Природный газ - это полезное ископаемое. Газ, так же как нефть и уголь, образовался в земных недрах из органических веществ животного происхождения (то есть отложений давно живших организмов) под действием высоких давлений и температур.
Живые организмы, погибшие и опустившиеся на морское дно, попадали в такие условия, где они не могли ни распадаться в результате окисления (ведь на морском дне нет воздуха и кислорода), ни уничтожаться микробами (их там просто не было). Отложения этих организмов образовали илистые осадки. В результате геологических движений эти осадки проникли на большие глубины. Там под влиянием давления и высокой температуры в течение миллионов лет проходил процесс, при котором содержащийся в осадках углерод перешел в соединения, называемые углеводородами. Свое название они получили потому, что их молекулы состоят из углерода и водорода. Углеводороды с большими молекулами (высокомолекулярные) - это жидкие вещества, из них образовалась нефть. А низкомолекулярные углеводороды (у которых маленькие молекулы) - это газы. Они-то и образовали природный газ. Но только газ образовался под воздействием более высоких температур и давлений, чем нефть.
Вот почему в месторождениях нефти всегда имеется и природный газ.
Со временем эти отложения ушли глубоко вниз - их покрыли слои осадочных пород.
Природный газ - это не однородная субстанция. Он состоит из смеси газов. Основную часть природного газа (98%) составляет газ метан. Кроме метана, в состав природного газа входят этан, пропан, бутан, а также немного неуглеводородных веществ - водорода, азота, углекислого газа, сероводорода.
Природный газ находится в земле на глубине от 1 до нескольких километров. В земных недрах газ находится в микроскопических пустотах - порах. Поры соединены между собой микроскопическими каналами -- трещинами. По этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением.
Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Газ выходит из недр через скважины наружу из-за того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой добычи газа с глубин является разность давлений в пласте и системе сбора.
На сегодняшний день природный газ является наиболее важным первичным источником энергии. Все газообразные, в большинстве своем неочищенные углеводородные соединения, которые добываются из недр земли и являются горючими, называются природным газом. Они не имеют запаха и содержат множество примесей.
В топливно-энергетических ресурсах мира природный газ оценивается в 630 млрд. м3 тут, что составляет 4,9% от общей суммы топливных ресурсов, а возможное извлекаемое количество его определяется в 500 млрд. м3 тут, т. е. Около 80% от прогнозных ресурсов. Известно, что доля природного газа в общемировом энергетическом балансе с 1900 г. возрастала медленными темпами и в мировом потреблении различных видов топлива в начале текущего столетия оценивалось в 0,9%.
Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан третий по распространенности газ вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удаленных от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительно количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.
Огромные залежи природного газа сосредоточены в осадочной оболочке земной коры. Согласно теории биогенного происхождения нефти они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется при больших температурах и давлениях чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.
Огромными запасами природного газа обладает Россия (Уренгойское месторождение), США, Канада. Из других европейских стран стоит отметить Норвегию, но её запасы невелики. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение)
Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землей, так и на незначительном углублении под морским дном.
Природный газ - это лучший вид чистого и удобного топлива.
На нем можно готовить, им можно отапливать дома. На нем можно готовить, им можно отапливать дома. Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения.
Запасы природного газа на нашей планете очень велики. Он является источником сырья для химической промышленности. Помимо природного газа существует искусственный газ. Впервые он был получен в лабораторных условиях в конце XVIII века. Искусственным газом сначала освещались улицы и помещения, поэтому его и назвали “светильным газом”. Помимо названных газов существуют также попутные нефтяные газы. По своему происхождению тоже является природным газом. Особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью - он растворен в ней и находится над нефтью, образовывая газовую “шапку”. При извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого давления отделяется от нее.
В настоящее время основным видом транспорта является трубопровод. Газ под давлением 75 атмосфер движется по трубам диаметром до 1,4 метра. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа. Поэтому через определенные промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостояще, но тем не менее -- это наиболее дешёвый способ транспортировки газа и нефти.
Кроме трубопроводного транспорта используют специальные танкеры -- газовозы. Это специальные корабли, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии при определенных термобарических условиях. Таким образом, для транспортировки газа этим способом необходимо протянуть газопровод до берега моря, построить на берегу сжижающий газ завод, порт для танкеров, и сами танкеры. Такой вид транспорта считается экономически обоснованным при отдаленности потребителя сжиженного газа более 3000 км.
В 2004 международные поставки газа по трубопроводам составили 502 млрд. м 3 , сжиженного газа - 178 млрд. м 3 .
Также есть и другие проекты транспортировки газа, например с помощью дирижаблей, или в газогидратном состоянии, но эти проекты не нашли широкого применения в силу различных причин.
Основной составной частью природного газа является метан (CH4). Кроме метана в состав природного газа входят его ближайшие гомологи: этан, пропан, бутан. Содержание метана в природном газе обратно пропорционально общей молекулярной массе углеводорода. Различный состав имеет природный газ различных месторождений. Средний его состав следующий: метан-80,97% , этан-
0,5-0,4 , пропан-0,2-1,5% , бутан-0,1-1% , пентан 0-1% . На другие газы приходится от 2% до 13% объема.
