Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Công nghiệp khí – ngành kinh tế quan trọng nước ta, có ảnh hưởng đến nhịp độ phát triển cao, giúp tăng trưởng nhanh chóng nhu cầu tài ngun điện năng, khí thiên nhiên đóng vai trò quan trọng Ngành cơng nghiệp khí – ngành kinh tế tương đối trẻ nước ta Sự gia tăng sản lượng khai thác sử dụng khí thiên nhiên có liên quan tới phát triển công nghiệp dầu mỏ Sự gia tăng khai thác dầu mỏ làm tăng tiềm khí dầu (đồng hành) Khí thiên nhiên thành phần cung cấp lượng khơng thể thiếu giới Nó nguồn lượng nhất, linh động hữu dụng Tuy nhiên, ngồi tính quan trọng nhiều quan niệm sai khí thiên nhiên Ví dụ thân khí gas giới có nhiều cơng dụng giá trị khác Khi nạp nhiên liệu cho xe hơi, tức đưa khí gas vào Khí gas dùng liên hoan ngồi trời thơng thường thực chất propan, khí thường hay gặp nhiều khí thiên nhiên, thân lại khơng phải khí thiên nhiên Măc dù phân vào nhóm với nhiên liệu hố thạch nguồn lượng khác khí gas có đặc điểm khiến chúng trở nên đặc biệt Dưới số kiến thức khí thiên nhiên, chất, thành phần, phân loại Khí thiên nhiên, thân nó, xem loại khí gas bình thường – khơng / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 màu, khơng hình dạng khơng mùi dạng ngun chất Tuy nhiên, khơng giống nhiên liệu hố thạch khác, khí thiên nhiên đốt cháy cho sản phẩm thứ cấp khả gây nhiễm vào khơng khí Chúng ta cần lượng ổn định, để sưởi ấm nhà, để nấu nướng, để sản xuất điện Chính nhu cầu sử dụng lượng đưa khí thiên nhiên lên vị trí quan trọng xã hội đời sống Tính chất nguy hiểm khí thiên nhiên Đặc điểm gây nguy hiểm khí hydrocacbon độc tính nó, phụ thuộc vào thành phần khí khả tạo hỗn hợp gây nổ với khơng khí, dễ bốc cháy lửa điện nguồn gây cháy khác Khối lượng nguyên tử hydrocacbon giới hạn tăng lên độc tính tăng lên Nồng độ giới hạn cho phép metan 10 mg/L geptan mg/L Tiêu chuẩn vệ sinh thiết kế xí nghiệp cơng nghiệp phân xưởng làm việc cơng nhân, nồng độ giới hạn cho phép hydrocacbon (hơi xăng) 0,3 mg/L Trong thành phần khí khí thiên nhiên khí đồng hành H S độc, chất khí khơng màu Mật độ so với khơng khí 1,19 Con người có cảm nhận khí H S với hàm lượng khơng khí 0,0014-0,0023 mg/L Khí cacbonic – khơng màu hồn tồn khơng mùi Đặc tính gây hại tới người gây ngạt hít thở phải nồng độ cao (nguy hiểm gắn liền với rủi ro ngạt thở) cảm giác nhói mũi cổ họng Tinh thể hydrat / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Một tính chất lý thú khí điều kiện nhiệt độ áp suất định có khả liên kết với nước tạo thành dung dịch rắn – hydrat Hydrat hỗn hợp tinh thể (clatrat) cấu trúc định Gọi clarat hợp chất có thành phần thay đổi trạng thái tạo thành lồng Mạng tinh thể “chủ” cấu tạo từ phân tử nước, giữ chặt hydro liên kết Lần hydrat nhà khoa học phát từ kỷ 18 Năm 40 kỷ trước nhà khoa học Liên xơ-viết giả thiết tầng hydrat khí năm điều kiện băng vĩnh cứu Năm 1960 vùng Bắc Liên Xô phát mỏ hydrat xem nguồn nhiên liệu quan trọng có tiềm Các phân tử tạo hydrat khí nằm khoang mạng tinh thể Bản thân mạng tinh thể “chủ” không lấp đầy lượng tối thiểu phân tử chất tạo hydrat, khơng thể tồn dạng điều kiền giả bền nhiệt động lực Tất khí mà kích thước phân tử chúng khoảng (4÷6,9)A tạo thành hydrat Khi nhiệt độ tăng lên hỗn hợp dễ tan thành khí nước Vấn đề thành tạo hydrat khí có vị trí quan trọng việc nghiên cứu vấn đề điều kiện tồn hydrat mơi trường rỗng, lớp phủ trầm tích lục địa trầm tích đáy đại dương Sự thành tạo hydrat mơi trường rỗng lớp trầm tích