Gaz naturel
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Le gaz naturel est un gaz combustible fossile compos?? principalement de m??thane , mais y compris des quantit??s significatives de l'??thane , le propane , butane, et pentane-lourds hydrocarbures retir??es avant d'utiliser comme combustible des consommateurs -ainsi que le dioxyde de carbone , l'azote , l'h??lium et sulfure d'hydrog??ne. On le trouve dans champs de p??trole (associ??s) soit dissous ou isol??es dans champs de gaz naturel (non associ??s), et dans les couches de charbon (comme m??thane de houille). Lorsque des gaz riches en m??thane sont produites par le d??composition ana??robie de non-fossiles organique mat??riel, ceux-ci sont appel??s biogaz. Sources de biogaz comprennent mar??cages, marais, et d??charges (voir le gaz d'enfouissement), ainsi que eaux d'??gout boues et fumier par voie de des digesteurs ana??robies, en plus de la fermentation ent??rique en particulier dans le b??tail .
Comme le gaz naturel ne est pas un pur produit, lorsque le gaz non associ?? est extraite d'un champ sous supercritique (pression / temp??rature) conditions, il peut partiellement se condenser sur d??pressurisation isotherme - un effet appel?? condensation r??trograde. Les liquides ainsi form??s peuvent ??tre pi??g??s par le d??p??t dans les pores du r??servoir de gaz. Une m??thode pour faire face ?? ce probl??me consiste ?? r??injecter le gaz s??ch?? exempt de condensat pour maintenir la pression souterraine et de permettre r????vaporation et l'extraction des condensats.
Le gaz naturel est souvent de mani??re informelle d??nomm??e tout simplement du gaz, surtout lorsqu'on les compare ?? d'autres sources d'??nergie comme l'??lectricit??. Avant que le gaz naturel peut ??tre utilis?? comme combustible, il doit subir une vaste traitement pour ??liminer presque tous les mat??riaux autres que le m??thane. Les sous-produits de traitement qui comprennent l'??thane, le propane, les butanes, pentanes et d'hydrocarbures de plus haut poids mol??culaire, le soufre ??l??mentaire et, parfois, l'h??lium et l'azote.
Composition chimique
La principale composante du gaz naturel est le m??thane ( C H 4), le plus court et le plus l??ger Mol??cule d'hydrocarbure. Il contient ??galement souvent des hydrocarbures gazeux plus lourds tels que l'??thane ( C 2 H 6), propane ( C 3 H 8) et butane ( C 4 H 10 autres), ainsi que du soufre des gaz contenant, en quantit??s variables, vous pouvez aussi condensats de gaz naturel. Gaz naturel qui contient des hydrocarbures autres que le m??thane est appel?? gaz naturel humide. Le gaz naturel compos?? uniquement de m??thane est appel?? gaz naturel sec .
| Composant | Poids typique. % |
|---|---|
| Le m??thane (CH 4) | 70-90 |
| L'??thane (C 2 H 6) | 5-15 |
| Propane (C 3 H 8) et le butane (C 4 H 10) | <5 |
| CO 2, N 2, H 2 S, etc. | ??quilibre |
Azote, l'h??lium, le dioxyde de carbone et des traces de sulfure d'hydrog??ne, l'eau et substances odorantes peuvent ??galement ??tre pr??sents. Le gaz naturel contient ??galement et est la source de march?? primaire de l'h??lium . mercure est ??galement pr??sent en petites quantit??s dans le gaz naturel extrait de certains champs. La composition exacte du gaz naturel varie entre les champs de gaz.
Organosulfur??s compos??s et du sulfure d'hydrog??ne sont des contaminants courants qui doivent ??tre ??limin??s avant la plupart des utilisations. Gaz avec une quantit?? importante d'impuret??s de soufre, tel que sulfure d'hydrog??ne, que l'on appelle gaz acide; gaz par des impuret??s de soufre ou de dioxyde de carbone est gaz acides. Le gaz naturel trait?? qui est disponible pour les utilisateurs finaux est insipide et inodore, cependant, avant que le gaz est distribu?? aux utilisateurs finaux, il est odoris?? par l'addition de petites quantit??s de substances odorantes (m??langes de t-butyl mercaptan, mercaptanthiol d'isopropyle, t??trahydrothioph??ne, sulfure de dim??thyle et d'autres compos??s du soufre), pour aider ?? la d??tection des fuites. Le gaz naturel trait?? est, en soi, sans danger pour le corps humain, cependant, le gaz naturel est simple asphyxiant et peut tuer si elle d??place l'air au point o?? la teneur en oxyg??ne ne sera pas soutenir la vie.