Метан (CH 4) состовляет -- до 98 %. также могут входить более тяжёлыеуглеводороды:
- - этан (C 2 H 6),
- - пропан (C 3 H 8),
- - бутан (C 4 H 10)
- - гомологи метана, а также другие неуглеводородные вещества:
- - водород (H 2),
- - сероводород (H 2 S),
- - диоксид углерода (СО 2),
- - азот (N 2),
- - гелий (Не).
Природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество меркаптанов, имеющих сильный неприятный запах.
Физические свойства Плотность: с = 0,7 кг/м? (сухой газообразный) либо 400 кг/м? (жидкий). Температура возгорания: t = 650 °C. Теплота сгорания: 16 - 35 МДж/м? (для газообразного). Октановое число при использовании на двигателях сгорания: 120 - 130.
Экономика газового моторного топлива есть следствие затрат на его производство. Особо важно, что всеми положительными качествами обладает газ, извлекаемый из недр, без всякой последующей переработки. Это в конечном итоге гарантирует его более низкую стоимость по сравнению с продуктами переработки нефти, независимо от особенностей законодательства. Несмотря на это в целях стимулирования производства этого топлива Правительством установлены предельные значения его продажной цены, которая не должна превышать 50% от местной цены бензина А-76. Тем не менее практика показывает, что в случаях, когда потребность в газовом топливе существенно возрастает, продажная цена может быть значительно ниже установленного предела. Это важно для потребителей, поскольку другие случаи возможного снижения цены на моторное топливо практически отсутствуют.
Энергетика природного газа определяется метаном, который составляет в зависимости от месторождения 85 - 99% общений массы газа. Физико-химические свойства метана существенно отличаются от других углеводородов, из которых состоят наиболее распространенные моторные топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и др.). Молекула метана самая «короткая» из всех известных углеводородов, содержит 1 атом углерода и 4 атома водорода, которые соединены друг с другом не только благодаря обычным внутримолекулярным силам, но и с помощью специфической водородной связи. Это делает метан одним из самых стойких природных соединений и тем самым придает качества, особо ценные при использовании газа, как моторного топлива.
Теплота сгорания метана составляет 49,4 МДж/кг. У автомобильного бензина этот показатель равен 45,2 МДж/кг, что на 9% меньше. По сравнению с авиационным керосином преимущества метана еще выше - 11%. Это дает перспективу применения метана в качестве авиационного моторного топлива, поскольку весовые показатели в этом виде транспорта являются решающими.
Топливная экономичность газового двигателя - наиболее важный показатель автомобильного мотора - определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси.
Октановое число является показателем детонационной стойкости топлива, которая ограничивает возможность применения топлива в мощных и экономичных двигателях с высокой степенью сжатия. В современной технике октановое число является главным показателем сортности топлива: чем оно выше, тем качественнее и дороже топливо. Благодаря высокой стойкости молекулы метана природный газ имеет наиболее высокое значение октанового числа из всех углеводородных топлив от 105 до 120 единиц, то есть имеет детонационную стойкость выше, чем у эталона этого показателя - изооктана. Наиболее распространенные в России бензины имеют октановые числа: 80-АИ, АИ-92, АИ-95 и АИ-98. Это качество позволяет применять природный газ не только для всех видов находящихся в эксплуатации двигателей с искровым зажиганием, но и форсировать эти двигатели по степени сжатия, улучшая мощностные и экономические показатели.
Из теории следует и практикой подтверждено, что удельные расходы топлива двигателем тем меньше, чем беднее топливовоздушная смесь, на которой работает двигатель, то есть чем меньше топлива приходится на 1 кг воздуха, поступающего в двигатель. Однако очень бедные смеси, где топлива слишком мало просто не воспламеняются от искры. Это и ставит предел повышению топливной экономичности. В смесях бензина с воздухом предельное содержание топлива в 1 кг воздуха, при котором воспламенение, возможно, составляет 54 г. В предельно бедной метановоздушной смеси это содержание составляет только 40 г. Поэтому на режимах, когда от двигателя не требуется развивать максимальную мощность (городское движение) автомобиль, работающий на природном газе значительно экономичнее, чем бензиновый. Специально поставленные ВНИИГАЗом опыты показали, что расход топлива на 100 км при движении автомобиля ЗИЛ 130, работающего на газе, со скоростями в пределах от 25 до 50 км/час в 2 раза меньше чем у того же автомобиля в тех же условиях, работающего на бензине.
Износостойкость газового двигателя вплотную связана с взаимодействием топлива и моторного масла. Одним из неприятных явлений в бензиновых двигателях является смывание бензином масляной пленки с внутренней поверхности цилиндров двигателя при холодном запуске, когда топливо поступает в цилиндры не испарившись. В этом же случае бензин в жидком виде попадает в масло, растворяется в нем и разжижает его, ухудшая смазочные свойства. Оба эффекта ускоряют износ двигателя. Природный газ независимо от температуры двигателя всегда остается в газовой фазе, что полностью исключает отмеченные факторы. Именно поэтому долговечность двигателя при работе оказывается в 1,4 - 1,6 раза выше, чем у бензинового.
