گاز
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.
[ویرایش] آشنایی با گاز طبیعی
گاز یکی از حالت‌های وجود ماده است.
هر جامدی در اثر افزودن گرمای مناسب به گاز تبدیل می‌شود. اتم‌ها یا مولکول‌های ماده در حالت گاز حرکتی مستقل از یکدیگر دارند و نیروئی آنها را به‌هم وصل نمی‌کند. در حالت گازی اتم‌ها یا ملکول‌ها به‌صورت تصادفی با هم برخورد می‌کنند. گازها نیز مانند مایعات و پلاسما از شاره‌ها هستند.
[ویرایش] منشاء گاز طبیعی
بقایای گیاهان و جانورانی که اجساد آنها طی میلیونهاسال به قسمت‌های زیرین دریاچه‌ها و اقیانوسهای قدیمی رانده شده بتدریج تجزیه و به صورت عناصر آلی درآمده وبراثرفشارو گرمای درونی زمین به نفت وگاز تبدیل و در مخازن زیرزمینی و در عمق سه تا چهار هزار متری و با فشار حدود چند صد اتمسفر ذخیره گردیده‌است .
[ویرایش] پالایش و آماده سازی گاز طبیعی برای مصرف
گاز طبیعی به هنگام استخراج دارای ناخالصی‌هایی مانند شن و ماسه ، آب شور و گازهای اسیدی می‌باشد که در پالایشگاههای گاز تصفیه شده و به صورت گاز قابل مصرف در می‌آید . گاز پالایش شده از طریق خطوط لوله انتقال گاز فشار قوی به شهرها و مراکز مصرف منتقل می‌شود .
[ویرایش] مشخصات گاز طبیعی
گاز طبیعی گازی است بی رنگ ، بی بو و سبک تر از هوا . برای تشخیص نشت گاز ،در ایستگاههای دروازه ورودی شهرها به آن مواد بودار کننده اضافه می‌کنند تا ایمنی مصرف کنندگان گاز طبیعی تامین گردد .به عنوان مثال گاز طبیعی مورد استفاده در استان خراسان از مخازن گازی سرخس تامین می‌گردد و ۹۸ درصد آن را گازمتان تشکیل می‌دهد (CH۴). ارزش حرارتی هر متر مکعب گاز طبیعی تقریبامعادل ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید می‌باشد .
[ویرایش] عوامل موثر بر سوخت کامل گاز طبیعی و استفاده بهینه از آن
تامین هوای کافی برای سوخت کامل گاز . هر متر مکعب هنگام سوختن نیاز به حدود۱۰ متر مکعب هوا دارد و هرچه شعله آبی رنگ تر باشد نشاندهنده رسیدن هوای کافی برا ی سوخت می‌باشد: ۱-استفاده از فیلتر گاز در وسایل گاز سوز و تمیز کردن به موقع آن ۲-استفاده از کلاهک تعدیل جریان محصولات احتراق در وسایل گاز سوز ۳-انتخاب ظرفیت (قطر) مناسب برای دودکش‌ها ۴-عایقکاری صحیح مخزن آبگرمکن و منبع دوجداره تبدیل انرژی در موتورخانه‌ها و عایقکاری منبع انبساط در پشت بام‌ها ۵- بیشترین اتلاف انرژی حرارتی در ساختمانها از طریق پنجره‌ها می‌باشد لذا بکارگیری مصالح ساختمانی مناسب و استفاده از پنجرههای دو جداره درکاهش مصرف انرژی بسیارموثر می‌باشد.
انواع گاز طبیعی
[ویرایش] گاز ساختگی (SUBSTITUTE NATURAL)
گاز ساختگی را می‌توان مانند گاز سنتز از گازسازی زغال سنگ و یا گازرسانی مواد نفتی بدست اورد ارزش گرمایی این گاز در مقایسه با گاز سنتز بسیار بالاتر است چون مانند گاز طبیعی بخش عمده آن را گاز متان تشکیل می‌دهد. گاز ساختگی را می‌توان با روش لورگی نیز بدست آورد ( همچنین نگاه کنید به لورگی - رهرگس فرایند) .
