Что такое природный газ?

Природный газ представляет собой смесь горючих газов, образующихся под землей путем разложения органических материалов в растениях и животных. Он обычно встречается в районах присутствия нефти, хотя имеется несколько крупных подземных резервуаров природного газа, где мало или совсем нет нефти. Природный газ широко используется для отопления и приготовления пищи, а также для различных промышленных применений. При добыче газа используется разнообразное компрессорное оборудование, такое как "компрессор Remeza".
Сырье
Сырой природный газ состоит из нескольких газов. Основным компонентом является метан. Другие компоненты включают этан, пропан, бутан и многие другие горючие углеводороды. Сырой природный газ может также содержать водяной пар, сероводород, диоксид углерода, азот и гелий.
Во время обработки многие из этих компонентов могут быть удалены. Некоторые из них, такие как этан, пропан, бутан, сероводород и гелий, могут быть частично или полностью удалены для переработки и проданы как отдельные товары. Другие компоненты, такие как водяной пар, двуокись углерода и азот, могут быть удалены для улучшения качества природного газа или для облегчения перемещения газа на большие расстояния по трубопроводам.
Полученный обработанный природный газ содержит в основном метан и этан, хотя нет такого понятия, как «типичный» природный газ. Некоторые другие компоненты могут быть добавлены к обрабатываемому газу, чтобы придать ему особые качества. Например, химическое вещество, известное как меркаптан, добавляется, чтобы дать газу характерный запах, который предупреждает людей об утечке.
Процесс производства
Методы, используемые для извлечения, обработки, транспортировки, хранения и распределения природного газа, зависят от местоположения и состава сырого газа, а также от местоположения и применения газа конечными пользователями. Вот типичная последовательность операций, используемых для производства природного газа для отопления дома и приготовления пищи.
экстрагирование

1. Некоторые подземные резервуары природного газа находятся под достаточным внутренним давлением, что газ может течь по скважине и достигать поверхности Земли без дополнительной помощи. Однако для большинства скважин требуется насос для подачи газа (и масла, если он присутствует) на поверхность. Самый распространенный насос имеет длинный стержень, прикрепленный к поршню глубоко в скважине. Шток попеременно поднимается вверх и погружается обратно в скважину пучком, который медленно скашивается вверх и вниз по вертикальной опоре. Эту конфигурацию часто называют насосом с головкой лошади, потому что форма тянущего механизма на конце качающегося пучка напоминает голову лошади.
2. Когда исходный природный газ достигает поверхности, он отделен от любого масла, которое может присутствовать, и направляется на центральную установку для переработки газа поблизости. Несколько сотен колодцев могут питаться на одном и том же заводе.

Обработка

1. Около 75% сырого природного газа в Соединенных Штатах происходит из подземных водоемов, где мало или совсем нет нефти. Этот газ легче обрабатывать, чем газ из нефтяных скважин. Независимо от источника, большинство сырого природного газа содержат грязь, песок и водяной пар, которые необходимо удалить перед дальнейшей обработкой, чтобы предотвратить загрязнение и коррозию оборудования и трубопроводов. Грунт и песок удаляются фильтрами или ловушками рядом с колодцем. Водный пар обычно удаляют путем пропускания газа через башню, заполненную гранулами твердого осушителя, такого как оксид алюминия или силикагель, или через жидкий осушитель, такой как гликоль. После того, как он будет очищен и высушен, необработанный газ может быть подвергнут дальнейшей обработке или может быть отправлен непосредственно на компрессорную станцию и закачен в магистральный транспортный трубопровод.
2. Если сырой природный газ содержит большое количество более тяжелых углеводородных газов, таких как пропан и бутан, эти материалы удаляются для продажи отдельно. Наиболее распространенный метод заключается в том, чтобы пузырить необработанный газ через высокую закрытую башню, содержащую масло для поглощения холода, подобное керосину. Когда газ контактирует с холодным маслом, более тяжелые углеводородные газы конденсируются в жидкости и попадают в масло. Более легкие углеводородные газы, такие как метан и этан, не конденсируются в жидкость и вытекают из верхней части башни. Около 85% пропана и почти все бутан и более тяжелые углеводороды пойманы таким образом. Затем абсорбирующее масло перегоняется для удаления захваченных углеводородов, которые разделяются на отдельные компоненты в колонне фракционирования.
3. В этот момент природный газ содержит метан, этан и небольшое количество пропана, который не был захвачен. Он также может содержать различные количества двуокиси углерода, азота и других материалов. Часть этана иногда удаляется для использования в качестве сырья в различных химических процессах. Для этого водяной пар в газе далее восстанавливают, используя один из нескольких способов, и затем газ подвергают повторному циклу сжатия и расширения для охлаждения этана и захвата его в виде жидкости.
4. Некоторые природные газы содержат высокий процент углекислого газа и сероводорода. Эти химические вещества могут реагировать с остаточным водяным паром в газе с образованием кислоты, которая может вызвать коррозию. Они удаляются путем пропускания газа через башню, в то время как распыление воды, смешанной с растворителем, например моноэтаноламином, вводят вверху. Растворитель реагирует с химикатами, и раствор отводится со дна башни для дальнейшей обработки.
5. Некоторые природный газ также содержат высокий процент азота. Поскольку азот не горит, он снижает теплотворную способность природного газа. После удаления двуокиси углерода и сероводорода газ проходит процесс низкотемпературной дистилляции для разжижения и отделения азота. Вместе процессы на этапах 6 и 7 иногда называют «модернизацией» газа, потому что природный газ теперь чище и будет гореть горячее.
6. Если газ гелия должен быть захвачен, это делается после удаления азота. Это связано с процессом сложной дистилляции и очистки для выделения гелия из других газов. Природный газ является основным источником промышленного гелия в Соединенных Штатах.