Экологическая безопасность газовых двигателей в начале 21 века стала главным фактором, делающим преимущества газового моторного топлива неоспоримыми. Эта безопасность определяется тремя факторами:
- - сокращение расхода быстро истощающихся ресурсов;
- - значительно меньшими выбросами в воздух загрязняющих веществ двигателями, работающими на газе, чем использующими нефтяные топлива;
- - снижением выброса тепличных газов.
Природные ресурсы метана на порядок превышают запасы нефти. При этом в случае применения природного газа в качестве моторного топлива практически все добытое из недр может быть использовано по квалифицированному назначению. Нефтяные же топлива получаются после переработки, при этом доля светлых нефтепродуктов далека от 100%. То есть применение нефтяного топлива требует большего истощения природных ресурсов, чем потребляется топлива. Расчеты показывают, что в случае перевода транспортных средств на газовое топливо, топливная безопасность человечества составит не меньше 200 лет. В то время, как ресурсы нефти могут истощиться за 30 - 50 лет, то есть за очень короткий срок для перестройки энерго-ресурсной политики.
Снижение выброса загрязняющих веществ в атмосферу при применении газового топлива определяется теми же свойствами природного газа, что обеспечивают высокую топливную экономичность двигателей. Бензиновые двигатели в силу высокого значения предела обеднения (54 г топлива на 1 кг воздуха) вынужденно регулируются на богатые смеси, что приводит к недостатку кислорода в смеси и неполному сгоранию топлива. В результате в выхлопе такого двигателя может содержаться значительное количество угарного газа (СО), который всегда образуется при недостатке кислорода. В случае же, когда кислорода достаточно, в двигателе при сгорании развивается высокая температура (более 1800о С), при которой происходит окисление азота воздуха избыточным кислородом с образованием окислов азота, токсичность которых в 41 раз превосходит токсичность СО - боевого отравляющего вещества. Кроме этих компонентов, в выхлопе бензиновых двигателей содержаться углеводороды и продукты их неполного окисления, которые образуются в пристеночном слое камеры сгорания, где охлаждаемые водой стенки не позволяют жидкому топливу испариться за короткое время рабочего цикла двигателя и ограничивают доступ кислорода к топливу. В случае применения газового топлива все указанные факторы действуют значительно слабее, в основном вследствие более бедных смесей. Продукты неполного сгорания практически не образуются, так как всегда есть избыток кислорода. Окислы азота образуются в меньшем количестве, так как при бедных смесях температура сгорания значительно ниже. Пристеночный слой камеры сгорания содержит меньше топлива при бедных газовоздушных смесях, чем при более богатых бензино воздушных. Таким образом, при правильно отрегулированном газовом двигателе выбросы в атмосферу угарного газ оказываются в 5-10 раз меньше, чем у бензинового, окислов азота в 1,5 - 2,0 раза меньше и углеводородов в 2 -3 раза меньше. Это позволяет соблюдать перспективные нормы токсичности автомобилей («Евро-2» и возможно и «Евро-3») при надлежащей отработке двигателей.
Тепличный газ - двуокись углерода - образуется при сгорании углерода, входящего в состав топлива. Содержание углерода в составе метана 75% по весу, в составе бензина 85%. Поэтому при полном сгорании метана образуется двуокиси углерода (СО2) на 13% меньше, чем бензина. То есть применение природного газа в качестве автомобильного топлива вместо бензина приведет и к снижению выделения парниковых газов, что в последнее время становится одной из главных экологических проблем Земли.
Газовые залежи по особенностям их строения разделяются на две группы: пластовые и массивные. В пластовых залежах скопления газа приурочены к определённым пластам-коллекторам. Массивные залежи не подчиняются в своей локализации определённым пластам. Наиболее распространены среди пластовых сводовые залежи, сохраняемые мощной глинистой или галогенной покрышкой. Подземными природными резервуарами для 85% общего числа газовых и газоконденсатных залежей служат песчаные, песчано-алевритовые и алевритовые породы, нередко переслоённые глинами; в остальных 15% случаев коллекторами газа являются карбонатные породы. Серия залежей, подчинённых единой геологической структуре, составляет отдельные месторождения. Структуры месторождений различны для складчатых и платформенных условий. В складчатых районах выделяются две группы структур, связанные с антиклиналями и моноклиналями. В платформенных районах намечаются 4 группы структур: куполовидных и брахиантиклинальных поднятий, эрозионных и рифовых массивов, моноклиналей, синклинальных прогибов. Все газовые и газонефтяные месторождения приурочены к тому или иному газонефтеносному осадочному (осадочно-породному) бассейну, представляющему собой автономные области крупного и длительного погружения в современной структуре земной коры. Среди них различают 4 группы: приуроченные к внутриплатформенным прогибам (например, Мичиганский и Иллинойсский бассейн Сев. Америки, Волго-Уральская обл. СССР); приуроченные к прогнутым краевым частям платформ (например, Зап.-Сибирский в СССР); контролируемые впадинами возрожденных гор (бассейны Скалистых гор в США, бассейны Ферганской и Таджикской впадин в СССР); связанные с предгорными и внутренними впадинами молодых альпийских горных сооружений (Калифорнийский бассейн в сша, сахалинский бассейн в СССР). Всё больше открывается газовых залежей в зоне шельфа и в мелководных бассейнах (например, в Северном море крупные газовые месторождения -- Уэст-Сол, Хьюит, Леман-Банк).
