 4 млрд м³, а здравоохранение, образование и правительство вместе — 1 млрд. Среднее голландское домохозяйство в 2021 году потребляло примерно 1192 м³ газа в год. Потребление газа снижается за счет улучшения теплоизоляции домов и увеличения доли высокоэффективных котлов в домохозяйствах. Среднее потребление в 1996 году все еще составляло около 2100 м³. Теплые зимы, похоже, тоже играют в этом свою роль. Хотя 83% домохозяйств готовят на газе, на приготовление пищи уходит всего 3% потребляемого газа. На горячее водоснабжение приходится 19% потребления, на отопление 78% (2001 г.).

Расходы

Для населения кубометр газа в 2019 году стоил в среднем 76 центов. В 2022 году она выросла до 2,24 евро за м3 из-за различных политических и экономических событий. Сюда входят дополнительные расходы, такие как транспортные расходы, налог на энергию (REB) и постоянные платежи (фиксированная сумма, которая должна быть уплачена за подключение к газу). Если ежемесячные расходы при среднем потреблении в 2019 году по-прежнему составляли около 80 евро, то в 2022 году они составят около 210 евро. В большинстве случаев стоимость газа составляет большую часть счета за электроэнергию. В таблице ниже показано изменение средней цены на газ для домохозяйств в регионе 3 с 2003 года. Крупные потребители газа платят гораздо меньше. Измеряется в гигаджоуле, обычной единице в бизнес-контексте.

Будущее

Правительство Нидерландов выбрало следующие меры: В принципе, в новых жилых районах не будет строиться новая газовая инфраструктура. В Закон о газе были внесены соответствующие поправки. Обязательство по подключению газа в Законе о газе изменено на более широкое право подключения к энергетической инфраструктуре для отопления.К 2050 году правительство хочет отменить подключение к газу для всех домов («от газа отдельно»). Ассоциация домовладельцев задает вопросы о затратах, альтернативах и комфорте. По оценкам VEH, затраты на отключение и переоборудование могут составлять десятки тысяч евро на дом. Сделать средний дом энергонейтральным уже может стоить 50 000 евро, и это зависит от исходной ситуации, размера дома и выбора технологий и оборудования.

аромат

Чистый природный газ (очищенный от сероводорода) не имеет запаха. Чтобы обеспечить быстрое обнаружение утечки газа, добавляется отдушка. В Нидерландах для этого используется 18 мг/м тетрагидротиофена (ТГТ). Трет-бутилмеркаптан используется в некоторых частях Германии, Австрии и Великобритании. В Бельгии используются оба вещества, каждое из которых имеет свой тип одоранта в зависимости от сети распределения природного газа. Также используются другие тиолы и диметилсульфид. Важно, чтобы люди почувствовали запах газа еще до того, как смесь воздуха и природного газа станет взрывоопасной. Таким образом, люди своевременно предупреждены и могут принять необходимые меры. Запах будет заметен примерно от 1% природного газа в воздухе. Защита от нехватки газа также используется для защиты газоснабжения.

Метан от биоферментации

Процесс образования метана не должен занимать столетия, как в случае с нефтью и углем. Всякий раз, когда органические вещества разлагаются анаэробно, образуется метан, а также такие газы, как двуокись углерода и сероводород. Этот естественный процесс происходит только при отсутствии кислорода, в противном случае приоритет имеет процесс компостирования. В принципе, при компостировании не образуется газообразный метан. В природе этот процесс происходит, в том числе, ниже уровня воды болот. Другой формой этого процесса является биоферментация, при которой образуется биогаз, который затем используется для выработки электроэнергии. Кроме того, качество биогаза можно повысить до качества природного газа и подать в газовую сеть.

Природный газ неорганического происхождения?

Команда Университета Индианы под руководством Генри Скотта поместила кальцит (CaCO3), оксид железа (FeO) и воду (H2O) в лабораторию под высоким давлением от 5 до 11 гигапаскалей. При этом эти вещества нагревались с помощью лазера. Таким образом имитировались условия, которые должны сложиться на глубине 10 километров в земной коре. В ходе эксперимента образовался метан (СН4). Это вызвало дискуссию о возможном неорганическом происхождении природного газа. Метан также находится на Титане, спутнике Сатурна, и на планете Марс.

Выбросы СО2

При сгорании 1 м³ (1 бар, 0 °C) природного газа выделяется примерно 1,8 кг CO2, это касается только того CO2, который присутствует в самом природном газе и выделяется при сгорании. Однако это лишь часть общего количества выбросов CO2, вызванных природным газом как продуктом. В соответствии с методом «от скважины до колеса» весь СО2, возникающий при обнаружении, производстве, очистке, транспортировке, повышении давления и хранении природного газа, также относится к выбросам СО2 природного газа. Это может составлять около 20% от общего объема выбросов, что доводит выбросы до 2,2 кг CO2 на м³ природного газа. Биотопливо оценивается аналогичным образом. Более того, природный газ/метан сам по себе является гораздо более мощным парниковым газом, чем CO2, если он выбрасывается в атмосферу несгоревшим. Под воздействием солнечного света и образующихся радикалов ОН метан в атмосфере со временем окисляется, т.е. превращается в СО2. Среднее время жизни метана в атмосфере составляет около 12 лет.

распределение

Fluvius (слияние Eandis и Infrax) (Фландрия) Nederlandse Gasunie (Нидерланды)

Также см

Gasprijs Aardgasbaten Немецкая ассоциация газа и воды

Внешняя ссылка

Международная карта химической безопасности от Aardgas

Original article in Dutch language