Sifat fisika dan kimia gas alam. Produksi dan penggunaan gas alam

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Keadaan gas suatu zat adalah yang paling umum dibandingkan dengan parameter agregat senyawa lainnya. Memang, dalam keadaan ini adalah:

• bintang;
• ruang antarbintang;
• planet;
• atmosfer;
• kosmos secara keseluruhan.

Sifat pembeda utama gas adalah interaksi antarmolekul yang lemah dalam kisi kristal, yang dengannya semua karakteristik utama zat ini dimanifestasikan. Pasti ada banyak gas. Namun, kami akan mempertimbangkan yang paling penting dan paling umum ketiga di planet kita - alami.

Komposisi gas alam

Jika kita mengkarakterisasi komposisi kualitatif gas alam, maka kita harus segera membedakan komponen menjadi dua kelompok: organik dan anorganik. Karena, meskipun secara umum diyakini bahwa itu terdiri dari metana, ini tidak sepenuhnya benar.

Bahan organik meliputi:

• metana - CH₄;
• propana - C₃H₈;
• butana - ₄Н₁₀;
• ethane - C₂N₄;
• lebih berathidrokarbon dengan lebih dari lima atom karbon.

Komponen anorganik meliputi senyawa berikut:

• hidrogen (dalam jumlah kecil) - H₂;
• karbon dioksida - CO₂;
• helium - Bukan;
• nitrogen - N₂;
• hidrogen sulfida - H₂S.

Apa sebenarnya komposisi campuran tertentu tergantung pada sumbernya, yaitu endapannya. Alasan yang sama menjelaskan berbagai sifat fisik dan kimia gas alam. Namun, salah satu dari mereka ditambang, dan masing-masing juga memiliki nilai. Hanya saja beberapa jenis digunakan sebagai bahan bakar, dan jenuh dengan kotoran asing terlalu berlemak digunakan dalam industri kimia untuk sintesis senyawa.

Sifat fisika dan kimia gas alam

Untuk menentukan parameter tersebut dengan tepat, Anda harus tahu persis komposisi campuran gas. Lagi pula, jika didominasi oleh metana (hingga 97%), maka karakteristiknya dapat diberikan, dengan fokus pada itu.

Jika terdapat kelebihan komponen anorganik atau hidrokarbon berat (sampai beberapa persen), maka sifat fisika dan kimia gas alam berubah drastis.

Oleh karena itu, hanya perkiraan batas fisik yang dapat ditentukan.

1. Suhu penyalaan otomatis - 650-700⁰C.
2. Bilangan oktan - 120-130.
3. Tidak ada warna, rasa atau bau.
4. Lebih ringan dari udara hampir 2 kali lipat, mudah terkonsentrasi di lapisan atas ruangan.
5. Densitas dalam bentuk keadaan normal (gas) - 0, 68-0,85 kg/m³.
6. Dalam kondisi standar, selalu dalam keadaan agregat gas.
7. Bila dicampur dengan udara dalam volume 5-15%, ia bersifat eksplosif.
8. Panas pembakaran sekitar 46 MJ/m³.

Selain itu, sisi kimia parameter gas alam juga harus diperhatikan.

1. Ini adalah zat yang sangat mudah terbakar, mampu menyala sendiri dengan dan tanpa percikan api pada suhu tertentu.
2. Karena komponen utamanya adalah metana, ia memiliki semua sifat kimianya.
3. Masuk ke dalam reaksi substitusi, dehidrogenasi, pirolisis, refraksi.
4. Mengompres dan mencairkan pada suhu rendah dan tekanan tinggi.

Jelas, sifat fisik dan kimia gas alam menentukan berbagai penggunaannya dalam industri.

Properti khusus gas alam

Sifat khusus senyawa yang dimaksud adalah kemampuannya untuk membentuk endapan gas hidrat, yaitu dalam keadaan padat. Struktur ini mewakili volume gas alam yang diserap oleh molekul air formasi dengan perbandingan 1/220. Oleh karena itu, endapan semacam itu adalah batuan yang sangat kaya. Tempat konsentrasi mereka di alam:

• lapisan dasar lautan yang dalam;
• akumulasi lapisan es.

Kondisi keberadaan - tekanan hidrodinamik dan suhu rendah.

Ladang gas alam

Jika kita berbicara tentang kandungan alamigas di alam, adalah mungkin untuk mengidentifikasi tempat konsentrasi utama:

1. Ini adalah batuan sedimen, mineral yang telah terbentuk selama ribuan tahun oleh pembusukan anaerobik bahan organik di lapisan dalam kerak bumi.
2. Larut dalam air tanah.
3. Termasuk dalam minyak, membentuk tutup minyak dan gas di atasnya.
4. Terjadi dalam bentuk gas hidrat di lapisan dasar laut dan titik-titik di Far North.

Jika kita menunjukkan distribusi ladang gas secara teritorial, maka pemimpinnya adalah negara-negara berikut:

• Rusia.
• Negara Teluk.
• AS.
• Kanada.
• Iran.
• Kazakhstan.
• Azerbaijan.
• Uzbekistan.
• Norwegia.
• Turkmenistan.
• Belanda.

