ميليونها سال قبل، باقيمانده‌هاي گياهان و جانوران فاسد شدند و در لايه‌هاي ضخيم شكل گرفتند. اين مادة فاسد شده از گياهان و جانوران مادة آلي ناميده مي‌شود كه روزگاري زنده بودند. در طول زمان، گل و خاك به سنگريزه تغيير ماهيت مي‌يابند و مادة آلي را پوشانده و در زير سنگ محبوس مي‌كند. حرارت و فشار بعضي از اين مواد آلي را به ذغال و برخي ديگر را به نفت و برخي را به گاز طبيعي تبديل مي‌كند. محصول اصلي گاز طبيعي بصورت متان است كه گازي متشكل از يك اتم كربن و چهار اتم هيدروژن است.
گاز طبيعي داراي تاريخي چند هزار ساله‌است. تقريباً در سال 940 قبل از ميلاد، مردمان سرزمين چين با استفاده از ني‌هاي تو خالي گاز طبيعي را از محل آن در خشکي به ساحل رسانده و از آن براي جوشاندن آب دريا و استحصال نمک استفاده مي‌کردند. برخي از صاحب‌نظران اعتقاد دارند که چيني‌ها چاه‌هاي گاز را حتي تا عمق 600 متري نيز حفر مي‌کردند. همچنين حفر چاه‌هاي گاز در ژاپن در حدود سال 600 قبل از ميلاد گزارش شده‌است. ساير تمدن‌هاي باستاني نيز خروج گاز از زمين را متوجه شده و دريافته بودند که قابل اشتعال است و مي‌سوزد. لذا معابدي براي محصور نگه داشتن اين «شعله‌هاي جاودان» پر رمز و راز که بازديدکنندگان به ديده احترام به آنها مي‌نگريستند بنا شد. گزارش‌هاي مختلفي از ستون‌هاي آتش و آبي جوشان و سحرآميز که مانند روغن شعله‌ور مي‌شد به ثبت رسيده‌است. اما اهميت گاز طبيعي به عنوان سوخت مورد استفاده در زندگي بشر از اوايل دهه 1930 آغاز شد. در اواخر قرن بيستم مشخص شد که گاز طبيعي در بخش اعظم جهان صنعتي به يک منبع انرژي بسيار ضروري و حياتي مبدل شده‌است. زغال‌سنگ در قرن نوزدهم انقلاب صنعتي را سبب شد و نفت خام که سوخت قرن بيستم بود باعث توسعه اقتصادي در جهان شد.
گاز طبيعي چگونه كشف شد؟
قرن ها پيش روزي چوپاني در دلفي ( منطقه اي در يونان قديم ) متوجه شد که چيزي از زمين خارج مي شود که بر اثر آن گوسفندان کارهاي عجيب مي کردند و مردم نيز تحت تاثير آن گيج و بيمار شده بودند .
يونانيان مي پنداشتند که اين روح يکي از خدايان است که ظاهر شده و در آن حوالي معبدي را بنا نهادند . اما آن روح چيزي جز گاز طبيعي نبود .
انواع گاز
امروزه سه نوع گاز عمده را مي شناسيم : 1- گاز طبيعي 2- گاز ذغال سنگ 3- گاز آب
گاز طبيعي
منابع گازهاي طبيعي در بسياري از نقاط جهان يافت مي شود . در اين سرزمين ها بر اثر دگرگوني هايي که در پوسته ي زمين رخ داده ، گاز تراکم يافته است .
گاز طبيعي را با لوله کشي مهار کرده و از مسافت هاي دور به شهر ها مي آورند تا در مصارف گوناگون شهري يا کارخانجات مختلف مانند فولاد سازي و ذوب فلزات و تامين روشنايي و نيرو مورد استفاده قرار گيرد .
گاز ذغال
گاز ذغال از پودر زغال سنگ به دست مي آورند که در کوره هاي بزرگ و در بسته اي که راه ورود هوا ندارند ف حرارت داده مي شوند .
وقتي دما در اين کوره ها به حد معيني رسيد ذغال به حالت خميري در مي آيد و گازي از خود آزاد مي کند . اين گاز را توسط لوله از کوره خارج کرده و آن را در ظرفي جمع آوري مي کنند و بعد از جداسازي مواد زائد و تصويه کامل آن توسط لوله هايي به انبار گاز منتقل مي شود . انبار گاز به وسيله ي لوله کشي به خانه هاي مردم و کارخانه ها متصل مي شود و يا گاز را درون کپسول هاي مخصوص کرده و به فروش مي رسانند .