[ویرایش] گاز سنتز (SYNTHESIS GAS)
گاز سنتز گازی است بی بو ، بی رنگ و سمی که در حضور هوا و دمای ۵۷۴ درجه سانتیگراد بدون شعله می‌سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگی به میزان درصد هیدروژن و کربن منواکسید دارد از گاز سنتز می‌توان به عنوان منبع هیدروژن برای تولید آمونیاک ،متانول و هیدروژن دهی در عملیات پالایش و حتی به عنوان سوخت استفاده کرد گاز سنتز از گاز طبیعی ، نفتا، مواد سنگین و زغال سنگ بدست می‌آید . معمولا برای تولید هر یک تن گاز سنتز که در آن نسبت مولی H۲/CO=۱ باشد ، به ۰/۵۵ تن متان نیاز است . در صورتی که این نسبت ۳ باشد ۰/۴۹ تن متان لازم خواهد بود. تهیه گاز سنتز از منابع هیدروکربورها امکان پذیر است که به شرح زیر خلاصه می‌شود: ۱- تهیه گاز سنتز از زغال سنگ در فرایند تهیه گاز سنتز از زغال سنگ و یا گازی کردن زغال سنگ بخار آب و اکسیژن در دمای ۸۷۰ درجه سانتیگراد و فشار ۲۷ اتمسفر با زغال سنگ ترکیب می‌شود محصول حاوی ۲۲٫۹ درصد هیدروژن ۴۶٫۲ درصد کربن منو اکسید ،۷٫۸ درصد کربن دی اکسید ، ۲۲٫۵ درصد آب و ۰٫۶ درصد کربن متان و نیتروژن است پس از جداسازی گاز کربن دی اکید ، محصول برای فروش از طریق خطوط لوله عرضه می‌شود. در نمودار زیر فرایند تولید گاز سنتز از زغال سنگ نشان داده شده‌است. ۲- تهیه گاز سنتز از مواد سنگین نفتی مواد سنگین نفتی با اکسیژن ( نه هوا) در دمای ۱۳۷۰ درجه سانتیگراد و فشار ۱۰۲ اتمسفر ترکیب شده و گاز سنتز تولید می‌کند. ۳- تهیه گاز سنتز از نفتا نفتا با بخار آب در مجاورت کاتالیست نیکل در دمای ۸۸۵ درجه سانتیگراد و فشار ۲۵ اتمسفر ترکیب وگاز سنتز حاصل می‌شود. ۴- تهیه گاز سنتز از گاز طبیعی این روش که در جهان متداول تر است در در دو مرحله کراکینگ و خالص سازی ، گاز طبیعی به گاز سنتز تبدیل می‌گردد.در این روش از کبالت ، مولیبدیم و اکسید روی به عنوان کاتالیست استفاده می‌شود. محصول نهایی حاوی ۸۳٫۸ درصد هیدروژن ، ۱۴٫۸ درصد کربن منواکسید ۰٫۱ درصد کربن دی اکسید و مقداری متان نیتروژن و بخار آب است. فرایند تهیه گاز سنتز از زغال سنگ در شکل نشان داده شده‌است.
[ویرایش] گاز شهری (TOWN GAS)
اصطلاحا به گازی گفته می‌شود که از طریق خط لوله از یک مجتمع تولید گاز به مصرف کنندگان تحویل می‌شود . گاز شهری یا از زغال سنگ و یا از نفتا تولید و در مناطقی مصرف می‌شود که یا گاز طبیعی در دسترس نباشد و یا زغال سنگ ارزان به وفور یافت شود ترکیب گاز شهری هیدروژن ٪۵۰، متان٪۲۰ تا ٪۳۰، کربن منواکسید ٪۷ تا ٪۱۷، کربن دی اکسید٪۳، نیتروژن ٪۸، هیدروکربورها ٪۸ علاوه بر این ناخالصی‌های دیگری مانند بخار آب ، امونیال ، گوگرد، اسید سیانیدریک نیز در گاز شهری وجود دارد. به گاز شهری گاز زغال سنگ و یا گاز سنتز نیز می‌گویند. در ایران گازی که از طریق خط لوله به مشترکین در شهرها عرضه می‌گردد گاز طبیعی است و ترکیب آن مشابه گاز شهری نیست.
[ویرایش] گاز شیرین (SWEET GAS)
گازشیرین گازی است که هیدروژن سولفید و کربن دی اکسید آن گرفته شده باشد.