Природный газ ныне широко используется в качестве топлива и сырья для химической промышленности. Как источник энергии природный газ является одним из главных на Земле, уступая лишь нефти. Это связанно с преимуществами природного газа над другими видами топлива. Теплота сгорания очень высока, его подачу в печь легко регулировать, он не оставляет золы и является самым экологически чистым топливом, вот почему сейчас природный газ как источник энергии используется чаще чем каменный уголь, хоть и имеет меньший КПД.
Также немало важна роль природного газа как сырья химической промышленности. Именно использование природного газа помогло синтезировать многие химические вещества, несуществующие в природе (например, полиэтилен).
Давным-давно жители Ирака и Индии были убеждены, что когда из расщелин среди скал поднимаются ввысь языки пламени, то происходит это по велению бога огня. Поэтому этот огонь считается здесь священным.
А жители США до недавних пор ничего не знали ни о газе, ни о его свойствах. Очень часто природный газ сам по себе, без каких бы то ни было буровых работ, просачивался на поверхность земли сквозь расщелины в скалах, образуя естественные скважины этого природного сырья. Только в 19 веке в ходе бурения скважин был обнаружен природный газ. С 1872 года он стал использоваться в промышленных целях. Тогда же началось строительство газопроводов. Природный газ состоит из легковоспламеняющихся газов, главным образом из метана. Иногда природный газ добывается в чистом виде. Иногда он поднимается на поверхность вместе с нефтью. В случае, если газ выходит с нефтью, его необходимо очистить. Если же газ выходит отдельно, то нет никакой необходимости в его обработке. Любое месторождение нефти - это, по сути дела, и месторождение природного газа. Обычно газ скапливается среди пористой горной породы, покрытой глинистым сланцем, который не выпускает его наружу, но и не пропускает его внутрь. Газ может располагаться под камнями, как раз над нефтяным месторождением. В этом случае во время буровых работ происходит утечка газа. Но в деле освоения месторождений нефти и газа не обошлось и без досадных оплошностей. Так в течение 1-го года в районе штата Оклахома ежедневно добывали нефть на сумму в 25 тыс. $, но при этом каждый день в воздух утекало на 75 тыс. $ природного газа!
Хранение газа: метан природный газ моторное топливо
В связи с резко выросшей в последние годы добычи и использования газа комплексное решение вопросов оптимизации и повышения надежности дальнего газоснабжения стало задачей большой народнохозяйственной важности.
Известно, что система потребителей природного газа использует его неравномерно в связи с сезонным изменением потребности в топливе. Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания вблизи крупных городов газохранилищ большой емкости. Сооружение таких хранилищ - газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание, на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и трудно осуществимо по технико-экономическим условием. Наиболее экономический способ хранения газа - это подземный. В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения, или водоносные пласты. Рассмотрим особенности подземных хранилищ газа, сооружаемым в водоносных песчаных пластах. Емкостью для газа служит водоносный песчаный пласт, залегающий на глубине 890-910 м между плотными глинами девонского возраста. В этот пласт пробуренные скважины закачивается газ, поступающий по магистральным газопроводам из газодобывающих районов страны. Избыточное давление нагнетаемого газа создаваемое с помощью соответствующих компрессорных установок на поверхности в пределах водоносного пласта, образует своеобразную газовую залежь, подпираемую по периферии пластовой водой. В этом сущность процесса подземного хранения. Преимущества подземного хранения газа обуславливаются низкими капитальными и эксплуатационными затратами, повышением безопасности хранения, меньшей площадью и независимостью от атмосферных воздействий.
Еще три века назад слова “газ” не существовало, но из истории развития человечества известно, что природный горючий газ был известен с древнейших времен, но использование его не имело широкого распространения. В местах выхода его на поверхность земли он иногда загорался, и такой факел существовал долгое время. Эти факелы называли вечным огнем. XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличии от твердых и жидких тел способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств. С тех пор слово “газ” во все основные языки мира.
Среди известного комплекса естественных полезных ископаемых, относящихся к топливно-энергетической группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве странны, занимают природные горючие газы.
В своих записках о путешествиях Марко Поло упоминает о том, что природные газы использовались для освещения и отопления в некоторых районах Китая. Путешественник Кемпфер в своих отчетах о посещении Апшерона в 1682-1686 гг. писал, что жители полуострова широко применяют горючие газы для приготовления пищи и обжига известняков. В ряде других литературных источниках неоднократно упоминаются “вечные огни” в Сураханах (на Апшеронском полуострове), существовавшие еще в начале XX в. и привлекавшие большое внимание исследователей.
