up
Search      menu
زمین شناسی,جغرافیا :: مقاله گاز طبيعي PDF
QR code - گاز طبيعي

گاز طبيعي

مقدار توليد گاز در کشورهاي جهان، کشورهاي قهوه‌اي‌رنگ و قرمزرنگ بالاترين توليد را دارند.
گاز طبيعي که معمولاً گاز گفته مي‌شود نوعي سوخت فسيلي گازي شکل است.
گازي است که معمولاً اثرات زيان اور کمتري نسبت به سوخت‌ها ي فسيلي داردوجز منبع تجديد نا پذير مي‌باشد.
تاريخچه
گاز طبيعي داراي تاريخي چند هزار ساله‌است. تقريباً در سال ۹۴۰ قبل از ميلاد، مردمان سرزمين چين با استفاده از ني‌هاي تو خالي گاز طبيعي را از محل آن در خشکي به ساحل رسانده و از آن براي جوشاندن آب دريا و استحصال نمک استفاده مي‌کردند. برخي از صاحب‌نظران اعتقاد دارند که چيني‌ها چاه‌هاي گاز را حتي تا عمق ۶۰۰ متري نيز حفر مي‌کردند. همچنين حفر چاه‌هاي گاز در ژاپن در حدود سال ۶۰۰ قبل از ميلاد گزارش شده‌است. ساير تمدن‌هاي باستاني نيز خروج گاز از زمين را متوجه شده و دريافته بودند که قابل اشتعال است و مي‌سوزد. لذا معابدي براي محصور نگه داشتن اين «شعله‌هاي جاودان» پر رمز و راز که بازديدکنندگان به ديده احترام به آنها مي‌نگريستند بنا شد. گزارش‌هاي مختلفي از ستون‌هاي آتش و آبي جوشان و سحرآميز که مانند روغن شعله‌ور مي‌شد به ثبت رسيده‌است. اما اهميت گاز طبيعي به عنوان سوخت مورد استفاده در زندگي بشر از اوايل دهه ۱۹۳۰ آغاز شد. در اواخر قرن بيستم مشخص شد که گاز طبيعي در بخش اعظم جهان صنعتي به يک منبع انرژي بسيار ضروري و حياتي مبدل شده‌است. زغال‌سنگ در قرن نوزدهم انقلاب صنعتي را سبب شد و نفت خام که سوخت قرن بيستم بود باعث توسعه اقتصادي در جهان شد.
ترکيبات گاز طبيعي
ميليون‌ها سال قبل گاز طبيعي و نفت خام در اثر تجزيه و فاسد شدن گياهان و اجساد حيوانات در ته درياها و اقيانوس‌هاي قديمي به وجود آمد. بخش اعظم اين مواد ارگانيک در هوا تجزيه (اکسيده) و وارد جو شد. ولي بخشي ديگر قبل از تجزيه، مدفون و يا وارد آب‌هاي راکد و فاقد اکسيژن شده و از اکسيده شدن آنها جلوگيري به عمل آمد.
گاز طبيعي که بيشتر از گاز متان (ch۴) تشکيل مي‌شود مانند هر ماده ديگر داراي ده‌ها خصوصيت فيزيکي و شيميائي است اما از آنجا که بحث ما در زمينه ايمني است لذا در اينجا فقط به آن دسته از خواص گاز طبيعي ميپردازيم که از نظر ايمني اهميت بيشتري دارند. گاز طبيعي عمدتاً از متان (CH4) يعني ساده‌ترين نوع هيدروکربن و هيدروکربن‌هاي پيچيده‌تر و سنگين‌تري چون اتان (C2H6) ، پروپان (C3H8) و بوتان (C4H10) تشکيل شده‌است.در اين ميان گاز اتان برخي از ميدانها درصد قابل ملاحظه‌اي ( تا حدود ۱۰٪ يا کمي بالاتر)را تشکيل مي‌دهد. حال آنکه گازهاي سنگين تر اجزاي بسيار کوچکي را در ترکيب گاز طبيعي شامل مي‌شوند همچنين عناصري از قبيل H۲S،CO۲،N۲ نيز همراه گاز طبيعي يافت مي‌شوند و بالاخره آب که هميشه با گاز طبيعي استخراج شده از مخازن همراه است. در پالايشگاه و واحدهاي نم زدائي ، ترکيبهاي مزاحم که سبب پائين آوردن ارزش حرارتي گاز شده و مشکلاتي در انتقال و مصرف گاز بوجود ميآورند، از گاز طبيعي تفکيک و سپس به خطوط انتقال تحويل مي‌شود.
چگالي گاز طبيعي