قطران ذغال
قطران که ماده اي سياه و غليظ است ، پس از جدا کردن گاز از ذغال سنگ باقي مي ماند و داراي فراورده هاي فرعي ارزنده اي است . اين فراورده ها را از قير جدا کرده و در عطر سازي ، دارو و انواع روغن ها به کار مي برند .
ماده اي که در کوره هاي گازي به جا مي ماند کُک نام دارد .
البته امروزه براي مصرف روشنايي کمتر از گاز استفاده مي شود و بيش از 80 درصد از گاز براي ايجاد حرارت در پخت و پز و توليد گرما در خانه و کارخانه ها و يا در اتومبيل ها مورد استفاده قرار مي گيرد .
هيدروکربنهاي گازي متعلق به سري نفتهاي پارافيني
گازهاي خشک (Dry Gases)
اين گازها حاوي مقدارزيادي متان مي‌باشند (64 الي 96 درصد) و اين گازها به سختي تبديل به مايع مي‌شوند. در کان‌سارهاي زغال سنگ و مناطق مردابي نيز گازهاي خشک بوفور يافت مي‌شوند که قسمت عمده آنها از متان بوجود آمده است. گاز متان در حرارت و فشار موجود در منابع زيرزميني قابل تراکم نيست. بنابراين هميشه بصورت گاز در کان‌سارها وجود دارد و فقط در نتيجه فشارهاي زياد مي‌تواند در نفت حل شود.
گازهاي مرطوب (Wet Gases)
اين گازها تقريبا به سهولت مي‌توانند به مايع تبديل شوند و داراي مقدار زيادي از پارافين‌هاي رديف بالا مانند اتان ، پروپان ، هگزان و هپتان مي‌باشند. اين گازها را مي‌توان تحت فشار و حرارت زياد به مايع تبديل کرد. لذا نسبت به شرايطي که در کانسار حاکم است، اين گازها به شکل فاز مايع يا فاز بخار در آنجا وجود دارند.
لايه‌هاي مخازن نفت و گاز
گازهاي طبيعي در کانسارهاي نفت
بنابر آنچه گذشت، گازهاي طبيعي ممکن است همراه با نفت و يا به صورت مجزا تشکيل کانسار دهند که هر دو نوع آن ، از نظر اقتصادي خيلي با ارزش مي‌باشد. در کانسارهاي نفت ، امکان دارد که گازهاي طبيعي به حالتهاي مختلف ديده شوند. غالبا اين گازها قسمت فوقاني منابع را اشغال کرده ، چون وزن مخصوص کمتري دارند، در نتيجه يا بر روي نفت و يا بر روي آب قرار دارند. ولي بعضي اوقات در کانسارهاي نفت حاوي گاز ، درصد قابل ملاحظه‌اي از گازها به صورت محلول قرار مي‌گيرد که نسبت آن وابسته به اختصاصات فيزيکي نفت و گاز و همچنين حرارت و فشار منبع يا مخزن است.
گاهي ممکن است دريک مخزن ، درصد قابل ملاحظه‌اي از گازهاي طبيعي محلول در آب باشند. در اعماق بيش از دو هزار متري نيز ، تحت شرايط فشار و حرارت زياد ، گازهاي مخلوط در نفت از نظر فيزيکي غير قابل تشخيص مي‌باشند.
گازهاي ترش و شيرين
گازهايي که داراي CO2 و گوگرد هستند، به نام گازهاي ترش و گازهاي داراي گوگرد کمتر را گازهاي شيرين گويند.
کانسارهاي گازهاي طبيعي
گازهاي طبيعي زيرزميني يا به تنهايي و يا به همراه نفت تشکيل کانسار مي‌دهند. درصورت همراه بودن با نفت گازها در داخل نفت حل مي‌شوند و درصورت رسيدن به درجه اشباع ، تجزيه شده ، در قسمت‌هاي بالاي افق‌هاي نفتي به شکل گنبدهاي گازي قرار مي‌گيرند.
مهار گازهاي طبيعي
اگرچه هنگام استخراج نفت ، سعي مي‌شود براي نگهداري انرژي کانسار از استخراج آن جلوگيري شود، باز اين گاز حل شده در نفت در هنگام استخراج به همراه آن خارج مي‌شوند. درسالهاي گذشته اين گازها را آتش مي‌زدند. ولي امروزه از آنها به عنوان مواد خام شيميايي و ماده سوختني با ارزش استفاده مي‌کنند.
