Табиғи газ үйлерді, көліктерді және әртүрлі өндірістік процестерді қуаттайтын маңызды энергия көзі болып табылады. Таза энергияның баламаларына деген қызығушылық артуымен, табиғи газдың құрамын тұтынушылар, өнеркәсіп мамандары және экологиялық қорғаушылар үшін түсіну өте маңызды. Бұл мақала табиғи газдың құрамы, қасиеттері, өндіріс процестері, қолданылуы, экологиялық әсері және болашағын зерттейді. Бұл маңызды энергия көзінің құрамын зерттейік.
Табиғи газды түсіну
Табиғи газ – негізінен метаннан (CH4) тұратын, қазіргі қоғам үшін күшті энергия көзі болып табылатын қазба отыны. Алайда, оның құрамында аз мөлшерде әртүрлі көмірсутектер мен элементтер бар. Табиғи газдың құрамын талқылағанда, оның негізгі компоненттері мен қасиеттеріне және пайдалылығына әсер ететін кішігірім құрамды бөліктерді қарастыру маңызды.
1. Табиғи газдың негізгі компоненттері
Табиғи газ негізінен келесі компоненттерден тұрады:
1.1 Метан (CH4)
Метан табиғи газдың ең көп мөлшерде кездесетін компоненті, әдетте оның құрамының 70-90%-ын құрайды. Бұл түссіз, иіссіз газ табиғи газдың негізгі энергия көзі болып табылады. Метан – жану кезінде көмір мен мұнайға қарағанда аз көмірқышқыл газын шығаратын таза отын.
1.2 Этан (C2H6)
Этан табиғи газдың шамамен 5-15%-ын құрайды. Ол жиі өңдеу кезінде бөлініп, пластмассалардың негізгі құрылыс материалы болып табылатын этилен өндірісінде қолданылады.
Пропан (C3H8)
Пропан аз мөлшерде, шамамен 1-5%-да кездеседі. Ол, әсіресе, табиғи газ құбырлары жоқ тұрғын үйлерде жылыту және пісіру үшін, көлікте және рефрижерант ретінде кеңінен қолданылады.
Бутан (C4H10)
Бутан да пропан сияқты табиғи газдың аз құрамды бөлігі болып табылады, әдетте 1%-дан аз мөлшерде кездеседі. Ол көліктегі пештер мен жалындықтарда, сондай-ақ шығарындыларды және көлік жұмысын жақсарту үшін бензин қоспаларында кеңінен қолданылады.
Басқа компоненттер
Табиғи газдың құрамында сонымен қатар көмірқышқыл газы (СО2), азот (N2), сутегі сульфиді (H2S) және су буы сияқты басқа газдардың аз мөлшері болуы мүмкін. Олардың болуы географиялық орналасуы мен өндіріс әдістеріне байланысты өзгеруі мүмкін.
Табиғи газдың химиялық қасиеттері
Табиғи газдың химиялық қасиеттерін түсіну өндіріс және тасымалдау кезіндегі қауіпсіздік шаралары сияқты бірнеше қолданбалар үшін өте маңызды. Төменде кейбір маңызды қасиеттер келтірілген:
| Қасиет | Мән |
|---|---|
| Молекулалық салмақ | 16,04 г/моль |
| Жану жылуы | Шамамен 35 МДж/м3 |
| Жану температурасы | Шамамен 1980°C |
| Иіс | Иіссіз (қауіпсіздік үшін иіс қосылады) |
| Тығыздық | 0,717 кг/м3 (0°C және 1 атм) |
Табиғи газ қалай өндіріледі?
Табиғи газды өндіру әдістері орналасуы мен геологиялық ерекшеліктеріне байланысты әртүрлі болады. Төменде негізгі өндіріс әдістері келтірілген:
2.1 Дәстүрлі әдістер
Дәстүрлі өндіріс әдістері мұнай кен орындарымен бірге орналасқан табиғи газ қорларын пайдаланады. Осы әдістерге мыналар жатады:
Вертикальды тесік қазу
Бұл әдіс геологиялық қабаттарда орналасқан газ қорына жету үшін вертикальды тесік қазуды қолданады. Қысым айырмашылығы жасалғаннан кейін газ табиғи түрде беткейге ағады.
Горизонтальды тесік қазу
Бұл жетілдірілген әдіс газ қабаттары арқылы горизонтал бурау жасауға мүмкіндік береді, бұл экспозиция ауданын арттырып, өндірістің тиімділігін жақсартады.
2.2 Дәстүрлі емес әдістер
Табиғи газға деген сұраныс артуымен, дәстүрлі емес өндіру әдістері маңыздылыққа ие болды:
Гидравликалық жарықтандыру (Фрэкинг)
Фрэкинг тау жыныстарына жоғары қысымды сұйықтық енгізу арқылы жарықтар жасауды қамтиды, бұл табиғи газдың бос ағып кетуіне мүмкіндік береді. Бұл әдіс кең көлемді шиферлі газ қорына қол жеткізуге мүмкіндік берді.
Көмір қабатынан метанды өндіру
Бұл әдіс көмір қабаттарынан метанды өндіруді қамтиды, жиі қысымды төмендетіп, газды бөліп шығару үшін суды сорғылауды талап етеді.