چگالي گاز متان ۵۵ صدم است ، ولي با توجه به ترکيبات سنگينتر همراه گاز طبيعي ، چگالي آن مي‌تواند به حدود ۶۵صدم نيز برسد. بنا بر اين گاز طبيعي از هوا سبکتر بوده و در صورت نشت از خطوط لوله و يا ساير اجزاء شبکه گاز و يا لوله کشي وسائل گاز سوز در منازل بسمت بالا حرکت مي‌کند و در مکانهاي مسقف قسمت زيادي از گاز نشت شده در زير سقف تجمع مي‌کند.
اما سبکتر بودن گاز طبيعي با عث نمي‌شود که همه گاز نشت يافته از يک محل بسمت بالا برود بلکه بخشي از گاز نيز ، بويژه در صورتي که عناصر تشکيل دهنده هوا با آن اختلاط کامل پيدا کنند ، بهمراه هوا به اطراف نيز پراکنده مي‌شود . و چون غلظتهاي پائين گاز در هوا خطرناکتر است قابليت انفجار در اطراف محل نشت نيز وجود دارد .
گاز طبيعي بعد از هيدروژن پاک‌ترين نوع سوخت فسيلي براي طبيعت است. زيرا عمدتاً دي‌اکسيدکربن و بخار آب توليد مي‌کند. علاوه بر اين متان يکي از مواد خام اصلي براي ساخت حلال‌ها و ديگر مواد شيميايي ارگانيک است. پروپان و بوتان نيز از گاز طبيعي استخراج مي‌شوند. گاز نفتي مايع شده (Liquefied Petroleum Gas) يا (LPG) اصولاً همان پروپان است و اغلب به جاي گاز طبيعي در مناطق فاقد خطوط لوله مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
گاز طبيعي غالباً ناخالصي‌هايي چون دي‌اکسيدکربن (گاز اسيدي)، سولفيد هيدروژن (گاز ترش) و آب و همچنين نيتروژن، هليوم و ساير گازهاي نادر را به همراه دارد. دي‌اکسيد را به حوزه‌هاي نفتي قديمي تخليه شده تزريق مي‌کنند تا توليد آنها افزايش يابد. نيتروژن نيز گازي است قابل تزريق به حوزه‌هاي نفتي و هليوم در صنايع الکترونيک موارد استفاده ارزشمند و فراوان دارد.
سولفيد هيدروژن (H2S) بسيار سمي است و مقادير بسيار ناچيز آن نيز مي‌تواند کشنده و مهلک باشد. سولفيد هيدروژن بسيار خورنده و فرساينده است و مي‌تواند به لوله‌ها، اتصالات و شيرهاي چاه آسيب و خسارت وارد کند. بنابراين قبل از انتقال گاز طبيعي به خطوط لوله، سولفيد هيدروژن جداسازي شده و دي‌اکسيد کربن و آب آن نيز از طريق آب‌زدايي يا نمک‌گيري گرفته مي‌شود.
سوختن گاز طبيعي
گاز طبيعي در صورتي که بطور کامل خشک و فاقد مواد زائد باشد و هواي کافي به آن برسد ، با شعله آبي ميسوزد
ودر غير اينصورت شعله‌هاي قرمز ، نارنجي ،زرد يا سبز حاصل خواهد شد.
ارزش حرارتي گاز طبيعي
هر متر مکعب گاز طبيعي بصورت متوسط ده هزار کيلو کالري ارزش حرارتي دارد ، امّا اين مقدار اسمي است و ارزش حرارتي دقيق گاز طبيعي هر ميدان گازي ، تابع ترکيبات آن بوده و بطور کلي هر چه درصد متان در گاز طبيعي بيشتر باشد ارزش حرارتي آن پائين تر است .
ارزش يک متر مکعب گاز طبيعي در شرايط استاندارد تقريباً به اندازه يک ليتر بنزين مي‌باشد.مصرف يک بخاري گازي در هر ساعت از نيم تا يک و نيم متر مکعب گاز طبيعي مي‌باشد.گازي که در منازل، محل‌هاي کسب و کار و بخش‌هاي صنعتي استفاده مي‌شود در واقع متان خالص است که گازي بي‌رنگ و بي‌بو و با شعله‌هاي کم‌رنگ و به نسبت روشن مي‌سوزد.
دلايل مطلوبيت ويژه گاز طبيعي
تقاضاي جهاني انرژي طي دويست سال اخير به دليل نگراني‌هاي زيست‌محيطي به سمت سوخت‌هايي با محتواي کربن کمتر متمايل شده است. طي اين مدت انرژي مورد نياز انسان از چوب (با محتواي کربن ۲۵ ۱ نسبت به هيدروژن موجود در آن) به زغال‌سنگ سپس به نفت و در حال حاضر به گاز طبيعي (گاز متان با ميزان کربن ۶۵٪) تغيير نموده و در اين راستا سهم گاز طبيعي به عنوان سوخت در حال افزايش است.