В топливном балансе дореволюционной России, как известно, ведущее место занимал каменный уголь; природный газ, несмотря на наличие его интенсивных проявлений на поверхности в ряде районов страны, совсем не использовался. Применять природный газ для топлива начали лишь после Великой Октябрьской революции. В дореволюционной России газовой промышленности не придавалось серьезного значения, хотя некоторые промышленные фирмы при эксплуатации нефтяных скважин на Апшеронском полуострове, добываемый вместе с нефтью, так называемый попутный газ, использовали на промысловых установках. После национализации нефтяной промышленности сразу же был поставлен вопрос об использовании газа, извлекаемого вместе с нефтью. В годы Великой Отечественной войны в Саратовской, а затем и в Куйбышевской областях, были открыты месторождения природного газа, добыча и использование которого положили начало не только добывающей отрасли промышленности, но и газовой индустрии. К этому периоду (1942-1946) относится сооружение газопроводов от открытых месторождений газа до Москвы. Послевоенный период в развитии газодобывающей отрасли характеризуется открытием ряда газоносных районов и областей. На Северном Кавказе, в пределах Ставропольского края, были открыты крупные газовые месторождения - Сенгилеевское, Северо-Ставропольское и др., которые определили тот край, как газоносный с наличием промышленных запасов газа. В течение длительного периода газовая промышленность развивалась совместно с нефтяной, и залежи газа открывались в процессе разведки нефтяных месторождений. В предвоенные годы природный газ добывали в незначительных объемах в Дагестане, в западных районах Украины. В послевоенный период в течение ряда лет уровень добычи газа несколько увеличился, но в народном хозяйстве использовался в незначительных объемах.
Потенциальные газовые ресурсы впервые были оценены по состоянию на начало 1958 года в размере 20,4 трлн. м3. Вторая официальна оценка газоносных возможностей недр нашей страны была произведена по состоянию геолого-геофизической изученности перспективной территории в 1962 г,
потенциальная газоносность недр нашей страны на это время была оценена в 60 трлн. м3. Последняя оценка перспективной газоносности отдельных территорий дана по состоянию на начало 1975 г.
Ниже приведены показатели использования природного газа разными потребителями (млн. м3/ год):
Добыча в Соединенных Штатах по итогам 2009 года выросла до 519 млрд. кубометров, тем самым опередим Российскою Федерацию с её 462 млрд. кубометров.
Борьба с потерями нефти, нефтепродуктов и природных газов является важнейшим мероприятием по оздоровлению природы. Очистка отходов производства с утилизацией управляемых веществ - наиболее перспективный путь охраны окружающей среды.
В настоящее широко используются механические очистительные установки и сооружения - нефтеловушки, песколовки, пруды-испарители, пруды для отстоя, кварцевые фильтры, деэмульгаторы и другие устройства. Но наиболее эффективным методом очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов является биохимическим. Суть этого процесса заключается в том, что сточные воды, миновав сложную сеть отстойников, попадают в бассейны - аэротенки биологической очистки. Миллиарды микроорганизмов нескольких десятков видов обитающих в аэротенках, поедают органические соединения, а не органические расщепляют на более простые, выводят в осадки. После очистки вода насыщается кислородом. Такие очистные сооружения, оборудованные сложным комплексом сложным комплексом различных установок, обеспечивают глубокую очистку промышленных стоков, возвращая в реки практически чистую воду, ничем не угрожающую живым организмам.
Особую важность в охране природы приобретает рекультивация земель после проведения на них геолого-съемочных и геофизических работ, бурения всех видов скважин, особенно глубоких. Благодаря своевременной рекультивации земель прекращается загрязнение воздуха и вод, усыхание и гибель растительности, снижение урожайности сельскохозяйственных культур, улучшается микроклимат и санитарно-гигиенические условия.
Литература
- 1. Н.И. Буянов «Нефть и газ в народном хозяйстве».
- 2. А.Л. Козлов и В.А. Нуршанов «Природное топливо планеты».
- 3. Бека К. и Высоцкий И. «Геология нефти и газа».
- 4. «Газовые и газоконденсатные месторождения», под ред. В.Г. Васильева и И. П. Жабрева. М.: Недра, 1975.
Многих интересует вопрос - какие преимущества природного газа перед другими видами топлива? Вообще, природный газ - это распространенное полезное ископаемое, активно применяемое человеком в качестве топлива для электростанций, котельных, предприятий и автотранспорта, а также для бытовых нужд. Другое направление его использования - получение синтетических полимеров. Чем природный газ лучше нефтепродуктов, знают практически все. Газ считается экологически чистым видом топлива, поэтому во многих густонаселенных районах его используют в приоритетном порядке.
Основные преимущества и недостатки газа при использовании
Газ является наиболее чистым среди всех распространенных видов При одном и том же количестве выделенного тепла сжигание газа дает в 3 раза меньше СО 2 , чем при сжигании угля. Все остальные загрязнители также выделяются в гораздо меньшем количестве.
Основным недостатком газа является повышенная взрывоопасность. Периодические ЧП на угольных шахтах связаны именно со взрывами выделяющегося из угольных пластов газа. Добыча, транспортировка и использование природного газа часто сопряжены с выделением в атмосферу метана. В то же время сжигание газа практически не дает сажи и аэрозолей.
На теплоэлектростанциях преимущества использования газа заключаются в возможности большей маневренности и регулировании производства энергии в зависимости от нужд потребителя. При этом почти не образуется твердых отходов, а потому не стоит проблема с их утилизацией, как при сжигании угля.
Преимущества природного газа перед другими видами топлив
Использование газа в качестве топлива для автомобилей имеет свои плюсы и минусы.