Le gaz naturel peut ??galement ??tre dangereux pour la vie et des biens ?? travers une explosion. Le gaz naturel est plus l??ger que l'air, et donc tend ?? se ??chapper dans l'atmosph??re. Mais lorsque le gaz naturel est confin??, comme dans une maison, les concentrations de gaz peuvent atteindre des m??langes explosifs et, se il est enflamm??, entra??ner des explosions qui pourraient d??truire les b??timents. Le m??thane a un faible limite explosive de 5% dans l'air, et une limite sup??rieure d'explosivit?? de 15%. Pr??occupations explosifs avec du gaz naturel comprim?? utilis??s dans les v??hicules sont presque inexistants, en raison de la nature se ??chapper du gaz, et la n??cessit?? de maintenir les concentrations entre 5% et 15% pour d??clencher des explosions.
contenu de l'??nergie, les statistiques et les prix
Les quantit??s de gaz naturel sont mesur??s en m??tres cubes normaux (correspondant ?? 0 ?? C ?? 101,325 kPaa) ou en pieds cubes standard (correspondant ?? 60 ?? F (16 ?? C) et 14,73 PSIA). Le calorifique sup??rieur d'un m??tre cube normal du gaz naturel de qualit?? commerciale est d'environ 39 m??gajoules (≈10.8 kWh), mais cela peut varier de plusieurs pour cent. En Unit??s am??ricaines, une pied cube standard de gaz naturel produit environ 1030 British Thermal Units (BTU). La valeur r??elle de chauffage lorsque l'eau ne se condense pas form?? est le la chaleur nette de combustion et peut ??tre jusqu'?? 10% de moins.
Le prix du gaz naturel varie consid??rablement selon l'emplacement et le type de consommateur. En 2007, un prix de 7 $ par mille pieds cubes (28 m 3) ??tait typique aux ??tats-Unis. La valeur typique calorique du gaz naturel est d'environ 1 000 BTU par pied cube, selon la composition du gaz. Cela correspond ?? environ $ 7 par million de BTU, soit environ 7 $ par gigajoule. En Avril 2008, le prix de gros ??tait de 10 $ par mille pieds cubes (28 m 3) ($ 10 / MBTU). Le prix r??sidentiel varie de 50% ?? 300% de plus que le prix de gros. ?? la fin de 2007, ce ??tait 12 $ 16 $ 1 000 pi 3 (ou MBTU). Le gaz naturel aux ??tats-Unis est n??goci?? comme un contrat ?? terme sur le New York Mercantile Exchange. Chaque contrat est de 10 000 MMBTU ( gigajoules), ou 10 milliards de BTU. Ainsi, si le prix du gaz est de 10 $ par million de BTU sur le NYMEX, le contrat est ??valu?? ?? $ 100,000.
Aux ??tats-Unis, les ventes au d??tail sont souvent en unit??s de thermies (e); 1 therm = 100000 BTU. Les compteurs de gaz de mesurer le volume de gaz utilis??, et ce est converti en thermies en multipliant le volume de la teneur en ??nergie du gaz utilis?? au cours de cette p??riode, qui varie l??g??rement dans le temps. Transactions de gros sont g??n??ralement faites dans decatherms (DTH), ou en milliers decatherms (MDTH) ou en millions (decatherms MMDth). Un million decatherms est ?? peu pr??s un milliard de pieds cubes de gaz naturel.
Le gaz naturel est ??galement trait??e comme une marchandise en Europe, principalement au Royaume-Uni NBP et hubs europ??ens connexes, tels que le TTF aux Pays-Bas.
Dans le reste du monde, le GNL ( le gaz naturel liqu??fi??) et le GPL ( gaz de p??trole liqu??fi??) est cot??e en tonnes ou MBTU que les livraisons au comptant m??triques. Les contrats ?? long terme sont sign??s en tonnes m??triques. Le GNL et GPL est transport?? par sp??cialis??e les navires de transport, comme le gaz est liqu??fi?? au des temp??ratures cryog??niques. La sp??cification de chaque cargaison de GNL / GPL contient g??n??ralement le contenu ??nerg??tique, mais cette information est en g??n??ral pas ?? la disposition du public.