گاز طبيعي منبع انرژي تقريباًً پاکيزه، فراوان و ارزان قيمتي است که هم اکنون نيز به مقياس وسيع براي مصارف صنعتي و خانگي به کار رفته و در طي دهه‌هاي آينده بهره‌برداري از آن گسترش خواهد يافت. در توسعه اقتصادي جهان، مناطق و کشورهاي مختلف، به دليل منابع و ذخاير عظيم در دسترس و توسعه تکنولوژي‌هاي خلاق، باعث کاهش هزينه‌ها و زمان اجراي پروژه‌ها و در نتيجه بهبود اقتصاد پروژه‌هاي توسعه و انتقال گاز شده است. همچنين تلاش جهاني براي کاهش گازهاي گلخانه‌اي و گاز CO2 مزيت استفاده از گاز طبيعي در مقايسه با ساير سوخت‌ها را نشان مي‌دهد.
دولت‌ها و صاحبان صنايع امروزه به دنبال آن دسته از حامل‌هاي انرژي هستند که آلاينده‌هاي کمتري توليد مي‌کنند. به همين دليل جهان به گاز طبيعي روي آورده است. در واقع گاز طبيعي در هر واحد انرژي حدود ۲۴ درصد نسبت به نفت خام و ۴۲ درصد نسبت به زغال‌سنگ گازهاي آلاينده کمتري توليد مي‌کند و اين بيان‌گر آن است که مي‌توان انرژي بيشتري مصرف و در مقايسه با نفت خام و زغال‌سنگ، آلاينده‌هاي کمتري توليد کرد.
مصرف گاز طبيعي در دهه ۱۹۹۰ در اروپا به شدت افزايش يافته، به طوري که در آلمان ۳۰ درصد، در ايتاليا ۵۰ درصد و در انگليس ۱۰۰ درصد رشد داشته است و در مقابل توليد گاز آلاينده CO2، به همين نسبت کاهش يافته. هر چند انتشار CO2 و ذرات معلق در مقايسه با زغال‌سنگ و نفت قابل چشم‌پوشي است. ليکن مقادير متنابهي از NOx انتشار مي‌يابد که نيازمند بررسي و مطالعات بيشتر آثار و تبعات آن در محيط زيست مي‌باشد.
قابليت اشتعال گاز طبيعي
قابليت اشتعال گاز طبيعي فقط در محدوده خاصي از نسبتهاي اختلاط با هوا اتفاق مي‌افتد که اين محدوده را محدوده «قابليت اشتعال »مي نامند مرز پائين اين محدوده را اشتعالL.E .L و مقدار بالاي اين محدوده را ، حد بالاي اشتعال L.H .L مي‌نامند.
حد پائين اشتعال گاز طبيعي ۵ درصد و حد بالاي آن ۱۵ درصد مي‌باشد . بهترين حالت براي اشتعال گاز طبيعي نسبت ۱۰ درصد گاز با هواست که همان نسبتي است در فرمول ترکيب متان و اکسيژن (هوا) ديده مي‌شود .
CH۴+۲O۲ = CO۲+۲H۲O+ ۱۰۰۰۰ Kcal m۳
همانطور که واکنش فوق نشان مي‌دهد يک حجم متان براي سوخت کامل نياز به ۲ حجم اکسيژن دارد و با توجه به اينکه يک حجم اکسيژن تا حدودي در ۵ حجم هوا موجود است . بنا بر اين مي‌توان گفت که يک حجم متان نياز به ۱۰حجم هوا دارد که تا حدودي همان نسبت يک به ۱۰ و يا ده درصد است .
البته براي سوختن کامل نياز به ۲۰ الي ۳۰ درصد هواي اضافي داريم ولي در انفجارها هر چه به نسبت ۱۰ درصد گاز در هوا نزديک تر باشيم انرژي حاصل از انفجار بيشتر است .
در صورتي که نسبت‌هاي مخلوط گاز و هوا براي اشتعال مناسب باشد در دمايco ۵۹۰خود بخود مشتعل مي‌شود و اين دما را دماي احتراق يا دماي خود احتراقي گاز طبيعي مي‌نامند.
بوتان پروپان اتان متان
C۴h۱۰ C۳h۸ C۲h۶ Ch۴ فرمول ملکولي ۵,۲٪ ۵۶,۱ ۴,۱٪ ۵۵٪ چگالي نسبت به هوا ۵۸٪ ۵۱٪ ۴٪ ۲۵٪ چگالي مايع
حدود اشتعال درصد ۹,۱ 2 3 5 ٪پائين ۴,۸ ۵,۹ ۵,۱۲ 15 ٪بالا 365 470 515 595 دماي احتراق(co) 1900 1925 1895 1875 دماي شعله(co)