[ویرایش] گاز طبیعی (NATURAL GAS)
گاز طبیعی عمدتا از هیدروکربوها همراه با گازهایی مانند کربن دی اکسید ، نیتروژن و در بعضی از مواقع هیدروژن سولفید تشکیل شده‌است بخش عمده هیدروکربورها را گاز متان تشکیل می‌دهد و هیدروکربورهای دیگر به ترتیب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هیدروکربورهای سنگین تر ناخالصی‌های غیرهیدروکربوری نیز مانند آب ، کربن دی اکسید ، هیدروژن سولفید و نیتروژن در گاز طبیعی وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقیم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) نامیده می‌شود. گاز غیر همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخایری که فقط قادر به تولید گاز به صورت تجاری باشد استخراج می‌شود در بعضی موارد گاز غیر همراه حاوی بنزین طبیعی و یا چکیده نفتی ( CONDENSATE) استخراج می‌شود که حجم قابل توجهی از گاز را از هر بشکه هیدروکربور بسیار سبک آزاد می‌کند.
[ویرایش] گاز طبیعی فشرده ( COMPRESSED NATURAL GAS)
گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده‌است و دراکثر نقاط جهان یافت می‌شود. (نگاه کنید به گاز طبیعی ) گاز طبیعی را می‌توان از طریق خط لوله و یا به صورت گاز طبیعی مایع شده (LNG) با نفتکش حمل نمود. از گاز طبیعی فشرده و یا به اختصار سی ان جی می‌توان در اتومبیل‌های احتراقی به عنوان سوخت استفاده کرد در حال حاضر حدود یک میلیون وسیله نقلیه در جهان با گاز فشرده حرکت می‌کنند. در ایتالیا در مقیاس وسیعی از سی ان جی استفاده می‌شود و در زلاندنو و آمریکای شمالی نیز استفاده از گاز طبیعی فشرده رواج دارد. ترکیبات گاز طبیعی متفاوت است و بستگی به نوع میدان گازی دارد که از ان بدست امده‌است ناخالصی‌ها شامل هیدروکربورهای سنگین ، نیتروژن ، دی اکسید، اکسیژن و هیدروژن سولفید می‌باشد. در اتومبیل گاز طبیعی فشرده باید در مخزن سنگین و بزرگ و در فشاری برابر ۲۲۰ اتمسفر ذخیره گردد. البته از لحاظ میزان ذخیره و ارزش حرارتی سی ان جی که حدود ۸/۸ هزار ژول /لیتر است ( در مقایسه بنزین حدود ۳۲ هزار ژول می‌باشد مسافتی که اتومبیل می‌پیماید محدود خواهد بود. علاوه بر این به علت محدودیت تعداد ایستگاه‌ای سوخت گیری اتومبیل باید به نحوی طراحی شود که علاوه بر سی ان جی بتواند از بنزین هم استفاده نماید. مزایای سی ان جی به شرح زیر است: ۱- موتور در هوای سرد به راحتی روشن می‌شود. ۲-سی ان جی اکتان بسیار بالایی دارد. ۳- تمیز می‌سوزد و ته نشین کمتری در موتور ایجاد می‌کند. ۴- هزینه تعمیراتی موتور کمتر است. ۵- مواد آلاینده ناچیزی از اگزوز خارج می‌گردد. معایت سی ان جی به شرح زیر است: ۱- چون به صورت گاز وارد موتور می‌شود هوای بیشتری در مقایسه با بنزین جایگزین می‌کند و در نتیجه کارایی حجمی پایین تری دارد. ۲- مسافت کوتاه تری در مقایسه با اتومبیل‌های بنزین طی می‌کند مگر انکه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزین هم استفاده نماید. ۳- قدرت موتور اتومبیل‌های گاز سوز رویهمرفته ۱۵ درصد کمتر از اتومبیل‌های بنزین سوز است. ۴- ساییدگی نشیمنگاه شیر که بستگی به میزان رانندگی دارد بیشتر است. ۵- خطر بیشتر آتش سوزی در هنگام تصادف در مقایسه با اتومبیل‌های بنزینی ( البته تاکنون در سوابق ایمنی خطر بیشتر ثابت نشده‌است) در ایران طرح گاز سوز کردن خودروها یا استفاده از گاز طبیعی فشرده یکی از برنامه‌های اساسی شرکت ملی گاز ایران است در شهرهای شیراز ، مشهد و تهران چندین جایگاه تحویل سوخت با تاسیسات و دستگاه‌های جانبی و کارگاه تبدیل سیستم خودروها از بنزین سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهرهه برداری قرار گرفته‌است و عملیات اجرایی برای ساخت تعداد دیگری ایستگاه در دست اجرا قرار دارد.