Traitement du gaz naturel
L'image ci-dessous est un sch??ma diagramme de bloc d'une installation typique de gaz naturel de traitement. Il pr??sente les diff??rents proc??d??s unitaires utilis??s pour convertir le gaz naturel brut en gaz des ventes pipeline vers les march??s d'utilisateurs finaux.
Le diagramme de flux de blocs montre ??galement comment le traitement des rendements bruts de gaz naturel sous-produit du soufre, sous-produit de l'??thane, et de liquides de gaz naturel (LGN) propane, les butanes et l'essence naturelle (not??e pentanes +).
Stockage et transport
La difficult?? majeure dans l'utilisation du gaz naturel est le transport et stockage en raison de sa faible densit??. Gaz naturel pipelines sont ??conomiques, mais ne sont pas pratiques ?? travers les oc??ans . Beaucoup pipelines existants en Am??rique du Nord sont pr??s d'atteindre leur capacit??, ce qui incite certains politiciens repr??sentant les r??gions froides de parler publiquement des p??nuries potentielles.
m??thaniers peuvent ??tre utilis??s pour le transport gaz naturel liqu??fi?? (GNL) ?? travers les oc??ans, tandis que camions-citernes peuvent transporter liqu??fi?? ou le gaz naturel comprim?? (GNC) sur de courtes distances. Ils peuvent transporter le gaz naturel directement aux utilisateurs finals ou aux points de distribution comme les pipelines pour un transport ult??rieur. Ceux-ci peuvent avoir un co??t plus ??lev??, n??cessitant des am??nagements suppl??mentaires pour liqu??faction ou compression au point de production, puis la gaz??ification ou la d??compression dans les installations d'utilisation finale ou dans un pipeline.
Dans le pass??, le gaz naturel qui a ??t?? r??cup??r?? au cours de la r??cup??ration de p??trole pouvait pas ??tre rentable vendus, et ??tait tout simplement br??l?? sur le champ de p??trole (connu sous le nom torchage). Cette pratique de gaspillage est maintenant ill??gal dans de nombreux pays. En outre, les entreprises reconnaissent maintenant que la valeur pour le gaz peut ??tre r??alis?? avec le GNL, GNC, ou d'autres moyens de transport aux utilisateurs finaux dans l'avenir. Le gaz est maintenant r?? r??inject??e dans la formation pour une r??cup??ration ult??rieure. Cela aide ??galement de l'huile de pompage en gardant souterraine des pressions plus ??lev??es. En Arabie Saoudite , ?? la fin des ann??es 1970, un "syst??me de gaz Master" a ??t?? cr????, mettant fin ?? la n??cessit?? de torchage. L'observation par satellite montre malheureusement que certains grands pays producteurs de gaz utilisent encore r??guli??rement torchage et la ventilation. Le gaz naturel est utilis?? pour produire de l'??lectricit?? et de la chaleur pour dessalement. De m??me, certaines d??charges qui d??versent aussi des gaz de m??thane ont ??t?? mis en place pour capter le m??thane et produire de l'??lectricit??.
Le gaz naturel est souvent stock?? dans des cavernes souterraines form??es ?? l'int??rieur des r??servoirs de gaz ??puis??s de puits de gaz pr??c??dentes, d??mes de sel, ou dans des citernes comme gaz naturel liqu??fi??. Le gaz est inject?? pendant les p??riodes de faible demande et extrait pendant les p??riodes de plus forte demande. Stockage pr??s des ultimes utilisateurs finaux permet de r??pondre au mieux ?? la demande volatils, mais cela peut ne pas ??tre toujours possible.
Avec 15 nations repr??sentant 84% de la production mondiale, l'acc??s au gaz naturel est devenu un facteur important dans l'??conomie et la politique internationale. ?? cet ??gard, le contr??le des pipelines est un facteur strat??gique majeur.
Utilisation
La production d'??lectricit??
Le gaz naturel est une source majeure de la production d'??lectricit?? par l'utilisation de turbines ?? gaz et vapeur turbines. Particuli??rement rendements ??lev??s peuvent ??tre atteints en combinant turbines ?? gaz d'une turbine ?? vapeur mode de cycle combin??. Le gaz naturel br??le plus propre que les autres combustibles fossiles , comme le p??trole et le charbon, et produit moins de dioxyde de carbone par unit?? d'??nergie lib??r??e. Pour un montant ??quivalent de la chaleur, la combustion du gaz naturel produit environ 30% de moins de dioxyde de carbone que la combustion de p??trole et environ 45% de moins que la combustion du charbon . La production combin??e d'??lectricit?? ?? cycle utilisant le gaz naturel est donc la source la plus propre de la puissance disponible utilisant des combustibles fossiles, et cette technologie est largement utilis??e partout o?? le gaz peut ??tre obtenu ?? un co??t raisonnable. la technologie de pile ?? combustible peut ??ventuellement fournir des options plus propres pour convertir le gaz naturel en ??lectricit??, mais encore il ne est pas ?? prix comp??titif.
