Природный газ

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Природный газ

Машекуашева М.А. 1
1МКОУ СОШ №5
Татимова С.Х. 1
1МКОУ СОШ №5
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Приро́дный газ — смесь углеводородов, преимущественно метана, с небольшими примесями других газов, добываемая из осадочных горных пород Земли.

С середины XX века природный газ является важным полезным ископаемым, широко используемым в энергетике как энергоноситель и в крупнотоннажной химии как источник углеводородного сырья для синтеза полимеров и азотных удобрений. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Актуальность: природный газ всегда был очень важным элементом в нашей жизни, а его добыча-одним из важнейших стратегических направлений в экономике нашей страны, поэтому выбранная тема очень актуальна.

Цель работы: раскрыть основные направления применения природного газа; обозначить роль природного газа в жизни человека и показать возможные способы экономии природного газа.

Задачи:

1. Изучить структуру природного газа.

2. Ознакомиться со способами получения.

3. Выявить сферы применения.

4. Обратить внимание на способы экономии

Происхождение

Не поверите, но ученые все еще не пришли к единому мнению насчет происхождения газа. Поэтому на сегодня существует две популярные теории.

Сторонники минеральной теории утверждают, что все химические элементы уже находятся в мантии Земли. Поэтому из-за процесса

дегазации углеводороды поднимаются ближе к поверхности, образуя залежи.

Согласно биогенной теории природный газ образовался в результате разложения живых организмов, под действием бактерий, высокого давления и температуры.

Самое удивительное, что газу даже поклонялись! И хотя в 4 веке до нашей эры его уже использовали в Китае для освещения и отопления, на территории современного Азербайджана в 7 веке был воздвигнут храм Атешгях, где проходили служения для огнепоклонников вплоть до 19 века.

Впервые в России газ начали использовать почти 210 лет назад. В 1811 году изобретатель Петр Соболевский представил общественности термоламп – прибор для получения газа. По указу Александра Первого изобретатель был награжден орденом. А в 1819 году в Санкт-Петербурге зажглись первые газовые фонари на Аптекарском острове.

Месторождения газа

Самая богатая страна в мире по запасам природного газа – Россия. Практически 25% от всех запасов мира находятся на нашей территории. Самое крупное месторождение в мире находится в Персидском заливе на территории Катара и Ирана. Крупнейшее в России расположено в Ямало-Ненецком автономном округе около поселка Уренгой. Оно занимает третье место в мире и было открыто в 1966 году.

Добыча

Добыча природного газа в России в 2017 году составила 691 млрд м3 , на 8% больше, чемдом ранее. Это было обусловлено, прежде всего, расширением экспорта газа в Европу вследствие как природно-климатических факторов (холодная зима в Европе), так и повышения конкурентоспособности российского сырья по сравнению с другими энергоносителями. Организационная структура газовой отрасли в последние годы изменилась несущественно. Однако просматриваются устойчивые тенденции сокращения доли добычи «Газпрома»,

увеличения производства газа нефтяными компаниями и независимыми производителями. Структура переработки газа также остается довольно устойчивой. При этом наблюдается рост доли ПНГ при относительно стабильном объеме переработки природного газа. В последние три года наблюдается устойчивый рост экспорта российского газа, прежде всего в страны дальнего зарубежья, – в среднем на 5,7% в год. Крупнейшим покупателем остается Западная Европа, при этом больше всего газа импортирует Германия.

Свойства природного газа

При температурах и давлениях, свойственных нефтяным природным резервуарам, метан не переходит в жидкое состояние и поэтому всегда представлен в виде газа; при более высоких давлениях он может растворяться в жидких УВ. Критические температуры других входящих в состав природного газа углеводородов таковы, что последние в обычных условиях нефтяных и газовых природных резервуаров могут существовать как в жидкой, так и в газообразной фазе. Общее содержание углерода в типичном природном газе

составляет около 35 фунт/тыс. куб. фут. Около ⅓ этого количества может быть извлечено в виде газовой сажи, состоящей из чрезвычайно мелких частиц, углерода диаметром от 10 до 150 мк, которая образуется при сгорании газа в условиях ограниченного доступа воздуха.