- Главное преимущества газового моторного топлива - это низкий уровень выбросов вредных веществ (или отсутствие такового). Это касается не только безвредного для здоровья, но вредного для климата углекислого газа, но и оксидов азота, сажи, угарного газа, свинца и других токсичных соединений. Хотя большинство российских автовладельцев не считают главным. А зря. Ведь здоровье - это самое главное.
- Некоторые финансовые преимущества. Правда, сама установка газового оборудования стоит не дешево, но эти затраты окупятся через 10 или 20 тысяч километров езды. Газовых заправок зачастую тоже достаточно.
- Возможность комбинированного использования топлива. При заполнении бензинового и газового бака одновременно можно увеличить запас хода автомашины от 350 до 500 км. Это уменьшит зависимость от промежуточных автозаправок, где возможно низкое качество жидкого топлива. Также использование газа уменьшает расход машинного масла и износ деталей.
- Более долгий срок службы авто. Равномерное сгорание газа и малое выделение продуктов его горения снижают нагрузку на двигатель и другие части авто, что делает их более долговечными.
Минусы использования газового топлива
Помимо преимуществ природного газа перед другими видами топлива, имеются у него и недостатки:
- Некоторые сложности с заправкой автомобиля. Газовая заправка проходит несколько сложнее и дольше, чем заправка жидкими видами топлива. Плюс к этому, количество газовых заправок не столь велико, как бензиновых. Могут возникнуть также сложности с ремонтом газового оборудования (по причине нехватки специалистов).
- Уменьшение возможностей двигателя. При использовании газа мощность двигателя падает на 10-15 процентов, а скорость движения - примерно на 5 %.
- Дополнительный вес. После установки газобаллонного оборудования общий вес авто увеличивается примерно на 60 кг, а объем багажника уменьшается.
- Риск утечек. Газ более прихотлив, чем бензин, и требует к себе повышенного внимания. Важно, чтобы газовый баллон был хорошо закреплен. Если в салоне, багажнике или капоте появился запах газа, то необходимо обратиться в сервисный центр. Не рекомендуется заправка автомобиля газом, предназначенным для бытовых нужд. Также необходим контроль за давлением в баллоне и следование рекомендациям специалистов.
- Чувствительность к температуре. При температуре ниже - 10 возможны проблемы с запуском двигателя, а при слишком высокой температуре возникает риск разгерметизации.
В целом же, установка газового оборудования целесообразна при большой дальности поездок и наличии достаточного числа газозаправок в регионе.
Заключение
Таким образом, преимущества природного газа перед другими видами топлива очевидны. Однако при использовании его в двигателях внутреннего сгорания большое значение имеют и недостатки. Преимущества природного газа как топлива в основном связаны с экологией.
Наверное, сколько в мире наук, столько и взглядов на развитие человека. Одни оценивают, за сколько миллионов лет амеба превратилась в Homo sapiens. Другие - как быстро от примитивных орудий труда человек перешел с самой современной технике. Мы же попробуем оценить, насколько людям удалость эволюционировать в плане топлива.
Дрова
Пещера, костер и люди в звериных шкурах вокруг - знакомая со школьных лет картинка. Так ли это было, оставим на совести ученых. Но вот то, что на протяжении многих веков дрова здорово выручали человека - это аксиома.
Ими отапливали дома, готовили пищу. Тусклые лучинки блекло освещали незамысловатые избушки бедняков, а в каменных дворцах вельмож мастера печных дел возводили массивные камины. То есть, дрова повсеместно выступали основным видом топлива, и альтернативы им не было.
Такая зависимость приводила к достаточно плачевным последствиям, результатом которых являлись «блуждающие» города. Один из наиболее ярких исторических примеров - Аддис-Абеба (столица Эфиопии). Его координаты постоянно менялись в зависимости от степени вырубки лесов. А массивы этих самых лесов катастрофически уменьшались…
Первой тревожной ласточкой стал топливный кризис в Англии (XIX век), по тем временам в разы опережавшей другие страны в развитии промышленности. Дровам нужна была замена, и она достаточно быстро нашлась.
Уголь
Этот материал не был открытием. То, что уголь горит, люди знали давно. Но его добычей всерьез никто не занимался. Да и использование угля доставляло определенные неудобства. Он не разгорался от спички, а для того, чтобы отапливать ним дома, требовались определенные навыки.
Но достаточно быстро люди научились пользоваться углем. И уже к 1910 году, в соответствии с мировой статистикой, топливный баланс уверенно пошатнулся в пользу угля. По сравнению с другими видами топлива, его доля составляла 65% (для сравнения, доля нефти - 3%, газа - 0%).
Но все же полностью уголь дрова заменить не смог. В местах, где лесов было вдоволь, люди продолжали, наряду с углем, пользоваться дровами.
Если бы человеку середины XIX века рассказали, что женщины будут готовить еду на газовой плите, а ночные города - освещаться яркими неоновыми огнями, он, в лучшем случае, счел бы рассказчика фантазером.
Но, тем не менее, газ уверенно шествовал по планете, стремительно охватывая самые большие города: Лондон, Париж, Нью-Йорк, Берлин, Петербург. Первые осветительные рожки работали благодаря выделяемому из угля газу. Но уже к середине XX столетия его все больше начал заменять природный газ, стремительно захватывая как области промышленности, так и сферу быта.