Hydrog??ne
Le gaz naturel peut ??tre utilis?? pour produire de l'hydrog??ne , avec une m??thode commune ??tant le reformeur d'hydrog??ne. L'hydrog??ne a des applications diverses: ce est une charge d'alimentation primaire pour l'industrie chimique, un agent d'hydrog??nation, un produit important pour les raffineries de p??trole, et une source de combustible en les v??hicules ?? hydrog??ne.
V??hicules au gaz naturel
Le gaz naturel comprim?? ( m??thane ) est une alternative plus propre ?? d'autres automobiles combustibles tels que essence (essence) et diesel. En 2005, les pays ayant le plus grand nombre de v??hicules au gaz naturel ??taient l'Argentine , le Br??sil , le Pakistan , l'Italie , l'Iran , et l' USA . Le rendement ??nerg??tique est en g??n??ral ??gale ?? celle des moteurs ?? essence, mais inf??rieure par rapport aux moteurs diesel modernes. Benz??ne (aka essence, essence) v??hicules convertis pour fonctionner au gaz naturel souffrent ?? cause de la faible taux de compression de leurs moteurs, r??sultant en une culture de la puissance d??livr??e lors de l'ex??cution sur le gaz naturel (10% -15%). Moteurs CNG-sp??cifiques, cependant, utilisent un taux de compression plus ??lev?? en raison de la hausse de ce carburant indice d'octane de 120 ?? 130.
Usage domestique R??sidentiel
Le gaz naturel est fourni aux maisons, o?? il est utilis?? ?? des fins telles que la cuisson dans des gammes naturelles fonctionnant au gaz et / ou des fours, chauff??s au gaz naturel s??cheuses, chauffage / refroidissement et chauffage central. Accueil ou autre chauffage du b??timent peuvent inclure chaudi??res, fours, et chauffe-eau. GNC est utilis?? dans maisons rurales sans connexions ?? ambiance en services d'utilit?? publique, ou avec des portables grillades. Toutefois, en raison de GNC ??tant moins ??conomique que le GPL, GPL (propane) est la principale source de gaz rural.
Engrais
Le gaz naturel est une mati??re premi??re importante pour la production d' ammoniac , par l'interm??diaire du Proc??d?? Haber, pour une utilisation dans les engrais production.
Aviation
Russie avionneur Tupolev est actuellement en cours un programme de d??veloppement pour produire LNG et l'hydrog??ne avions -powered. Le programme est en cours depuis le milieu des ann??es 1970, et cherche ?? d??velopper des variantes de GNL et d'hydrog??ne de la Tu-204 et A??ronefs de passagers Tu-334, et ??galement le Avion cargo Tu-330. Il pr??tend que, ?? prix courants du march??, un avion de GNL ?? propulsion co??terait 5000 roubles moins cher ?? utiliser par tonne, ?? peu pr??s ??quivalent ?? 60%, avec une r??duction consid??rable de monoxyde de carbone , hydrocarbure et Les ??missions d'oxyde d'azote.
Les avantages du m??thane liquide comme carburant pour moteur ?? r??action sont qu'il a une ??nergie plus pr??cise que la norme m??langes de k??ros??ne et que sa basse temp??rature peut aider ?? refroidir l'air qui comprime le moteur pour une plus grande efficacit?? volum??trique en effet remplacer un intercooler. En variante, il peut ??tre utilis?? pour abaisser la temp??rature des gaz d'??chappement.
Autre
Le gaz naturel est ??galement utilis?? dans la fabrication de tissus , verre , acier , mati??re plastique , peinture, et d'autres produits.
S??curit??