Многие крупные месторождения газа можно узнать по видимым еще издалека огромным тучам черного дыма, поднимающегося над сажевыми заводами. Плотность природного газа колеблется от величины плотности метана, равной 0,554 (относительно воздуха) до величины плотности некоторых жирных газов, превышающей плотность воздуха. В большинстве случаев плотность природного газа колеблется в пределах 0,65-0,90 (плотность воздуха = 1,0)

Виды

По происхождению различают в основном вулканические, биохимические, катагенетические, метаморфические, радиогенные (продукты радиоактивного распада, главным образом радон) и воздушные (атмосферные). Вулканические газы поступают из глубин Земли и связаны с дегазацией магмы. Биохимические газы (метан и его гомологи, сероводород, азот, диоксид углерода, кислород, водород и др.)образуются в основном при бактериальном разложении органического вещества и скапливаются в самых приповерхностных частях земной коры, значительное количество газов выделяется в атмосферу. Катагенетические газы (преимущественно углеводородные с примесью диоксида углерода, азота, сероводорода, гелия и др.) – результат преобразования рассеянного органического вещества осадочных пород при их длительном погружении на глубину и одновременном увеличении давления от 9,8 до 245 МПа (от 100 до 2500 ат) и температуры (от 25–30 до 250–300 °C). При дальнейшем повышении давления и температуры породы дают начало газам метаморфизма, а при расплавлении пород – газам возрождения (в основном диоксид углерода, пары воды, оксид углерода, водород, диоксид серы, азот, метан, летучие хлориды и благородные газы). Радиоактивные газы самостоятельных скоплений не образуют. Атмосферные газы, состоящие в основном из азота, кислорода и благородных газов (аргон, криптон и ксенон), проникают в глубь земной коры главным образом в виде водных растворов. В подземных водах в растворённом состоянии находится большая масса горючих газов. Общее количество метана, растворённого в пластовых водах, во много раз превышает его запасы в газовых и нефтяных месторождениях.

Экология

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива. При его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является парниковым газом.

Виды транспортировки газа

Перевозка такого вещества требует строгого соблюдения техники безопасности, системы повышенного контроля. Рассмотрим плюсы и минусы каждого из доступных способов.

Трубопровод

На просторах нашей страны трубопроводы играют ключевую роль в доставке природного топлива. Этот способ предполагает использование магистралей, которые могут выдерживать давление до 75 атм. Чтобы его поддерживать, по всей протяжённости пути работают компрессорные станции.

Преимущества:

  • Снижение затрат — меньше расходов на перекачку.

  • Скорость — топливо быстро достигает своего пункта назначения.

  • Работа без остановки — система действует круглосуточно.

  • Минимум потерь — почти все сырье доходит до потребителя.

  • Экологичность — нет утечек в атмосферу.

Но у трубопроводов есть и свои слабые стороны:

  • потребность в больших вложениях на создание и поддержание инфраструктуры;

  • трудности в эксплуатации в условиях сурового климата;

  • невозможность перекачивать сжиженное вещество;

  • неизбежность проведения ремонтных работ;

  • необходимость следовать изначально заданному маршруту.

Авто- и ж/д транспорт

Транспортировка технических газов с использованием автомобильных цистерн — один из наиболее эффективных методов перевозки. Сначала вещество сжимают и преобразуют в сжиженное состояние. Для этого используется технология, позволяющая опустить его температуру до −160 градусов, что приводит к сокращению объема примерно в 600 раз. Это сжатое топливо помещают в специализированные автомобильные цистерны.

Преимущества транспортировки автотранспортом:

  • Безопасность — современные автоцистерны позволяют перевозить топливо с максимальной степенью безопасности, соблюдая все необходимые стандарты.

  • Доступность — этот способ подходит для тех районов, где другие методы транспортировки газа недоступны или неэффективны.

  • Универсальность — топливо также перевозят по железной дороге, это удобно для доставки в различные регионы.

Ограничения и сложности:

  • Соблюдение строгих правил и требований по оборудованию автомобилей.

  • Повышенные риски для водителя и окружающей среды.

  • Строгая регламентация объемов вещества для транспортировки.

  • Необходимость регулярного технического обслуживания транспортных средств.

  • Относительно высокая стоимость метода, учитывая расходы на топливо и обслуживание.