vỏ đất kèm theo tích tụ lớn khí thiên nhiên thành tạo vỉa hydrat khí đất liền ranh giới đại dương Đặc thù vỉa hydrat điều kiện nhiệt động lực học tương ứng chúng tích tụ khơng có vỏ trầm tích Các vỉa khí dầu hình thành tích tụ hydrat Một đặc thù quan trọng hình thành vỉa hydrat khí chúng tạo thành dòng khí phun trào từ dung dịch khí nước chưa đủ bão hòa, nghĩa khơng có pha khí tự Trong q trình hydrat xuất vấn đề nguyên tắc liên quan đến xác định vùng phân bố vỉa hydrat khí điều kiện thành tạo chúng vỏ đất, nhằm đề xuất phương pháp tìm kiếm thăm dò, thử nghiệm giếng khoan khai thác khí Nghiên cứu cho thấy khí thiên nhiên vỏ đất nhiệt độ áp suất tương ứng liên kết với nước rỗng chuyển thành trạng thái hydrat rắn, tạo thành tích tụ lớn – vỉa hydrat / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 khí Các điều kiện nhiệt động lực tương ứng để thành tạo vỉa hydrat khí thường 25% đất liền 95% trầm tích đại dương giới Chiều sâu phân bố vỉa hydrat khí dao động khoảng rộng lục địa đạt đến 800 MCE_ITEM ÷2000 m Chiều dày vùng vỉa hydrat khí trầm tích đáy biển đạt đến hàng trăm mét Một đặc điểm vỉa hydrat khí để hình thành chúng trì khơng đòi hỏi lớp phủ trầm tích khơng thấm, tinh thể hydrat thành tạo đá trầm tích khơng thấm khí di chuyển Đặc điểm có ý nghĩa lớn để giải thích phát tích tụ lớn khí thiên nhiên trạng thái tự vùng tiếp giáp đại dương, lớp phủ tạo thành hydrat khí bít nhét đá trầm tích xốp rỗng Trạng thái pha hệ hydrocacbon Khí thiên nhiên hỗn hợp khí riêng biệt Mỗi khí gọi thành phần, có nghĩa khí thiên nhiên khai thác lên hệ nhiều thành phần Mỗi khí riêng biệt hệ nhiều thành phần trạng thái pha, hai pha ba pha Phụ thuộc vào đặc tính điều kiện tính chất vật chất dạng khí, chất lỏng hoăc trạng thái rắn Trạng thái pha vật chất với thông số định phụ thuộc vào số thành phần hệ / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Phân loại thành phần khí Khí thiên nhiên gồm thành phần khác có tính chất riêng biệt Thành phần nhỏ đặc trưng cho vật thể phân tử gồm nguyên tử nguyên tố Đơn vị đo khối lượng nguyên tử phân tử 1/12 khối lượng nguyên tử đồng vị cacbon Hydrocacbon điều kiện bình thường phụ thuộc vào số nguyên tử phân tử mà chúng ba trạng thái hợp thể: khí – hydrocacbon, chứa phân tử bốn nguyên tử cacbon (từ CH đến C H 10 ); Chất lỏng – hydrocacbon có từ đến 17 nguyên tử cacbon (từ C H 12 đến C 17 H 36 ); Rắn – phân tử hydrocacbon chứa 18 nguyên tử cacbon, nằm mạch (từ C 18 H 38 ) Khí thiên nhiên khai thác từ mỏ tất nhiên bão hòa nước, hàm lượng chúng phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần khí nước Nitơ khí cacbonic khí ổn định thương thường có mặt tất khí thiên nhiên Hàm lượng nitơ khí đơi đạt đến hàng chục phần trăm, vài khí thiên nhiên gần gồm hồn tồn nitơ (ví dụ mỏ khí thiên nhiên Texac) chứa 85 – 95% N Một số khí mỏ 100% nitơ Hàm lượng khí cacbonic dao động từ bé đến vài phần trăm so với thể tích, cá biệt có vài khí chứa tới 50% CO Dihydrosunfua thành phần khí thiên nhiên độc có tính ăn mòn Hàm lượng H S khí đơi đạt đến hàng chục phần trăm theo thể tích Ví dụ mỏ khí Lac (Pháp) chứa 15,5% H S / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Trong khí thiên nhiên cấu tạo từ metan, có chứa etan, propan, propan, butan pentan Cấu tạo khí thiên nhiên thay đổi phạm vi rộng, bảng thể cấu tạo thường gặp khí khí mỏ trước tinh chế Các thành phần khí thiên nhiên Metan CH 70÷92% Etan C H H Propan C 0÷20% / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Butan