ترکيب گازهاي طبيعي
دربعضي جاها ، گازهاي زيرزميني داراي نيتروژن بيشتر (کانزاس) يا CO2 بيشتر (مجارستان ، کلرادو) درخود هستند. بخشي از CO2 ، از محصولات تشکيلات نفتي و بخشي نيز با منشاء آتشفشاني بوجود مي‌آيد. مقدار جزئي هيدروژن نيز در اکثر مواقع پيدا شده است. گازهاي ازت‌دار مي‌توانند تا 2.5 درصد حجمي هليوم داشته باشند (مانند ايالات متحده امريکا). از شکسته شدن عناصر راديواکتيو درون سنگهاي ساحلي هليوم بوجود مي‌آيد. گازهاي داراي سنگ مخزن کربناته ، داراي مقدار زيادي H2S هستند.
رسيدن گازهاي طبيعي به سطح زمين
بيرون آمدن گازهاي طبيعي زيرزميني به سطح زمين ، همانند بروز نفت به سطح زمين ، از پديده‌هاي مهم بوده ، توسط ميزان بيرون آمدن گازطبيعي مي‌توان در مورد پتانسيل کانسارهاي هيدروکربني ، اطلاعات با ارزش و مهمي بدست آورد. ولي تشخيص و تفکيک اين گازها خيلي ساده نيست تا بدانيم آيا اين گاز مربوط به گاز مردابي يا گاز زغال سنگ و يا گاز مربوط به نفت است. از وجود هيدروکربنهاي رديف بالا ، مي‌توان گفت که اين گاز از نوع زيرزميني است.
گازهاي موجود در کانسارهاي زغال سنگ
اين نوع گازها تا 6 درصد حاوي هيدروکربنهاي رديف بالا هستند. گازهايي که منشاء آنها مربوط به زغال سنگ است، خيلي کمياب هستند (مانند گازهاي موجود در کانسارهاي زغال سنگ هلند) و علت آن را چنين توجيه مي‌کنند که اين نوع گازهاي حاصل در مرحله زغال شدگي براي خودشان سنگ مخزن خوبي پيدا نمي‌کنند تا جمع شوند.
تفکيک گازهاي طبيعي ازنفت
گازي که همراه نفت است، بايد از آن جدا شود تا نفت خالص بدست آيد. اگر نفت و گازي که باهم از چاه خارج مي‌گردند، پيش از آنکه از هم جدا شوند، مستقيما به مخازن نفت هدايت گردند، گاز چون سبک و فرار است، مقداري از آن ، از منافذ فوقاني مخزن به هوا مي‌رود و در ضمن ، مقداري از اجزاي سبک و گرانبهاي نفت را هم با خود خارج مي‌کند. از اين رو ، نفت را پس از خروج از چاه و پيش از آنکه به مخزن بفرستيم، به درون دستگاه تفکيک که نفت و گاز را از هم جدا مي‌سازد، هدايت مي‌کنيم.
دستگاه تفکيک نفت و گاز
اين دستگاه به شکل يک استوانه قائم است که در آن ، ذرات گاز از هم باز و به اصطلاح منبسط مي‌گردد و در اين ضمن ، از سرعت آن نيز کاسته مي‌شود. وقتي فشار و سرعت گاز ، خيلي کم شد، مقدار زيادي از آن ، از نفت جدا مي‌گردد. آنگاه آن را توسط لوله به درون ظرفي هدايت کرده ، از آن استفاده مي‌کنند.
گازهاي طبيعي تفکيک شده
گازي که از دستگاه جدا کننده خارج مي‌گردد، غالبا از نوع گاز تر است و مقدار زيادي بنزين سبک همراه دارد. اين بنزين طبيعي ، بسيار مفيد و قيمتي است. از اين رو ، نبايد آن را به هدر داد. در اوايل پيدايش صنعت نفت ، از اين ماده گرانبها استفاده‌اي به عمل نمي‌آمد و آن را همراه با ساير اجزاي گاز به هدر مي‌دادند. اما رفته رفته که به اهميت و فوايد اين گاز پي بردند، سعي شد که بنزين طبيعي آن را استخراج نموده ، از بقيه اجزاي آن نيز به انواع گوناگون استفاده شود.
ترکيبات گاز طبيعي
ميليون‌ها سال قبل گاز طبيعي و نفت خام در اثر تجزيه و فاسد شدن گياهان و اجساد حيوانات در ته درياها و اقيانوس‌هاي قديمي به وجود آمد. بخش اعظم اين مواد ارگانيک در هوا تجزيه (اکسيده) و وارد جو شد. ولي بخشي ديگر قبل از تجزيه، مدفون و يا وارد آب‌هاي راکد و فاقد اکسيژن شده و از اکسيده شدن آنها جلوگيري به عمل آمد.