[ویرایش] مایعات گاز طبیعی (NATURAL GAS LIQUIDS)
مایعات گاز طبیعی معمولا همراه با تولید گاز طبیعی حاصل می‌شود. مایعات گازی (Gas liquids) نیز مترادف مایعات گاز طبیعی می‌باشد. مایعات گاز طبیعی را نباید با گاز طبیعی مایع و یا ال ان جی اشتباه کرد مواد متشکله در مایعات گاز طبیعی عبارت است از اتان ، گاز مایع ( پروپان و بوتان ) و بنزین طبیعی (natural gasoline) و یا کاندنسیت ( condensate) که درصد هر کدام بستگی به نوع گاز طبیعی و امکانات بهره برداری دارد. در سال ۱۹۹۶ کل تولید مایعات گاز طبیعی در جهان بالغ بر روزانه ۵٫۷ میلیون بشکه بوده که از این مقدار تولید اوپک در حدود ۲٫۶ میلیون بشکه در روز گزارش شده‌است.
[ویرایش] گاز طبیعی مایع ( Liquefied natural gas LNG)
گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده‌است و چنانچه تا منهای ۱۶۱ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مایع تبدیل می‌شود و حجم ان به یک ششصدم حجم گاز اولیه کاهش می‌یابد در نتیجه حمل آن در کشتی‌های ویژه به مراکز مصرف امکان پذیر می‌شود برای مایع کردن گاز متان می‌توان آن را تا ۲/۵ درجه سانتیگراد زیر صفر خنک نمود و تحت زیر صفر خنک نمود و تحت فشار ۴۵ اتمسفر به مایع تبدیل کرد این روش از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه‌است ولی از طرف دیگر حمل ان تحت فشار زیاد احتیاج به مخازن بسیار سنگین با جدار ضخیم دارد که امکان پذیر نیست و از نظر ایمنی توصیه نمی‌شود در نتیجه در فرایند تولید گاز طبیعی مایع ، فشار آن رابه اندکی بیش از یک اتمسفر کاهش می‌دهند تا حمل آن آسان باشد. اولین محموله گاز طبیعی مایع یا به اختصار ال ان جی به صورت تجاری در سال ۱۹۶۴ از الجزایر به بریتانیا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاکردن امکانات بندری و ذخیره سازی در بنادر بارگیری و تخلیه و همچنین ساخت کشتی‌های ویژه حمل ال ان جی احتیاج به سرمایه گذاری هنگفتی دارد در حالی که قیمت فروش گاز طبیعی مایع در حال حاضر در سطح نازلی است لذا فروشنده و خریدار باید قبلاً نسبت به انعقاد یک قرارداد طولانی ۱۵ الی ۲۰ ساله نحوه قیمت گذاری و سایر شرایط توافق لازم را به عمل آورند. در تولید گاز مایع چهار مرحله عمده وجود دارد.
۱- جداسازی ناخالصی‌ها که عمدتا از کربن دی اکسید و در برخی از موارد ترکیبات گوگردی تشکیل شده‌است. ۲- جداسازی آب که اگر در سیستم وجود داشته باشد به کریستالهای یخ تبدیل شده و موجب انسداد لوله‌ها می‌گردد. ۳- تمام هیدروکربورهای سنگین جدا شده و تنها متان و اتان باقی می‌ماند. ۴- گاز باقی مانده تا ۱۶۰ درجه سانتگراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبدیل می‌شود. گاز طبیعی مایع در مخازن ویژه عایق کاری شده نگهداری و سپس برای حمل به کشور مقصد تحویل کشتی‌های ویژه سرمازا( CRYOGENIC TANKERS) می‌گردد. در حین حمل معمولا بخشی از گاز تبخیر شده به مصرف سوخت موتور کشتی می‌رسد. در بندر مقصد گاز طبیعی مایع تخلیه می‌گردد تا هنگام نیاز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبیعی مایع مجدداً به گاز تبدیل می‌شود. در فرایند تبدیل مجدد به گاز سرمای زیادی آزاد می‌شود که می‌توان از این سرما مثلا برای انجماد موادغذایی و یا مصارف دیگر تجاری استفاده کرد .