Тем не менее, при правильном подходе, транспортировка газа автотранспортом остается наиболее надежным способом доставки этого ценного ресурса.

Танкеры

Транспортировка с помощью морских и речных танкеров набирает обороты в связи с развитой инфраструктурой водного транспорта нашей страны.

Преимущества:

  • Безопасность, удобство — грузовые суда обеспечивают надежное хранение сжиженного топлива.

  • Пропускная способность — морские маршруты позволяют транспортировать значительные объемы газа без ограничений.

  • Доставка в прибрежные районы — танкеры можно использовать там, где отсутствуют другие системы транспортировки газа.

Ограничения:

  • Скорость — это не самый быстрый способ перевозки.

  • Окупаемость — эффективны только при перевозке больших объемов.

  • Узкопрофильность — возвращение пустого танкера зачастую невыгодно.

  • Строгие требования к пожарной безопасности, а также системе погрузки/разгрузки в портах.

Несмотря на некоторые ограничения, транспортировка газа на танкерах остается надежным методом доставки этого ресурса во многие регионы мира.

Хотите получить консультацию?

Правила транспортировки газа

Безопасная перевозка требует соблюдения правил, мер предосторожности.

  1. Крепление баллонов — для надежной фиксации необходимы специальные приспособления.

  2. Редукторы и защитные колпачки — перед перевозкой редукторы с баллонов следует снять, а на вентили надеть защитные колпачки. Если баллон находится в защитном ящике, такие меры не требуются.

  3. Температурный режим — важно избегать перегревания ёмкостей.

  4. Квалификация водителя — к перевозке привлекают только опытных водителей.

  5. Выхлопная система — выхлопную трубу следует вывести в переднюю часть автомобиля и оснастить искроулавливающей сеткой.

  6. Вентиляция — место установки баллонов нужно оборудовать качественной вентиляционной системой.

  7. Безопасность — на борту должно быть не менее двух углекислотных огнетушителей. В процессе погрузки и транспортировки курение и использование открытого пламени строго запрещены.

ГАЗОВОЕ СНАБЖЕНИЕ КБР

Уровень газификации Кабардино-Балкарии составляет 93,4 %

«Газпром» продолжает реализацию Программы газификации регионов РФ. В 2018 году в ней  принимает участие 66 регионов страны. Инвестиции «Газпрома» предусмотрены в размере 36,7 млрд руб. Эта масштабная работа создает условия для социально-экономического развития субъектов Российской Федерации и позволяет ежегодно десяткам тысяч российских семей повышать качество жизни.

Суммарный объем инвестиций ПАО «Газпром» в рамках Программы в 2005-2017 годах составил 324,65 млрд руб. За этот период построено более двух тысяч газопроводов протяженностью свыше 30 тыс. км. В том числе в 2017 году объем инвестиций составил 29,45 млрд руб., построен 121 газопровод протяженностью 1848 км.

В результате реализации Программы газификации с 2005 по 2017 годы средний уровень газификации в России вырос с 53,3% до 68,1%, в том числе в городах — с 60% до 71,4%, в сельской местности — с 34,8% до 58,7%.

В 2017 году в правоохранительные органы были направлены заявления о правонарушениях в сфере газоснабжения на общую сумму 20,7 млрд рублей, из них на 15,7 млрд рублей — в регионах СКФО. Возбуждено дел на 9 млрд рублей, в том числе, по СКФО — на 6,3 млрд рублей. Всего в 2017 году было принято 6 272 судебных решения, из которых 4414 — по СКФО. Осуждено 202 человека, из них 143 — на Северном Кавказе.

Как сэкономить на газе?

Газ — экономичное топливо по сравнению с дровами, углем и электричеством: стоимость отопления дома с его помощью в разы дешевле. Расходы можно сократить еще больше, если прислушаться к нашим советам.

Установить газовый счетчик

Обновить оборудование

Обновить вентиляционную систему

Уменьшить теплопотери

Дополнительно

Установить газовый счетчик

Если прибор учета не установлен, то расход газа и плата за него рассчитываются по нормативу. Со счетчиком — только за фактически потребленное топливо. В случаях, когда в квартире или доме прописаны несколько человек, платить по счетчику выгоднее.