گاز طبيعي که بيشتر از گاز متان (ch4) تشکيل مي‌شود مانند هر ماده ديگر داراي ده‌ها خصوصيت فيزيکي و شيميائي است اما از آنجا که بحث ما در زمينه ايمني است لذا در اينجا فقط به آن دسته از خواص گاز طبيعي ميپردازيم که از نظر ايمني اهميت بيشتري دارند. گاز طبيعي عمدتاً از متان (CH4) يعني ساده‌ترين نوع هيدروکربن و هيدروکربن‌هاي پيچيده‌تر و سنگين‌تري چون اتان (C2H6) ، پروپان (C3H8) و بوتان (C4H10) تشکيل شده‌است.در اين ميان گاز اتان برخي از ميدانها درصد قابل ملاحظه‌اي ( تا حدود 10? يا کمي بالاتر)را تشکيل مي‌دهد. حال آنکه گازهاي سنگين تر اجزاي بسيار کوچکي را در ترکيب گاز طبيعي شامل مي‌شوند همچنين عناصري از قبيل H2S،CO2،N2 نيز همراه گاز طبيعي يافت مي‌شوند و بالاخره آب که هميشه با گاز طبيعي استخراج شده از مخازن همراه است. در پالايشگاه و واحدهاي نم زدائي ، ترکيبهاي مزاحم که سبب پائين آوردن ارزش حرارتي گاز شده و مشکلاتي در انتقال و مصرف گاز بوجود ميآورند، از گاز طبيعي تفکيک و سپس به خطوط انتقال تحويل مي‌شود.
چگالي گاز طبيعي
چگالي گاز متان 55 صدم است ، ولي با توجه به ترکيبات سنگينتر همراه گاز طبيعي ، چگالي آن ميتواند به حدود 65صدم نيز برسد. بنا بر اين گاز طبيعي از هوا سبکتر بوده و در صورت نشت از خطوط لوله و يا ساير اجزاء شبکه گاز و يا لوله کشي وسائل گاز سوز در منازل بسمت بالا حرکت مي‌کند و در مکانهاي مسقف قسمت زيادي از گاز نشت شده در زير سقف تجمع مي‌کند.
اما سبکتر بودن گاز طبيعي با عث نميشود که همه گاز نشت يافته از يک محل بسمت بالا برود بلکه بخشي از گاز نيز ، بويژه در صورتي که عناصر تشکيل دهنده هوا با آن اختلاط کامل پيدا کنند ، بهمراه هوا به اطراف نيز پراکنده مي‌شود . و چون غلظتهاي پائين گاز در هوا خطرناکتر است قابليت انفجار در اطراف محل نشت نيز وجود دارد .
گاز طبيعي بعد از هيدروژن پاک‌ترين نوع سوخت فسيلي براي طبيعت است. زيرا عمدتاً دي‌اکسيدکربن و بخار آب توليد مي‌کند. علاوه بر اين متان يکي از مواد خام اصلي براي ساخت حلال‌ها و ديگر مواد شيميايي ارگانيک است. پروپان و بوتان نيز از گاز طبيعي استخراج مي‌شوند. گاز نفتي مايع شده (Liquefied Petroleum Gas) يا (LPG) اصولاً همان پروپان است و اغلب به جاي گاز طبيعي در مناطق فاقد خطوط لوله مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
گاز طبيعي غالباً ناخالصي‌هايي چون دي‌اکسيدکربن (گاز اسيدي)، سولفيد هيدروژن (گاز ترش) و آب و همچنين نيتروژن، هليوم و ساير گازهاي نادر را به همراه دارد. دي‌اکسيد را به حوزه‌هاي نفتي قديمي تخليه شده تزريق مي‌کنند تا توليد آنها افزايش يابد. نيتروژن نيز گازي است قابل تزريق به حوزه‌هاي نفتي و هليوم در صنايع الکترونيک موارد استفاده ارزشمند و فراوان دارد.
سولفيد هيدروژن (H2S) بسيار سمي است و مقادير بسيار ناچيز آن نيز مي تواند کشنده و مهلک باشد. سولفيد هيدروژن بسيار خورنده و فرساينده است و مي‌تواند به لوله‌ها، اتصالات و شيرهاي چاه آسيب و خسارت وارد کند. بنابراين قبل از انتقال گاز طبيعي به خطوط لوله، سولفيد هيدروژن جداسازي شده و دي‌اکسيد کربن و آب آن نيز از طريق آب‌زدايي يا نمک‌گيري گرفته مي‌شود.