Транспортирование

1. Меркаптан вводится в обработанный природный газ, чтобы придать ему особый предупреждающий запах, а газ подается на компрессорную станцию, где давление увеличивается до примерно 200-1 500 фунтов на квадратный дюйм (1,380-10,350 кПа). Затем газ транспортируется по всей стране через один из нескольких крупных трубопроводов, установленных под землей. Эти трубопроводы имеют диаметр от 20 до 42 дюймов (51-107 см). Примерно каждые 100 миль (160 км) другой компрессор повышает давление газа, чтобы компенсировать небольшие потери давления, вызванные трением между газом и стенками трубы. Это препятствует течению газа.
2. Когда находящийся под давлением природный газ достигает окрестности его конечного пункта назначения, его иногда вводят обратно в землю для хранения. Для хранения газа могут использоваться истощенные подземные газовые и нефтяные резервуары, пористые породы, известные как водоносные горизонты, или подземные соляные пещеры. Это обеспечивает готовую поставку в холодные зимние месяцы.

Распределительная

1. Когда газ необходим, он вытягивается из подземного хранилища и транспортируется по трубопроводам при давлениях до 1000 фунтов на квадратный дюйм (6 900 кПа). Эти трубопроводы подают газ в город или район, где он должен использоваться.
2. Давление снижается до менее 60 фунтов на квадратный дюйм (410 кПа), а газ распределяется в подземных трубах, которые проходят по всей площади. Прежде чем газ будет поступать в каждый дом или бизнес, давление далее снижается до примерно 0,25 фунта на квадратный дюйм (1,7 кПа).

Контроль качества
Природный газ легко горит на воздухе и может сильно взрываться, если большое количество внезапно воспламеняется. Все здания были выровнены мощными взрывами, вызванными утечками природного газа. В других случаях люди задыхаются в закрытых помещениях, которые медленно заполняются природным газом. Поскольку природный газ не имеет запаха, в газ добавляется неприятный меркаптан, так что даже небольшая утечка будет немедленно заметна. Для защиты подземных газопроводов высокого давления яркая желтая пластиковая лента зарывается в землю на несколько футов над трубопроводом, чтобы предупредить людей, которые могут копать в этом районе. Таким образом, они откроют ленту, прежде чем они на самом деле попадут в трубопровод ниже. Предупреждающие знаки также размещаются на уровне земли по всей длине трубопровода в качестве дополнительной меры предосторожности.
Будущее
Поскольку природный газ является чистым, его рассматривают как альтернативное топливо для автомобилей. Сжатый природный газ (CNG) автомобили и грузовики уже находятся в дороге во многих областях. Компании, использующие промышленные процессы, требующие высоких температур, также обращаются к природному газу вместо других видов топлива, чтобы уменьшить загрязнение воздуха, выделяемое их заводами. Сюда входят компании, занимающиеся производством стали, стекла, керамики, цемента, бумаги, химикатов, алюминия и пищевых продуктов.