Табиғи газдың жиі қолданылуы
Табиғи газ әртүрлі салаларда көптеген қолданбаларға ие. Міне, кейбір жиі қолданылатын қолданылуы:
3.1 Тұрғын үй және коммерциялық қолдану
Үй және коммерциялық ғимараттарда табиғи газ негізінен:
- Жылыту – пештер, су қыздырғыштар және бөлме жылытқыштары
- Ас дайындау – газ плиталары және пештер
- Душ пен су құбырларындағы суды жылыту
3.2 Өнеркәсіптік қолдану
Өнеркәсіптер табиғи газды:
- Процестік жылыту және өндіріс
- Химиялық өндіріс үшін шикізат, әсіресе тыңайтқыштар үшін аммиак
- Комбинирленген циклді электр станцияларында электр энергиясын өндіру
3.3 Транспорт
Табиғи газ сондай-ақ көліктер үшін ауыстырмалы отын ретінде екі негізгі түрге бөлініп қолданылады:
- Сығылған табиғи газ (СНГ) – кейбір қоғамдық көліктер мен жеңіл көліктерде қолданылады
- Сұйытылған табиғи газ (СНГ) – ауыр көліктер мен кейбір теңіз қолданбаларында қолданылады
Табиғи газдың экологиялық әсері
Табиғи газ көмір мен мұнайға қарағанда тазарақ ауыстырмалы отын ретінде жиі аталып жүрсе де, оның экологиялық әсерін ескермеуге болмайды:
4.1 Көміртегі диоксидінің шығарындылары
Табиғи газ басқа фоссильді отындарға қарағанда аз көміртегі диоксидін шығарса да, метанның жаһандық жылыну потенциалы әлдеқайда жоғары. Метанның шығарылу және тасымалдау кезіндегі ағып кетуін азайтуға бағытталған шаралар оның жалпы әсерін азайту үшін өте маңызды.
4.2 Судың пайдаланылуы
Жарықтандыру көп мөлшерде суды пайдаланады және дұрыс басқарылмаса, жергілікті су қоймаларын ластауы мүмкін. Тұрақты тәсілдер осы қауіптерді азайтуға көмектесе алады.
4.3 Жерді пайдалану және биоалуантүрлілік
Өндіріс процесі жерді пайдалануға және жергілікті экожүйелерге әсер етуі мүмкін. Дұрыс жоспарлау және ережелер осындай әсерді азайтуға көмектесе алады.
Табиғи газдың болашағы
Дүние жүзі тұрақты энергия тәсілдеріне көшуде болғандықтан, табиғи газдың рөлі өзгеріп жатыр:
5.1 Жаңартылатын табиғи газ (ЖТГ)
RNG ауыл шаруашылығы қалдықтары мен көмуханалар сияқты органикалық материалдардан өндіріледі. Ол дәстүрлі табиғи газды ауыстыра алады және шеңберлік экономикаға ықпал ете алады.
5.2 Көміртегін ұстау және сақтау (CCS)
CCS технологиялары атмосфераға жетпес бұрын көміртегінің шығарындыларын ұстауға бағытталған. CCS технологиясын табиғи газ электр станцияларымен біріктіру арқылы орталыққа тигізетін зияндылықты айтарлықтай азайтуға болады.
5.3 Технологиялық жетістіктер
Технологияның дамуымен бірге өндірудің жаңа әдістері, тиімділікті арттыру және әсері аз процестер жасалып жатыр, бұл табиғи газдың болашағын тұрақты етеді.
Табиғи газ туралы жиі қойылатын сұрақтар
6.1 Табиғи газдың негізгі құрамдас бөліктері қандай?
Табиғи газдың негізгі құрамдас бөлігі метан (CH4) болып табылады, ол әдетте құрамының 70-90%-ын құрайды. Басқа құрамдас бөліктерге этан, пропан, бутан және аздаған азот, көмірқышқыл газы және сульфидті сутек жатады.
6.2 Табиғи газ қалай өндіріледі?
Табиғи газды тік және көлбеу тесіктерді қазу сияқты дәстүрлі әдістермен немесе сумен бұрғылау (фрэкинг) және көмір қабатынан метанды өндіру сияқты дәстүрлі емес әдістермен өндіруге болады.
6.3 Табиғи газдың қоршаған ортаға тигізетін әсері қандай?
Табиғи газ басқа кенді отындарға қарағанда көміртегінің шығарындысы аз, бірақ өндіру кезіндегі метанның ағып кетуі, судың көп мөлшерде пайдаланылуы және жердің пайдаланылуындағы өзгерістер әлі де қоршаған ортаға қиындықтар тудыруы мүмкін.
6.4 Табиғи газ жаңармалы ресурс па?
Дәстүрлі түрінде табиғи газ – кенді отын және жаңармайды. Алайда, органикалық материалдардан өндірілген жаңармалы табиғи газ (ЖТГ) жаңармалы энергия көзі ретінде қарастырылуы мүмкін.
6.5 Табиғи газды пайдаланудың артықшылықтары қандай?
Табиғи газ салыстырмалы таза жанады, көп мөлшерде кездеседі және көп қырлы. Ол жылыту, пісіру, электр энергиясын өндіру және тіпті көліктерге отын ретінде қолданылады, бұл энергия қауіпсіздігіне және экономикалық тұрақтылыққа ықпал етеді.
