Роль газа в жизни человека. Газ как сырье для переработки.

Введение

Одним из основных вопросов, касающихся удовлетворения потребностей человечества в энергетических ресурсах, является уровень запасов. По данным компании Бритиш Петролеум, наша цивилизация располагает 1687,9 млрд баррелей доказанных запасов нефти. Наибольшее их количество — в странах Ближнего Востока (примерно 49%), Центральная и Южная Америка обладает около 20% запасов, Северная Америка — 13, Африка — 8, Евразия — 7, Европа — 1%. Тут же возникает вопрос: на сколько лет хватит этих запасов? Если верить исследованиям компании Бритиш Петролеум, то при современном потреблении их будет достаточно на 53,3 года. Данные института инженеров-механиков оказались менее оптимистичными: запасов нефти хватит только на 40 лет. Также стоит учесть тот факт, что по данным ООН население планеты увеличится до 9 млрд человек, большая часть которых будет проживать в индустриальном обществе и соответственно будет зависима от энергоресурсов. Тем не менее не прекращаются споры, касающиеся точки максимального пика добычи и запасов нефти. Очевидно, что становится все более сложно и дорого искать и добывать нефть. Возникает потребность в новых технологиях добычи и, как следствие, технологическая зависимость одних стран от других.
К счастью, нефть далеко не единственный энергоноситель. Одну из ключевых позиций в энергобалансе по праву занимает природный газ. По данным ОПЕК, по состоянию на 2012 г. самые большие запасы природного газа сконцентрированы на территории Российской Федерации — примерно 48,7 трлн куб. метров, или 24,3% общемировых запасов. На втором месте находится Иран — 33,8 трлн куб. метров, или 16,9%, тройку лидеров замыкает Катар — 25,1 трлн куб. метров, или 12,5%.
Потому, значение добычи газа в жизни современного человека – крайне высоко.

1. Роль газа в жизни человека
Газ применяется в цементной, металлургической, пищевой и легкой секторах экономики в качестве источника горючего. Он кроме того применяется как исходное сырье для химической индустрии. Часто голубое топливо замещает типичные разновидности топлива, такие как мазут, уголь либо торф. Благодаря отличительным характеристикам газа при его использовании возрастает совокупная эффективность производства. К примеру, в металлургии, потребление газа дает возможность сберечь дорогостоящий кокс, увеличить эффективность печей и сделать качество сплава более высоким. Использование газа на тепловых электростанциях введет к экономии, сопряженной с транспортировкой горючего, увеличению периода работы котлов, автоматизации управления электростанцией и уменьшении численности требуемого персонала. В последнее время значимым курсом использования газа является применение его в свойстве топлива для автомобилей. Такого рода подход дает возможность сократить выброс вредоносных веществ, образующихся при работе автомобильного двигателя.
Как мы видим, сферы применения газа затрагивают множества граней жизни человека.

Рисунок 1.- Применение природного газа.
2. Использование природного газа
2.1 В химической промышленности
Появление газохимии можно отнести к 1920-м гг. Долгие годы данному направлению не придавали особого значения, но уже к 50-м гг. прошлого века вся ценность и необходимость развития газохимии стала неоспорима. И в последующие два десятилетия произошел мощнейший скачок в развитии отрасли. Первыми центры газохимии стали появляться в США в Техасе и Луизиане. В Советском Союзе же этот процесс начался несколько позже, а именно в конце 50-х гг. Практически одновременно с СССР усиленно развивать данное направление начала Япония. Основной рост производственных мощностей в развитых странах пришелся на 70-80-е гг. XX в. Подъем газохимии в развивающихся странах случился немного позже, в 1980-90-е. Бразилия, Мексика, Южная Корея, Тайвань, Малайзия, Таиланд, Иран, Сингапур и ближневосточные страны во главе с Саудовской Аравией стали ярким представителями развития газохимии того времени.
По уровню своего развития газохимия пока значительно уступает нефтехимии, а мировой объем химической переработки природного газа (около 110 млрд м3/год) составляет менее 5 % его годовой добычи [2]. В настоящее время в развивающихся странах этот показатель составляет 22,5 %. В России же доля природного газа, используемого в качестве химического сырья, еще ниже и не превышает 2 %.
Основной применяемый в настоящее время в промышленных масштабах путь химической переработки природного газа - его предварительная конверсия в смесь оксида углерода и водорода (синтез-газ). На получение синтез-газа затрачивается от 50 до 75 % энергии и общей стоимости всего производства. Поэтому современные GTL-технологии - это сложные многостадийные энергоемкие процессы, требующие огромных капвложений