Dans ne importe quelle forme, une infime quantit?? de odorant tel que mercaptan t-butyle, avec une odeur de pourriture chou-like, est ajout?? ?? l'autre incolore et presque gaz inodore, de sorte que fuites peuvent ??tre d??tect??es avant un incendie ou explosion se produit. Parfois, un compos?? apparent??, thiophane est utilis??, avec une odeur d'oeuf pourri. Ajout odorant au gaz naturel a commenc?? aux ??tats-Unis apr??s la 1937 Nouvelle explosion London School. L'accumulation de gaz dans l'??cole est pass?? inaper??u, tuant trois cents ??tudiants et les professeurs quand il enflamm??. Odorants sont consid??r??s comme non-toxiques dans les concentrations extr??mement faibles se produisent du gaz naturel livr?? ?? l'utilisateur final.
Dans les mines , o?? le m??thane suintant de formations rocheuses n'a pas d'odeur, capteurs sont utilis??s, et les appareils d'exploitation mini??re ont ??t?? sp??cialement con??us pour ??viter les sources d'allumage, par exemple, le Lampe de Davy.
Explosions caus??es par des catastrophes naturelles fuites de gaz se produisent quelques fois par ann??e. Individuel maisons, les petites entreprises et les bateaux sont le plus souvent affect??s quand une fuite interne se accumule gaz ?? l'int??rieur de la structure. Fr??quemment, l'explosion sera suffisant pour endommager consid??rablement un b??timent, mais laisser debout. Dans ces cas, les personnes ?? l'int??rieur ont tendance ?? avoir mineure ?? mod??r??e blessures. Parfois, le gaz peut se accumuler dans quantit??s suffisantes pour provoquer une explosion mortelle, d??sint??grer un ou plusieurs b??timents dans le processus. Le gaz se dissipe habituellement facilement ext??rieur, mais peut parfois recueillir en quantit??s dangereuses si m??t??orologiques conditions sont r??unies. Toutefois, compte tenu des dizaines de millions de structures qui utilisent le carburant, l'individu risque d'utiliser le gaz naturel est tr??s faible.
Certains donnent des champs de gaz gaz acide renfermant de l'hydrog??ne sulfur?? (H 2 S). Ce gaz non trait?? est toxique. Amine traitement de gaz, un processus ?? l'??chelle industrielle qui ??limine acides gazeux composants, est souvent utilis?? pour ??liminer le sulfure d'hydrog??ne ?? partir de gaz naturel.
Extraction de gaz naturel (ou huile) conduit ?? diminuer pression dans le r??servoir . Cela peut conduire ?? subsidence au niveau du sol. Affaissement peut affecter ??cosyst??mes, les voies navigables, ??gouts et syst??mes d'approvisionnement en eau, fondations, etc.
Syst??mes de chauffage au gaz naturel sont la principale cause de monoxyde de carbone d??c??s aux ??tats-Unis, selon la Consumer Product Safety Commission des ??tats-Unis. Quand un gaz naturel dysfonctionnements du syst??me de chauffage, il produit inodore monoxyde de carbone. En l'absence de d??gagement de fum??e pour donner l'alerte, les victimes d'empoisonnement sont facilement asphyxi??es par le monoxyde de carbone. Les d??tecteurs sont disponibles qui avertit de monoxyde de carbone et / ou des gaz explosifs (m??thane, propane, etc.)
Comparaison des co??ts avec de l'huile de chauffage aux Etats-Unis
Il est difficile d'??valuer le co??t de chauffage d'une maison avec du gaz naturel par rapport ?? celui de l'huile de chauffage, en raison des diff??rences d'efficacit?? de conversion d'??nergie, et le prix tr??s fluctuants du p??trole brut. Toutefois, ?? titre d'illustration, on peut calculer un co??t repr??sentant par BTU. En supposant que les valeurs actuelles suivantes:
- Pour le gaz naturel
- Un pied cube de gaz naturel produit environ 1030 BTU (38,4 MJ / m??)
- Le prix du gaz naturel est de 9,00 $ par millier de pieds cubes ($ 0,32 / m??)
- Pour l'huile de chauffage
- Un gallon US d'huile de chauffage produit environ 138 500 BTU (38,6 MJ / l)
- Le prix du mazout de chauffage est de 2,50 $ par gallon US ($ 0,66 / l)
Cela donne un co??t de $ 8,70 par million de BTU (8,30 $ / GJ) pour le gaz naturel, par rapport ?? 18 $ par million de BTU ($ 17 / GJ) pour le mazout. Bien s??r, de telles comparaisons fluctuent avec le temps et varient d'un endroit ?? l'autre d??pend du co??t des mati??res premi??res et de la fiscalit?? locale.
