Доклад по химии Едва ли существует какая-нибудь потребность ремесел, промышленности, физиологии, которая до сих пор не удовлетворяла бы химия. Всякий вопрос, точно и определенно поставленный, до настоящего времени всегда бывал разрешенным

Вид материала

Доклад

Содержание Подготовка природного газа к транспорту Транспортировка природного газа Десять ведущих стран-производителей газа Добыча (млрд. куб. м.)

Подобный материал:

• План реферата введение. Политическая обстановка в мире накануне войны. Внешняя политика, 302.61kb.
• План реферата введение. Политическая обстановка в мире накануне войны. Внешняя политика, 309.06kb.
• Календарный план курса химия для фпсиэстт в осеннем семестре 20010/2011 уч года Лекции, 47.59kb.
• Библиотека Т. О. Г, 1133.12kb.
• Науки до сих пор нельзя расшифровать однозначно: Существует несколько гипотез. По одной, 80.92kb.
• А. И. Герцен Проблема героя времени всегда волновала, волнует и будет волновать людей., 147.94kb.
• К уроку химии, 391.03kb.
• 1 Политическая философия, 332.1kb.
• Современный взгляд на выбор тромболитической терапии, 142.41kb.
• А. А. Потапов институт радиотехники и электроники им В. А. Котельникова ран, Москва,, 121.9kb.

Доклад по химии


Едва ли существует какая-нибудь потребность ремесел, промышленности, физиологии, которая до сих пор не удовлетворяла бы химия. Всякий вопрос, точно и определенно поставленный, до настоящего времени всегда бывал разрешенным...

Юстус Либих


Выполнил:


Вступление.

Еще три века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в 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-энергетичесской группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве странны занимают природные горючие газы.

В топливно-энергетичесских ресурсах мира природный газ оценивается в 630 млрд. тут, что составляет 4,9% от общей суммы топливных ресурсов, а возможное извлекаемое количество его определяется в 500 млрд. 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%.

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полноте сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения. Запасы природного газа на нашей планете очень велик. 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.

Это надо знать.


Приро́дный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газовом состоянии в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений — это свободный газ, либо в растворенном состоянии в нефти или воде (в пластовых условиях), а в стандартных условиях (0,101325 МПа и 20 °С) — только в газовом состоянии. Также природный газ может находиться в виде газогидратов.

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.

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).

Химический состав

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды:

этан (C2H6),

пропан (C3H8),

бутан (C4H10)

— гомологи метана, а также другие неуглеводородные вещества:

водород (H2),

сероводород (H2S),

диоксид углерода (СО2),

азот (N2),

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

Ориентировочные физические характеристики:
Плотность: ρ = 0,7 кг/м³ (сухой газообразный) либо 400 кг/м³ (жидкий).
Температура возгорания: t = 650 °C.
Теплота сгорания: 16 – 35 МДж/м³ (для газообразного).
Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120 – 130.


Это интересно.

Давным-давно жители Ирака и Индии были убеждены, что когда из расщелин среди скал поднимаются в высь 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 св-вах. 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!

Природный газ-это чистое и удобное топливо. На нем можно готовить, им

можно отапливать дома.


В связи с резко выросшим 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 в близи 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.


Месторождения природного газа


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 бо́льших 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.


Добыча и транспортировка


Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах, называемых порами. Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам. Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а так же преждевременное обводнение залежи.

Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

В 2005 году в России объём добычи природного газа составил 548 млрд. м3. Внутренним потребителям было поставлено 307 млрд. м3 через 220 региональных газораспределительных организаций. На территории России расположено 24 хранилища природного газа. Протяжённость магистральных газопроводов России составляет 155 тыс. км.


Подготовка природного газа к транспорту


Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химический завод, котельная, городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты) примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определенных условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (изгиб трубопровода, например), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.).

Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на котором производится очистка и осушка газа. Такая схема реализована на Уренгойском месторождении.

Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют гелий и серу. Эта схема реализована, например, на Астраханском месторождении.


Транспортировка природного газа


В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. 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 м3, сжиженного газа — 178 млрд м3.

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.

Применение

Природный газ широко используется в химической промышленности как исходное сырьё. Также используется в качестве горючего, для отопления жилых домов, топливо для машин, электростанций и др. В XIX в. природный газ использовался и для освещения домов (применялись газовые лампы).


Десять ведущих стран-производителей газа

10 ведущих стран-производителей природного газа (данные 2005 г.)
Страна	Доказанные запасы (трлн. куб. м.)	Добыча (млрд. куб. м.)
Россия	47,82	598,0
Иран	26,74	87,0
Катар	25,78	43,5
Саудовская Аравия	6,90	69,5
ОАЭ	6,04	46,6
Азербайджан	6,0	неизвестно
США	5,45	525,7
Нигерия	5,23	21,8
Алжир	4,58	87,8
Венесуэла	4,32	28,9
Ирак	3,17	1,75

В начале 2007 Россией инициирован процесс создания газового картеля по примеру ОПЕК. Этот вопрос был ключевой темой на переговорах Владимира Путина с королем Саудовской Аравии и эмиром Катара. Обьем добытого газа также часто измеряется в баррелях нефтяного эквивалента (бнэ) 1бнэ = примерно 200 кубическим метрам.


Гидраты природных газов


Гидраты природных газов — газовые гидраты или клатраты — кристаллические соединения, образующиеся при определённых термобарических условиях из воды и газа. Имя клатраты, от латинского «clathratus», что значит «сажать в клетку», было дано Пауэллом в 1948. Гидраты газа относятся к нестехиометрическим, то есть к соединениям переменного состава. Впервые гидраты газов (сернистого газа и хлора) наблюдали ещё в конце XVIII века Дж. Пристли, Б. Пелетье и В. Карстен.

Впервые газовые гидраты были описаны Г. Дэви в 1810 году. К 1888 году П. Виллар получает гидраты CH4, C2H6, C2H4, C2H2, и N2O.

В 1940-е годы советские учёные высказывают гипотезу о наличии залежей газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты. В 1960-е годы они же обнаруживают первые меторождения газовых гидратов на севере СССР. С этого момента газовые гидраты начинают рассматриваться как потенциальный источник топлива. Постепенно выясняется их широкое распространение в океанах и нестабильность при повышении температуры. Поэтому сейчас природные газовые гидраты приковывают особое внимание как возможный источник ископаемого топлива, а также участник изменений климата.


Историческая справка.

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, и первые сведения о них находим у Масуди (X в.), Катдиб-Челяби и др.

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.

Для полного представления об интенсивности развития газовой промышленности в нашей стране обратимся к истории ее становления.

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. Вторя 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.

Заключение.

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 биохимический. Суть этого процесса заключается в том, что сточные воды, миновав сложную сеть отстойников, попадают в бассейны – аэротенки биологической очистки. Мириады 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.