Нефть
Эта черная маслянистая жидкость вышла на арену практически одновременно с углем, и поначалу ее применение было поистине скудным. Но к 70-ым годам прошлого века добыча нефти настолько возросла, что оставила позади все остальные виды топлива.
Так, статистические данные этого периода говорили, что на первом месте топливного баланса была нефть (35% от общей добычи топлива), на втором - уголь (30%), затем газ (20%) и дрова - (10%). На долю других топливных носителей (электростанции и атомная энергия) оставалось всего лишь 5% от общего баланса.
В наши дни динамика добычи газа и нефти продолжает неуклонно расти, постепенно вытесняя все остальные виды топлива. И дело даже не в том, что дрова или уголь хуже горят. Просто современный человек чрезвычайно ценит комфорт. И, эволюционируя, он неохотно береться за лопату, чтобы забрасывать в топку уголь.
Куда как удобней поставлять топливо в дома или на предприятия посредством насосов и трубопроводов, а готовить еду не в печи, а тем более, не на костре, а на современной газовой плите. А стремительное развитие транспорта, похоже, еще надолго сохранит эту тенденцию.
В пользу этого говорят и замеры параметров теплоотдачи. Так, при сгорании топлива выделяется:
- нефть - 46 тыс кДж
- 1м3 газа - 38 тыс. кДж
- 1 кг угля - 29 тыс. кДж.
Как видим, наиболее целесообразными в плане использования являются газ и нефть. А эволюция человека через призму топлива достигла очередной, очень значимой ступеньки, которая ставит добычу и использование нефти на лидирующие позиции.
Эксперты говорят, что количество автомобилей, использующих в качестве топлива природный газ, к 2020 году достигнет 34,9 миллиона. Этот рост будет обусловлен низкой стоимостью природного газа на фоне постоянного роста цен на бензин и дизтопливо.
Стоимость природного газа составляет в среднем 41% от стоимости бензина. Однако газобаллонное оборудование для сжатого природного газа (СПГ) добавляет от 10 до 40% к стоимости автомобиля. Оборудование же для сжиженного природного газа добавляет от 60 до 80% к цене из-за более дорогих баллонов для хранения газа. Поэтому окупаемость ГБО составляет в настоящее время от 2,5 до 6 лет (в зависимости от автомобиля).
Другими факторами в пользу использования природного газа являются: тенденция к снижению стоимости автомобилей; уменьшение запасов нефти; ужесточение норм вредных выбросов; стремление развитых стран уменьшить зависимость от поставок нефти. Почти 95% легких коммерческих автомобилей сегодня работают на СПГ. Увеличивается количество грузовиков и автобусов, использующих этот вид топлива. Ожидается, что к 2020 году 9% парка будет работать на газе.
Азиатско-Тихоокеанский регион лидирует по продажам автомобилей на СПГ (1,2 миллионов экземпляров, как ожидается, будет продано в 2013 году). Среди стран лидируют Китай и Пакистан, их быстро догоняют Таиланд и Индия. Основными причинами являются доступность таких автомобилей и государственная поддержка.
Североамериканский рынок – самый быстрорастущий (17% за год). Продажи легковых автомобилей растут несколько медленнее (14%) из-за недостаточного предложения и не развитости заправочной инфраструктуры. Количество же грузовиков (22%) и автобусов (19%) на СПГ растет гораздо быстрее.
В Европе самыми крупными рынками являются Италия и Украина, однако темпы их роста самые низкие (3% и 4% соответственно) из-за насыщенности. Самым динамично развивающимся является рынок Германии (30% в год) и эксперты предсказывают увеличение продаж автомобилей на СПГ с 7331 штук в 2013 году до 46275 в 2020, во многом благодаря развитию заправочной инфраструктуры (ожидается свыше 1000 АГНКС к 2018 году).
Что касается развития рынка грузовиков, работающих на сжиженном природном газе (LNG), самым крупным является, опять же, Азиатско-Тихоокеанский регион. По прогнозам, ежегодный рост составит 25%, достигнув 11245 экземпляров. На втором месте – США, где, как ожидается, к 2020 году число грузовиков на LNG достигнет 4128 штук.
В январе 2013 года Европейская комиссия представила план развития альтернативных видов топлива с целью уменьшения зависимости от поставок нефти и снижения вредных выбросов. В нем утверждается, что ведущим альтернативным топливом в Европе в ближайшие годы будет природный газ. В настоящее время около одного миллиона автомобилей на континенте использует этот вид топливо, что составляет около 0,5% парка. План предусматривает увеличение этого количества в десять раз к 2020 году. В настоящее время развитие рынка транспортных средств, использующих природный газ, сдерживается их сравнительно высокой стоимостью, низким спросом и отсутствием заправочных станций.
Получается порочный круг. Сеть АГНКС не создается из-за малого количества автомобилей. Транспортные средства не продаются по конкурентоспособным ценам, потому что нет достаточного спроса. Потребители не покупают автомобили, потому что они дороги и нет достаточного количества заправок. Поэтому комиссия предлагает пакет обязательств индивидуально для каждой страны, входящей в Евросоюз по развитию заправочной инфраструктуры для экологически чистых видов топлива. Так, согласно этому плану, к 2020 году в Европе должна быть, как минимум, одна заправка для сжатого природного газа на каждые 150 километров.
