Khí thiên nhiên, thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng lượng thế giới.. Do các tạp
Trang 1Khí thiên nhiên và sự hình
thành khí thiên nhiên
Bởi:
Wiki Pedia
Khí thiên nhiên, hỗn hợp chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các hydrocarbon (hợp chất hóa học chứa cacbon và hyđrô) Cùng với than đá, dầu mỏ và các khí khác, khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch Khí thiên nhiên có thể chứa đến 85% mêtan (CH4)
và khoảng 10% êtan (C2H6), và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và các alkan khác Khí thiên nhiên, thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng lượng thế giới
Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm điôxít cacbon (CO2), hyđrô sulfit (H2S), và nitơ (N2) Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặc tính của khí thiên nhiên, chúng thường được tách ra khỏi khí thiên nhiên trong quá trình tinh lọc khí
và được sử dụng làm sản phẩm phụ
Sử dụng
Khí thiên nhiên được sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho ngành chế biến hóa chất Là một nhiên liệu gia dụng, nó được đốt trong các bếp ga, lò ga để nấu nướng, sấy khô Là một nhiên liệu công nghiệp, khí thiên nhiên được đốt trong các lò gạch, gốm
và lò cao sản xuất xi măng Khí thiên nhiên còn được sử dụng để đốt các lò đốt các tua-bin nhiệt điện để phát điện cũng như các lò nấu thủy tinh, lò luyện kim loại và chế biến thực phẩm
Khí thiên nhiên được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho ngành hóa dầu để tạo ra các chất hóa dầu Các chất hóa dầu này được sử dụng làm sản phẩm cơ sở cho việc sản xuất phân đạm, bột giặt, dược phẩm, chất dẻo và nhiều loại hàng hóa khác
Lịch sử
Con người đã sử dụng khí tự nhiên trong nhiều thế kỷ Các ghi chép lịch sử đã cho thấy khí thiên nhiên đã được đốt ở Trung Quốc năm 250 Vào thế kỷ 17, khí thiên nhiên đã
Trang 2được sử dụng để sưởi ấm và chiếu sáng ở miền Bắc Ý Ở Hoa Kỳ, khí thiên nhiên lần đầu đã được phát hiện ở FredoniaNew York, năm 1821
Do khí thiên nhiên ở dạng khí khó vận chuyển bằng các phương tiện thông thường, trong lịch sử khí thiên nhiên đã được sử dụng ở các khu vực gần mỏ khí Khi ngành công nghiệp dầu khí phát triển vào thế kỷ 19 và thế kỷ 20, khí thiên nhiên được phát hiện cùng dầu mỏ (khí đồng hành) từ các mỏ ngầm thường được xử lý như chất phụ phẩm phế thải và thường được đốt bỏ ngay trên giàn khoan Ngày nay, khí thiên nhiên được vận chuyển thông qua các mạng lưới đường ống dẫn khí rộng lớn hoặc được hóa lỏng
và chở bằng tàu bồn
Sự hình thành khí thiên nhiên
Khí thiên nhiên được tạo ra từ sinh vật phù du, các vi sinh vật sống dưới nước bao gồm tảo và động vật nguyên sinh Khi các vi sinh vật này chết đi và tích tụ trên đáy đại dương, chúng dần bị chôn đi và xác của chúng được nén dưới các lớp trầm tích Trải qua hàng triệu năm, áp suất và nhiệt do các lớp trầm tích chồng lên nhau tạo nên trên xác các loại sinh vật này đã chuyển hóa hóa học các chất hữu cơ này thành khí thiên nhiên
Do dầu mỏ và khí thiên nhiên thường được tạo ra bằng các quá trình tự nhiên tương tự nhau, hai loại hydrocarbon này thường được tìm thấy cùng nhau ở trong các bể chứa ngầm tự nhiên Sau khi dần được tạo nên trong lòng vỏ Trái Đất, dầu mỏ và khí thiên nhiên đã dần chui vào các lỗ nhỏ của các tầng đá xốp xung quanh, những tầng đá xốp này có vai trò như các bể chứa tự nhiên Do các lớp đá xốp này thường có nước chui vào, cả dầu mỏ và khí tự nhiên, vốn nhẹ hơn nước và kém dày đặc hơn các tầng đá xung quanh nên chúng chuyển lên trên qua lớp vỏ, đôi khi cách xa nơi chúng được tạo ra Cuối cùng, một số hydrocacbon này bị bẫy lại bởi các lớp đá không thấm (đá không xốp), các lớp đã này được gọi là đá "mũ chụp" Khí thiên nhiên nhẹ hơn dầu mỏ, do đó
nó tạo ra một lớn nằm trên dầu mỏ Lớn khí này được gọi là "mũ chụp khí"
Các lớp than đá có chứa lượng mêtan đáng kể, mêtan là thành phần chính của khí thiên nhiên Trong các trữ lượng than đá, mêtan thường thường bị phân tán vào các lỗ các vết nứt của tầng than Khí thiên nhiên này thường được gọi là khí mêtan trong tầng than đá (coal-bed methane)
Phân loại
Khí thiên nhiên là một loại khí không màu sắc và được phân loại tùy theo thành phần của nó Khí khô có chứa tỷ lệ mêtan cao còn khí ướt có chứa đáng kể khối lượng hydrocacbon có phân tử lượng cao hơn thuộc nhóm ankan, bao gồm êtan, propan, và butan Phần cặn lắng của khí là phần còn lại sau khi các ankan đã được rút khỏi khí ướt Khí chua là khí chứa nồng độ hyđrô sulfít cao (đây là một chất khí không màu, độc có mùi trứng thối) Khí ngọt là khí có chứa ít chất hyđrô sulfít
Trang 3Các chất không phải là hyđrô cacbon trong khí thiên nhiên được là các chất làm loãng
và chất gây ô nhiễm Các chất làm loãng bao gồm các loại khí và hơi như: nitơ, điôxít cacbon và hơi nước Các chất gây ô nhiễm bao gồm các hyđrô sulfít và các hợp chất lưu huỳnh khác Các chất gây ô nhiễm có thể phá hoại các thiết bị sản xuất và vận chuyển Nếu được đốt, các chất gây ô nhiễm có thể gây ra các vấn đề như ô nhiễm không khí
và mưa axít Mưa axít được tạo thành khi các hợp chất lưu huỳnh trong khí thiên nhiên
và các loại nhiên liệu hóa thạch khác như than đá bị đốt và phản ứng với hơi ẩm trong không khí để tạo nên axít sulphuric (H2SO4) Hỗn hợp hơi ẩm axít này rơi xuống đất khi trời mưa gây hư hại cho mùa màng và rừng, hồ, suối, sông
Khai thác
Để định vị được các mỏ khí, các nhà địa chất học thăm dò những khu vực có chứa những thành phần cần thiết cho việc tạo ra khí thiên nhiên: đá nguồn giàu hữu cơ, các điều kiện chôn vùi đủ cao để tạo ra khí tự nhiên từ các chất hữu cơ, các kiến tạo đá có thể "bẫy" các hyđrôcacbon
Khi các kiến tạo địa chất có thể chứa khí tự nhiên được xác định, thông thường chứ không phải luôn ở bể trầm tích, người ta tiến hành khoan các giếng các kiến tạo đá Nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp có chứa trữ lượng đáng kể khí thiên nhiên, áp lực bên trong lớp đá xốp có thể ép khí thiên nhiên lên bề mặt Nhìn chung, áp lực khí thường giảm sút dần sau một thời gian khai thác và người ta phải dùng bơm hút khi lên bề mặt