У счетчиков есть разная пропускная способность, ее отмечают маркировкой G. Чем больше газовых приборов в доме, тем мощнее должен быть счетчик.

Обновить оборудование

Приобрести газовые приборы с автоматикой

Газовое оборудование предыдущего поколения со временем расходует много топлива и не отключает подачу газа, когда он не нужен.

Котлы

Новые современные котлы нагреваются до заданной температуры, а затем автоматически отключаются, их работу контролирует автоматика. Это экономит топливо и ваши расходы на него.

Стоит обратить внимание на конденсационные газовые котлы — они считаются самыми экономичными. Чтобы получить дополнительное тепло, они используют конденсат водяных паров.

Кроме того, конденсационные котлы стабильно работают даже при недостаточном давлении газа в сети, автоматически меняют свою мощность и практически не шумят.

Водонагреватели

Платежи за воду, подогреваемую с помощью газового нагревателя, будут существенно ниже, чем за централизованное водоснабжение. Современные автоматизированные газовые колонки не только сэкономят финансы, но и более безопасны, чем их аналоги предыдущих поколений: датчики контроля пламени и термопары предотвращают поступление газа при угасании пламени и, соответственно, аварию.

Стоит заранее обдумать, какой водонагреватель будет оптимальнее для использования в вашем доме — проточный или накопительный. Если вам нужна горячая вода только для кухни и душевой, то экономичнее будет проточный водонагреватель. B среднем, семья из трех человек в сутки расходует 200 литров воды. Если же вы любите принимать ванну, то эффективнее будет выбрать накопительный нагреватель. При его стандартном объеме в 50 литров на нагрев одного бака уйдет около ста минут. За день вам надо будет пару раз нагреть бак.

Установить погодозависимое регулирование

К некоторым моделям отопительных котлов можно дополнительно установить датчики, которые измеряют температуру как внутри дома, так и снаружи. Автоматика регулирует подачу топлива и поддерживает стабильную температуру в доме.

Благодаря температурным датчикам дома может быть комфортно — не жарко, когда солнце уже нагревает помещения, не холодно, например, ночью, когда вы спите и не можете отрегулировать отопление.

Приобрести радиаторы с регулировкой температуры

Чтобы сэкономить газ на отоплении, подойдут радиаторы с регуляторами температуры. Подачу теплоносителя можно регулировать вручную на каждой батарее.

Такие радиаторы уместны как в квартире, так и на даче. Поддерживать одинаковое тепло в каждой комнате нужно не всегда. Например, температуру можно снизить на кухне или коридоре, а увеличить — в гостиной или детской.

Обновить вентиляционную систему

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией также помогает сэкономить на газе. Это устройство нагнетает холодный воздух с улицы в рекуператор, прогоняет его через теплообменник и фильтр, а затем возвращает его теплым в помещение. Некоторые приточные установки с рециркуляцией дополнительно оборудованы функцией осушения или увлажнения воздуха. Таким образом воздух в помещении становится более теплым, а значит, газа на отопление потребуется меньше.

Уменьшить теплопотери

Нередко полы, стены, потолок, крыша, фасад, двери и окна пропускают тепло, поэтому один из первых шагов на пути к экономии газа — энергосбережение. Установить стеклопакеты, герметизировать оконные и дверные проемы и заделать межпанельные швы — все это даст ощутимый эффект.

Потолок обычно утепляют со стороны чердака минеральной ватой, пенопластом или пенополистиролом. Чтобы изолировать пол, подойдут опилки, экологичная минеральная вата и пенополиуретан. Для сохранения тепла для крыши используют кровельные сэндвич-панели.

Дополнительно

На расход газа влияет и правильность монтажа дымовой системы. Если в помещении не хватает воздуха, то газовоздушная смесь будет сгорать лишь частично. Это приведет к появлению сажи, которая станет скапливаться в теплообменнике, а также большему расходу газа. Проверяя дымовую систему, обратите внимание на плотность стыков и швов, нет ли препятствий или засоров в канале. Ориентиром вам послужит цвет пламени в горелке: когда воздуха недостаточно, пламя приобретает желто-красный оттенок.