Produksi di dunia setiap tahun sekitar 3643 miliar m³ per tahun. Dari jumlah tersebut, hanya Rusia yang menyumbang 673,46 miliar m³.

Suhu gas alam saat terbakar adalah 650 ⁰C. Artinya, ini adalah indikator di mana ia mampu menyala sendiri. Dalam hal ini, jumlah energi panas yang dilepaskan lebih besar daripada selama pembakaran jenis bahan bakar lainnya. Secara alami, ini tidak bisa tidak mempengaruhi area penggunaan zat ini.

Itulah sebabnya banyak negara yang tidak memiliki cadangan gas alam terpaksa mengimpornya dari negara lain. Transportasi dilakukan dengan beberapa cara:

• melalui pipa dalam keadaan gas;
• dalam tangki melalui laut - dalam bentuk cair;
• dalammobil tangki kereta api - dicairkan.

Setiap jalur memiliki kelebihan dan kekurangan. Secara khusus, opsi laut dan kereta api lebih aman, karena aktivitas kimia gas cair dalam silinder berpendingin jauh lebih rendah daripada dalam bentuk gas. Pipa meningkatkan jarak transmisi dan volumenya, selain itu, metode ini ekonomis.

Metana dalam gas alam

Gas metana merupakan komponen bahan baku utama campuran alam. Isinya berkisar antara 70-98%. Dengan sendirinya, ini adalah gas paling umum ketiga di planet ini, yang merupakan bagian dari minyak, ruang antarbintang, dan atmosfer planet lain.

Dari sudut pandang kimia, gas metana adalah hidrokarbon jenuh yang termasuk dalam sejumlah senyawa alifatik jenuh. Perwakilan pertama dari alkana atau parafin. Aktivitas kimianya rendah, cukup tenang. Reaktif:

• penggantian;
• oksidasi sempurna;
• konversi.

Ini terbakar dengan nyala api tidak berwarna, tidak berbau.

Jenis gas alam

Ada tiga jenis utama zat yang dimaksud.

1. Gas alam kering adalah gas yang mengandung lebih dari 97% metana. Artinya, kandungan pengotor, termasuk hidrokarbon lainnya, sangat rendah.
2. Gas kurus. Ini adalah nama campuran yang mengandung sejumlah kecil hidrokarbon berat.
3. Gas alam kental adalah salah satu yang kaya akan hidrokarbon berat dan komponen anorganik (nitrogen, hidrogen, helium, argon, karbon dioksida, hidrogen sulfida).

Konsep seperti koefisien kekeringan gas, memungkinkan Anda untuk mengevaluasi kualitas bahan baku dari mana produk akan diproduksi di masa depan. Bagaimanapun, gas alam itu sendiri hanyalah basa. Industri yang berbeda memerlukan produk yang berbeda, sehingga diproses dan disempurnakan dengan cermat untuk memenuhi persyaratan tertentu.

Kualitas produk

Kualitas gas alam secara langsung tergantung pada komposisinya. Jika metana mendominasi, maka produk semacam itu akan menjadi sumber bahan bakar terbaik. Jika sebagian besar dalam komposisi hidrokarbon lemak, maka untuk industri kimia bahan baku seperti itu paling cocok.

Untuk memasok gas alam dengan kualitas yang tepat, ada pabrik kimia khusus yang menjalani pembersihan dan pemrosesan menyeluruh sebelum pengiriman lebih lanjut ke tujuan akhir. Metode kerja akan tergantung pada tujuan penggunaan produk.

Jadi, misalnya, jika digunakan untuk keperluan rumah tangga, maka ditambahkan aroma khusus, khususnya merkaptan. Hal ini dilakukan agar gas mulai berbau, karena dengan begitu jika terjadi kebocoran akan mudah dideteksi. Semua merkaptan memiliki bau yang menyengat.

Penggunaan gas alam

Konsumsi gas alam oleh banyak industriindustri dan fasilitas. Misalnya:

• CHP.
• ruang boiler.
• Mesin bensin.
• Produksi kimia (pembuatan plastik dan bahan lainnya).
• Bahan Bakar untuk mobil.
• Pemanasan perumahan.
• Memasak makanan.

Itulah mengapa produksi dunia dari bahan baku ini sangat tinggi, dan impor dan ekspor diperkirakan mencapai miliaran dolar.

Lingkungan

Dalam hal kebersihan alam, tidak ada sumber bahan bakar yang lebih baik dari gas alam. Organisasi lingkungan sepenuhnya mendukung penggunaannya. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, pembakaran gas alam menyebabkan akumulasi salah satu produk reaksi - karbon dioksida.

Dan karena termasuk dalam gas rumah kaca, akumulasinya sangat berbahaya bagi planet ini. Oleh karena itu, banyak pekerjaan sedang dilakukan, proyek sedang dikembangkan untuk melindungi keadaan ekologis planet ini dari efek rumah kaca yang akan datang.