● منشا نفت و گاز بشر از قرنها پيش به وجود نفت پي برده بود و اين ماده روغني شکل و اعجاب آميز از دير باز مورد استفاده پيشينيان بوده است. نفت را OIL يا P ...

● منشا نفت و گاز بشر از قرنها پيش به وجود نفت پي برده بود و اين ماده روغني شکل و اعجابآميز از دير باز مورد استفاده پيشينيان بوده است. نفت را OIL يا Pe ...

● گاز ساختگي (SUBSTITUTE NATURAL) گاز ساختگي را مي توان مانند گاز سنتز از گازسازي زغال سنگ و يا گازرساني مواد نفتي بدست اورد ارزش گرمايي اين گاز در مق ...

نوشابه‌هاي گازدار، يکي از مهم‌ترين عوامل توليد سنگ کليه هستند. ۵۴۸۷تحقيقات نشان داده است که انواع نوشابه‌هاي گازدار ( سودا ) بيماري‌هايي چون پوکي استخ ...

● مقدمه: منشا سوختهاي گازي متفاوت است. برخي به طور طبيعي وجود دارند و برخي ديگر از تغيير شکل سوختهاي مايع و يا جامد تهيه مي شوند. سازنده ي اصلي مفيد آ ...

کشور ما از لحاظ وجود مخازن هيدروکربوري جزء کشور هاي بسيار غني دنيا محسوب مي شود. ولي با وجود اين آگاهي ما دانشجويان زمين شناسي و ديگر هم وطنان درباره ...

از اول تا ۱۲ دسامبر در شهر پزنان در لهستان گردهمايي سازمان ملل درباره آب و هوا برگزار شد. در همان زمان از سوي سازمان هواشناسي بين المللي زنگ خطري دربا ...

جنگل داري عبارتست از به کارگيري مجموعه اي از علوم و فنون که درجهت شناخت جوامع متنوع جنگلي، آگاهي از کيفيت و کميت آن ها، پرورش توده هاي جنگلي، بهره برد ...

دانلود نسخه PDF - گاز طبيعي