Природні джерела вуглеводнів. Природний газ

У природі вуглеводні зустрічаються переважно у вигляді природного газу, нафти, кам’яного вугілля. Є два способи використання цих горючих копалин: один – у вигляді палива, тобто як джерела енергії, інший – у вигляді сировини для подальшої переробки. Перший спосіб означає звичайне спалювання, другий – це органічний синтез. З вуглеводнів, виділених з нафти, природного газу і вугілля. Можна добути багато різних речовин, а з них виробити ще більше корисних матеріалів.

Природний газ, нафта, вугілля належать до не відновлюваних природних ресурсів. Ця обставина змушує розвідувальні нові родовища і разом з тим експлуатувати вже відкриті таким чином, щоб максимально вилучати з них копалини і раціонально, з найбільшою користю використовувати їх.

Не важко зрозуміти, що доцільніше піддати нафту, вугілля і газ хімічній переробці, ніж спалити їх у котельнях, двигунах, промислових і побутових печах тощо.

Існують різні погляди на походження горючих копалин. Як вважають прихильники теорії органічного походження, поклади утворилися із решток вимерлих рослинних і тваринних організмів, що утворилися на суміші вуглеводнів у товщі Землі під дією бактерій, високих тисків і температур.

Згідно з теорією мінерального (вулканічного) походження нафти, природного газу та кам’яного вугілля, на первісній стадії формування планети Земля метали сполучалися з вуглецем, утворюючи карбіди. У результаті реакції карбідів з водою (водною парою) у глибинах планети утворювалися газуваті вуглеводні, зокрема метан і ацетилен, а під впливом нагрівання, радіації та каталізаторів з них утворювалися інші сполуки, що містяться у нафті. У верхніх шарах літосфери рідкі нафтові компоненти випаровувалися, рідина загусала, перетворювалася на асфальт і далі на вугілля.

Теорію мінерального походження нафти вперше висловив Д.Менделєєв. На початку ХХ ст. французький учений П.Сабатьє змоделював описаний процес у лабораторії і добув суміш вуглеводнів, подібну до нафти.

Природний газ. Газуватими за нормальних умов є вуглеводні з низькими відносними молекулярними масами, саме вони і містяться у природному газі. Переважає в цій суміші метан – його масова частка там від 80 до 90%, решта – гомологи метану: етан, пропан, бутан та інші гази.

Природні горючі гази, що виділялися в деяких місцевостях з тріщин земної кори, були відомі людині з давніх-давен. Подекуди ці гази займалися, наприклад під час грози. Деякі народи вважали священним вогонь у місцях постійного виходу природних газів.

У товщині земної кори природний газ перебуває у стиснутому стані. Якщо просвердлити свердловину, газ під тиском виходить на поверхню. Спрямувавши газ у газопровід, можна транспортувати його на великі відстані.

Із газопроводів газ потрапляє на заводи і в житлові приміщення, де використовується як правило. В Україні триває газифікація населених пунктів. Використання в побуті газу замість дров і вугілля є поступом, хоча при цьому згоряє багато цінних речовин.

Природний газ широко використовується у промисловості. У доменних печах метан згоряє до вуглекислого газу, який реагуючи з коксом, утворює відновник оксид карбону (ІІ). Під час виробництва сталі мартенівським способом природний газ використовується як джерело теплоти. З цією ж метою застосовують метан і в скловарних печах.

Природний газ не лише спалюють, а й переробляють на різні цінні хімічні продукти. Він є сировиною для добування ацетилену, водню, що використовується в хімічному синтезі, наприклад аміаку. Сажа, добута з метану, використовується для виготовлення друкарської фарби, гумових виробів (як наповнювач). Застосування природного газу – це, по суті, застосування метану.

Супутні нафтові гази. Існують поклади природного газу, що залягає разом із нафтою і разом із нею виходить на поверхню із свердловини. Це так звані супутні нафтові гази. Вони є сумішшю легких вуглеводнів, хоча, на відміну від природного газу, в них менший вміст метану – до 40 %, а більше його гомологів та інших газів.