. Порогом их экономической рентабельности является годовая производительность в 600 тыс. т. Ее дальнейшее снижение приводит к стремительному росту удельных капвложений. Это вынуждает производителей ориентироваться на мощности свыше 1 млн. т, для сырьевого обеспечения которых необходимы месторождения с доказанными запасами газа в сотни миллиардов кубометров [1].
Основным продуктом газохимической промышленности является метанол, бесцветная легкоподвижная горючая жидкость, практически без запаха [2]. Метанол используется в газовой промышленности для борьбы с образованием гидратов (из-за низкой температуры замерзания и хорошей растворимости). В органическом синтезе метанол применяют для выпуска формальдегида, формалина, уксусной кислоты и ряда эфиров (например, МТБЭ и ДМЭ), изопрена и др. Наибольшее его количество идет на производство формальдегида, который используется для производства карбамидофор -мальдегидных и фенолформальдегидных смол. Значительные количества CH3OH используют в лакокрасочной промышленности для изготовления растворителей при производстве лаков. Кроме того, его применяют (ограниченно из-за гигроскопичности и отслаивания) как добавку к жидкому топливу для двигателей внутреннего сгорания. Используется в топливных элементах. Благодаря высокому октановому числу, что позволяет увеличить степень сжатия до 16 и большей на 20 % энергетической мощностью заряда на основе метанола и воздуха, метанол используется для заправки гоночных мотоциклов и автомобилей. Метанол горит в воздушной среде, и при его окислении образуется двуокись углерода и вода [3].
Так же, в газохимии используются компоненты, которые входят в состав природного газа.
Водород
Водород применяют в разных отраслях промышленности.
Много водорода уходит на производство аммиака (NH3). Затем с аммиака получают азотные удобрения, искусственные волокна и пластмассы, медикаменты.
Из водорода и хлора создают хлороводород (HCl) и соляную кислоту (водяной раствор HCl).
Водород применяют при изготовлении разных органических веществ. В частности, с целью производства метилового спирта применяют смесь водорода с угарным газом (CO) — синтез-газ.
С помощью водорода в индустриальных масштабах воссоздают отдельные металлы из их оксидов. Так получают, к примеру, вольфрам.
Когда водород горит в кислороде, в таком случае поднимается температура приблизительно 3000 °C. При такого рода температуре допускается плавить и сваривать тугоплавкие сплавы. Таким образом водород применяется при сварке [4].
Ключевые сферы использования ацетилена
• Сварка и резка металлов.
• Использование в качестве источника броского, белоснежного света. В этом случае разговор идет о ацетилене, получаемом посредством взаимодействия карбида кальция и воды. При данном используются автономные светильники.
• Производство взрывчатых материалов.
• Получение иных соединений и веществ, какими являются уксусная кислота, этиловый спирт, растворители, пластические массы, каучук, ароматические углеводороды.
Автогенные и сварные работы сопровождают практически все этапы стройки. Собственно в данных видах работ используется ацетилен. В особом приборе под названием горелка совершается перемешивание газов и напрямую сама реакция горения. Наивысшая температура данной реакции достигается при содержании ацетилена 45 % от всего объема баллона.
В химической индустрии весьма необходим ацетилен. Использование его состоит в применении этого вещества в ходе получения продуктов органического синтеза. Это синтетический каучук, пластмассы, растворители, уксусная кислота и т.д [4].
Ацетилен, являясь многоцелевым горючим, часто применяется в процессах, сопровождаемых газопламенной обработкой. Значительно, что использование ацетилена в промышленности может быть только при соблюдении мер безопасности, так как он является взрывоопасным газом.
Ацетилен: использование в медицине
Как применяется вещество в данной области? Общая анестезия подразфумевает использование алкинов. Газ является одним из тех газов, что применяются при ингаляционном наркозе. Однако повсеместное его использование в данном качестве осталось в прошлом. Сегодня появились более прогрессивные и безвредные технологии анестезии/
Этилен является одним из базисных продуктов промышленной химии и стоит в основе ряда цепочек синтеза. Основное направление применения этилена в качестве мономера при получении полиэтилена (более крупнотоннажный полимер в всемирном производстве) . В зависимости от обстоятельств полимеризации получают полиэтилены невысокого давления и полиэтилены высокого давления.
Также полимер используют в целях изготовления ряда сополимеров, в том числе с пропиленом, стиролом, винилацетатом и прочими