Часто в теплоноситель попадает грязь и частички материалов, что со временем нарушает подачу газа, вызывает перегрев трубок, увеличивает расход топлива и приводит к раннему выходу оборудования из строя. Чтобы не нести дополнительные расходы на оплату газа и ремонт техники, установите очистной фильтр на обратной трубе отопительной системы.

Химический состав

Газ, добываемый из недр, который называют «природным», – это смесь различных газов.

По составу он делится на три группы компонентов:

  • горючие – углеводороды;

  • негорючие (балласты) – азот, углекислый газ, кислород, гелий, пары воды;

  • вредные примеси – сероводород и меркаптаны.

Первая и главная группа представляет собой набор углеводородов метанового ряда (гомологов) с количеством атомов углерода от 1 до 5. Наибольший процент в смеси составляет метан (от 70 до 98 %), имеющий один атом углерода. Содержание остальных газов (этана, пропана, бутана, пентана) колеблется от единиц до десятых долей процента.

Кроме углеводородов в смеси могут присутствовать негорючие вещества в небольших количествах: сероводород, азот, углекислый газ, оксид углерода, водород и другие. Но, в зависимости от месторождения, пропорции углеводородов, как и состав других газов, могут значительно колебаться.

Физические свойства

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; приведены при нормальных условиях, если не указано иное):

  • Плотность:

    • от 0,2000 до 0,85 кг/м3 (сухой газообразный);

    • 400 кг/м3 (жидкий).

  • Температура самовоспламенения: 537 °C;

  • Температуры конденсации-испарения −161,5 °С;

  • Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 4,4 % до 17 % объёмных;

  • Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м3 (6,7—11,0 Мкал/м3) (то есть 8-12 кВт·ч/м3);

  • Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

  • Легче воздуха в 1,8 раза, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Фрекинг

Гидравли́ческий разры́в пласта́ (ГРП, англ. hydraulicfracturing), или фре́кинг (fracking) — один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины.

После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, в настоящее время метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов. Также применяется для добычи сланцевого газа и газа уплотнённых песчаников.

Обычно на проведении ГРП и других методов интенсификации нефтедобычи специализируются сервисные нефтяные компании.

Вот несколько способов, которые помогут сэкономить природный газ дома:

  1. Уменьшение теплопотерь. Утеплите дом, чтобы снизить теплопотери и уменьшить расход газа.

  2. Правила проветривания. Проветривайте дом не чаще 1 раза в 3 часа и используйте рекуператор для получения свежего воздуха без потери тепла.

  3. Автоматизация отопления. Установите погодозависимые датчики, комнатные термостаты и программаторы для контроля температуры и регулирования расхода газа.

  4. Оптимизация расходов на ГВС. Установите отдельный проточный водонагреватель для нагрева воды и используйте его для экономии газа.

Также можно использовать дополнительные советы по повышению эффективности отопительных приборов и снижению расхода топлива:

  • не закрывайте радиаторы декоративными панелями, плотными шторами и мебелью;

  • установите между стеной и радиатором энергоотражающие экраны из алюминиевой фольги;

  • два раза в год очищайте теплообменник котла от пыли и грязи;

  • сделайте качественную теплоизоляцию котла, бойлера и выводящих труб.

Опрос

Был проведён опрос насколько люди разных возрастов экономят газ. Мы увидели, что с каждым годом это делается по – разному. В 2018 году больше всего экономили студенты, ведь у студентов небольшая стипендия и без экономии газа тяжело будет прожить. В 2020 году больше всего экономили пенсионеры, ведь у них только пенсия и никакого другого получения денег. В 2022 также больше всех экономили студенты по той же причине. В 2024 году теперь больше экономят люди среднего возраста, потому что зарплаты с каждым годом на обычных работах всё больше снижаются.

Заключение.

Изучив данную тему, я пришла к следующему выводу: значение природного газа в нашей жизни очень велико, он оказывает большое влияние на нашу жизнь. Природный газ - это исчерпаемый природный ресурс, у которого нет достойных аналогов, которые смогли бы заменить его в нашем быту. Трудно представить себе жизнь без природного газа. Он значительно облегчает жизнь: используется в качестве отопления и для приготовления пищи в 30 жилых домах и квартирах, а также используется в качестве топлива для транспортных средств, поэтому очень важно беречь природный газ.

Просмотров работы: 42