Видимо, совсем не случайно титул «Зеленый двигатель года» в 2013 году был присужден двухцилиндровому мотору Fiat TwinAir Turbo, который в качестве топлива использует метан. Моторчик объемом всего лишь 0,9 литра развивает 80 л.с. и 140 Нм крутящего момента, расходуя 3,1 кг метана на 100 км и выбрасывая при этом 86 грамм СО 2 на каждый километр.
Природный газ представляет собой смесь газов, образовавшуюся в осадочной оболочке земной коры (на глубине от сотен метров до нескольких километров) в результате разложения в течение миллионов лет органических веществ без доступа кислорода. Природный газ также образуется в недрах земли при высоких температурах и давлениях. Он может находиться в газообразном состоянии в виде отдельных залежей; как газовая шапка нефтяных месторождений (попутный газ); в растворённом состоянии в нефти или воде; в виде газогидратов, находящихся под землей, на морском дне и под морским дном.
Природный газ также встречается в глинистых сланцевых породах, в угольных пластах и в плотных песчаниках. В экологическом отношении природный газ является одним из самых чистых видов органического топлива. Основную его часть составляет метан – от 80% до 97%. Остальные компоненты: этан, пропан, бутан и неуглеводородные вещества (водород, сероводород, углекислый газ, азот, гелий).
Сразу скажем, что для портала «АвтоВзгляд» знакомство с таким производством не стало экстраординарным событием – мы , в том числе и на зарубежных заводах . Так что сравнить есть с чем. Однако впечатления от посещения завода в Торжке оказались куда более запоминающимися, чем мы ожидали.
Так, например, здесь для приготовления используется установка последнего поколения, работающая по принципу «смешивание в потоке» (технология SМB). В смесительной установке данного типа происходит одновременная подача в трубу всех необходимых компонентов с определенной скоростью, что обеспечивает их смешение в нужной пропорции, причем с высокой точностью. Скорость смешивания (компаундирования) на установке, работающей по технологии SМB, составляет около 60 000 в час. Это в несколько раз больше, чем при работе традиционной смесительной установки, где перемешивание осуществляется лопастями. В Торжке, впрочем, есть и такое смесительное оборудование, но даже в нем используются не обычные, а особые лопасти, созданные на основе уникальных запатентованных разработок.
Оригинальные технические решения применены и в цехе розлива и фасовки готовых масел. Одна из главных особенностей процесса – автоматический манифольд. Это своего рода трубопроводный коммутатор, перераспределяющий потоки того или иного вида продукции, поступающей из емкостей-хранилищ, на линии розлива. Здесь тоже есть свой нюанс: чтобы разные продукты не смешивались в каналах манифольда, каждый трубопровод после отгрузки нужного количества масла обязательно подвергают пневмоочистке с помощью полимерно-резиновых пыжей (так называемых пигов). Понятно, что техническая реализация любой из этих операций весьма сложна и трудоемка. Поэтому все процессы производства автоматизированы и управляются из диспетчерской – в полном соответствии с самыми современными промышленными стандартами.
Но, как говорится, инновации – инновациями, а контроль качества продукции никто не отменял. Этот процесс в компании возведен в абсолют, причем значительная доля контролирующих операций отводится заводской лаборатории Shell. Ее специалисты отслеживают все этапы производства, начиная от анализа присадок и базовых масел, и заканчивая контролем качества готового продукта. Полученные в лаборатории данные тестов моментально поступают в единые корпоративные базы электронных систем GSAP и Lubcel, которые проверяют корректность представленных результатов и их соответствие требуемым параметрам. Такой двойной контроль гарантирует, что масла, произведенные на заводе в Торжке, по своему качеству ничем не отличаются от аналогичных продуктов, выпущенных на любом другом заводе бренда.
Отвечая на вопросы журналистов, директор комплекса Константин Рубин рассказал, что после выхода на полную мощность, завод будет выпускать широкую линейку высококачественных смазочных материалов, включая моторные масла, масла для судовых двигателей, промышленные смазочные материалы, гидравлические и трансмиссионные масла. В продажу они поступают под марками Helix и Rimula (масла для легкового и коммерческих транспорта соответственно), Tellus, Spirax и Omala (индустриальные смазки).
Инновационные технологии лежат и в основе производства новой линейки синтетических моторных масел Shell Helix Ultra, созданных на основе технологии PurePlus. Напомним, что эти масла с технологией PurePlus делают из природного газа, а не из нефти. Благодаря процессу газожидкостной конверсии получается кристально чистое базовое масло, которое практически не содержит примесей, характерных для сырой нефти. Дело в том, что «база» на основе природного газа состоит из молекул с прочными молекулярными связями, более устойчивыми к воздействию жестких условий эксплуатации. В итоге обеспечивается легкий запуск двигателя даже при экстремально низких температурах, устойчивость к воздействию высоких температур, а также способность удалять отложения, образовавшиеся в системе смазки при использовании обычных моторных масел. Более того, сочетание технологий Shell PurePlus и Active Cleansing в линейке масел Shell Helix Ultra обеспечивает высокий уровень чистоты двигателя.