[ویرایش] گاز غیر همراه (NON-ASSOCIATED GAS)
گاز غیر همراه از میادینی که تنها تولید گاز از انها به صورت اقتصادی امکان دارد استخراج می‌شود به گاز استخراج شده از میادین نفت میعانی که درصد گاز حاصله از هر بشکه هیدروکربورهای مایع سبکه خیلی زیاد است نیز گاز غیر همراه می‌گویند.
[ویرایش] کلاهک (CAG CAP)
حجمی از لایه مخزن در اعماق زمین را کلاهک گاز و یا گنبد گاز (GAS DOME) نامیده‌اند که در آن گاز در بالای نفت جمع شود. معمولا مرتفع ترین ، یا یکی از مرتفع ترین مناطق لایه مخزن محسوب می‌گردد.
[ویرایش] گاز کلاهک گاز (GAS CAP GAS)
گاز کلاهک به گازی گفته می‌شود که در کلاهک گاز محبوس شده باشد.
[ویرایش] گاز مایع (LPG)
مایع و یا به اختصار ال پی جی از پروپان و بوتان تشکیل شده‌است گازی که در سیلندر نگهداری می‌شود و در منازل مورد استفاده قرار می‌گیرد همان گاز مایع و یا مخلوط پروپان و بوتان است. گاز مایع را می‌توان از سه منبع بدست آورد:
۱- گاز طبیعی غیر همراه گاز ترش از میدان گاز طبیعی را پس از خشک کردن و گوگردزدایی می‌توان تفکیک کرد و پروپان و بوتان را بدست آورد.
۲- گاز طبیعی همراه پس از تفکیک و پالایش گاز طبیعی همراه با نفت خام نیز می‌توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.
۳- نفت خام بخشی از پروپان و بوتان در نفت خام باقی می‌ماند که می‌توان آن را با پالایش نفت خام بدست آورد همچنین در فرایند شکستن ملکولی و یا فرایند افزایش اکتان بنزین نیز ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبی حاصل می‌شود. در آمیزه گاز مایع درصد پروپان و بوتان بسیار مهم است در تابستانها که هوا گرم است درصد بوتان را اضافه می‌کنند ولی در زمستان با افزایش میزان پروپان در حقیقت به تبخیر بهتر آن کمک می‌نمایند معمولا درصد پروپان در گاز مایع بین ۱۰ الی ۵۰ درصد متغیر است . در جهان روزانه بیش از ۵ میلیون بشکه گاز مایع مصرف می‌شود مصارف گاز مایع در کشورهای مختلف متفاوت است متوسط درصد مصرف آن طی دهه ۱۹۹۰ در جهان در بخش‌های مختلف به شرح زیر است: تجاری و خانگی ٪۶۰، صنایع شیمیایی ٪۱۵، صنعتی ٪۱۵، خدماتی ٪۵، تولید بنزین٪۵ هر تن متر یک پروپان معادل ۱۲٫۸ بشکه و بوتان برابر ۱۱٫۱ بشکه‌است. گاز مایع را با کامیون‌های مخصوص خط لوله و یا کشتی‌های ویژه‌ای که برای همین منظور ساخته شده‌است حمل می‌نمایند.
[ویرایش] گاز مشعل (FLARE GAS)
هیدروکربورهای سبک ممکن است به صورت گاز از شیرهای ایمنی در دستگاه‌های بهره برداری ، پالایشگاه‌ها و یا مجتمع‌های پتروشیمی ، گذشته و از طریق مشعل سوزانده شود چنانچه یکی از واحدهای پالایشگاه به علت بروز اشکالاتی در سیستم برق یا آب سرد کننده از کار بیفتد لازم است که مقادیر خوراک مجتمع و یا محصولات پالایشگاه از طریق دودکش به مشعل هدایت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود. در مجتمع‌های بزرگتر و مجهزتر معمولا دستگاه‌های بازیاب نصب شده که می‌توان در مواقع اضطراری بخشی از مایعات و یا گازها را به انجا هدایت کرد و از وسوختن آنها جلوگیری نمود.
[ویرایش] گاز همراه (ASSOCIATED GAS)
گاز همراه یا به صورت محلول در نفت خام است که در مراحل بهره برداری از نفت خام جدا می‌شود و یا به صورت جداگانه از نفت خام اشباع شده حاصل می‌شود.