C H 10 Khí cacbonic CO 0÷80% Oxi O 0÷0.2% Nitơ N 0÷5% / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Đihidro sunfua H S 0÷5% Khí Ar, He, Ne, Xe nhỏ Khí thiên nhiên điều kiện vỉa bị bão hòa nước Sự diện nước khí ít, nước, khí chuyển động, ngưng tụ tích tụ đường ống dẫn Hàm lượng nước khí biểu diễn độ nhớt tuyệt đối độ nhớt tương đối Độ ẩm tuyệt đối W hàm lượng nước đơn vị thể tích khí Độ ẩm tương đối đo g/m kg/1000 m Độ nhớt tương đối W b – tỉ lệ hàm lượng thực tế nước đơn vị thể tích khí điều kiện áp suất nhiệt độ định với dung lượng nước, nghĩa với lượng nước mà chứa đơn vị thể tích khí điều kiện bão hòa Độ nhớt tương đối đo tỉ lệ đơn vị hay phần trăm Độ nhớt tương đối nước bão hòa khí 100% / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 Hàm lượng nước khí thiên nhiên phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần khí nước, nơi khí tiếp xúc với nước, đặc tính mơi trưởng rỗng chứa khí Ở dạng ngun chất nhất, ví dụ khí thiên nhiên mang đến nhà bạn, thành phần chủ yếu metan Metan hợp chất cấu tạo từ nguyên tử cacbon bốn nguyên tử hydro, ký hiệu CH Etan, propan hydrocacbon khác thường kèm với khí thiên nhiên có cơng thức hố học tương đối khác Khí thiên nhiên xem ‘khơ’ chứa khí metan, hydrocacbon kèm thường bị tách hết Khi lại hydrocacbon khác gọi khí thiên nhiên Khí thiên nhiên có nhiều ứng dụng dân dụng, thương mại cơng nghiệp Khí thiên nhiên mang lên khỏi lòng đất tinh chế để loại bỏ tạp chất nước, khí gas, cát hợp chất khác Một số hydrocabon tách bán riêng biệt, bao gồm propan butan Các tạp chất khác tách lưu huỳnh sunphit (sản phẩm làm chất tạo lưu huỳnh, sau bán riêng) Sau làm sạch, khí thiên nhiên được truyền dẫn qua hệ thống ống dẫn, riêng Mỹ Từ đường ống dẫn này, khí thiên nhiên phân phối tới vị trí sử dụng Khí thiên nhiên mỏ đo nhiều cách khác Vì khí, nên đo đơn vị thể tích mà chiếm chỗ nhiệt độ áp suất thường, thường đơn vị foot khối Các công ty khai thác phân phối thường đo khí thiên nhiên với đơn vị ngàn foot khối (Mcf), triệu foot khối (MMcf), tỷ foot khối (Bcf) ngàn tỷ foot khối (Tcf) Trong việc đo lường theo thể tích tiện lợi khí thiên nhiên đo dạng lượng Cũng giống dạng lượng khác, khí thiên nhiên thường đo biểu diễn đơn vị nhiệt Anh (Btu) Một Btu lượng khí thiên nhiên cung cấp đủ 0C lượng để làm nóng pound nước lên độ áp suất thường Để dễ hình dung, ta xem foot khối khí thiên nhiên tương đương với khoảng 1027 Btu Khí thiên nhiên phân phối tới khu dân cư đo sản phẩm khí gas dạng ‘therm’ để thuận lợi cho việc lập hoá đơn Một therm tương đương với 100000 Btu, 97 ft / 10 Khí thiên nhiên - tính chất, thành phần, phân loại Thứ bảy, 21 Tháng 2011 18:16 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 17 Tháng 2013 11:52 khí thiên nhiên Hoahocngaynay.com Nguồn Trương Quang – Hải Yến (Viện Công Nghệ Khoan) 10 / 10 ... thành dung dịch rắn – hydrat Hydrat hỗn hợp tinh thể (clatrat) cấu trúc định Gọi clarat hợp chất có thành phần thay đổi trạng thái tạo thành lồng Mạng tinh thể “chủ” cấu tạo từ phân tử nước, giữ... hydrat xem nguồn nhiên liệu quan trọng có tiềm Các phân tử tạo hydrat khí nằm khoang mạng tinh thể Bản thân mạng tinh thể “chủ” không lấp đầy lượng tối thiểu phân tử chất tạo hydrat, khơng thể tồn... kèm thường bị tách hết Khi lại hydrocacbon khác gọi khí thiên nhiên Khí thiên nhiên có nhiều ứng dụng dân dụng, thương mại công nghiệp Khí thiên nhiên mang lên khỏi lòng đất tinh chế để loại bỏ