سوختن گاز طبيعي
گاز طبيعي در صورتي که بطور کامل خشک و فاقد مواد زائد باشد و هواي کافي به آن برسد ، با شعله آبي ميسوزد
ودر غير اينصورت شعله‌هاي قرمز ، نارنجي ،زرد يا سبز حاصل خواهد شد
ارزش حرارتي گاز طبيعي
هر متر مکعب گاز طبيعي بصورت متوسط ده هزار کيلو کالري ارزش حرارتي دارد ، امّا اين مقدار اسمي است و ارزش حرارتي دقيق گاز طبيعي هر ميدان گازي ، تابع ترکيبات آن بوده و بطور کلي هر چه درصد متان در گاز طبيعي بيشتر باشد ارزش حرارتي آن پائين تر است .
ارزش يک متر مکعب گاز طبيعي در شرايط استاندارد تقريباً به اندازه يک ليتر بنزين مي‌باشد.مصرف يک بخاري گازي در هر ساعت از نيم تا يک و نيم متر مکعب گاز طبيعي مي‌باشد.گازي که در منازل، محل‌هاي کسب و کار و بخش‌هاي صنعتي استفاده مي‌شود در واقع متان خالص است که گازي بي‌رنگ و بي‌بو و با شعله‌هاي کم‌رنگ و به نسبت روشن مي‌سوزد.
دلايل مطلوبيت ويژه گاز طبيعي
تقاضاي جهاني انرژي طي دويست سال اخير به دليل نگراني‌هاي زيست‌محيطي به سمت سوخت‌هايي با محتواي کربن کمتر متمايل شده است. طي اين مدت انرژي مورد نياز انسان از چوب (با محتواي کربن 25/1 نسبت به هيدروژن موجود در آن) به زغال‌سنگ سپس به نفت و در حال حاضر به گاز طبيعي (گاز متان با ميزان کربن 65?) تغيير نموده و در اين راستا سهم گاز طبيعي به عنوان سوخت در حال افزايش است.
گاز طبيعي منبع انرژي تقريباًً پاکيزه، فراوان و ارزان قيمتي است که هم اکنون نيز به مقياس وسيع براي مصارف صنعتي و خانگي به کار رفته و در طي دهه‌هاي آينده بهره‌برداري از آن گسترش خواهد يافت. در توسعه اقتصادي جهان، مناطق و کشورهاي مختلف، به دليل منابع و ذخاير عظيم در دسترس و توسعه تکنولوژي‌هاي خلاق، باعث کاهش هزينه‌ها و زمان اجراي پروژه‌ها و در نتيجه بهبود اقتصاد پروژه‌هاي توسعه و انتقال گاز شده است. همچنين تلاش جهاني براي کاهش گازهاي گلخانه‌اي و گاز CO2 مزيت استفاده از گاز طبيعي در مقايسه با ساير سوخت‌ها را نشان مي‌دهد.
دولت‌ها و صاحبان صنايع امروزه به دنبال آن دسته از حامل‌هاي انرژي هستند که آلاينده‌هاي کمتري توليد مي‌کنند. به همين دليل جهان به گاز طبيعي روي آورده است. در واقع گاز طبيعي در هر واحد انرژي حدود 24 درصد نسبت به نفت خام و 42 درصد نسبت به زغال‌سنگ گازهاي آلاينده کمتري توليد مي کند و اين بيان‌گر آن است که مي توان انرژي بيشتري مصرف و در مقايسه با نفت خام و زغال‌سنگ، آلاينده‌هاي کمتري توليد کرد.
مصرف گاز طبيعي در دهه 1990 در اروپا به شدت افزايش يافته، به طوري که در آلمان 30 درصد، در ايتاليا 50 درصد و در انگليس 100 درصد رشد داشته است و در مقابل توليد گاز آلاينده CO2، به همين نسبت کاهش يافته. هر چند انتشار CO2 و ذرات معلق در مقايسه با زغال‌سنگ و نفت قابل چشم‌پوشي است. ليکن مقادير متنابهي از NOx انتشار مي يابد که نيازمند بررسي و مطالعات بيشتر آثار و تبعات آن در محيط زيست مي باشد.
قابليت اشتعال گاز طبيعي
قابليت اشتعال گاز طبيعي فقط در محدوده خاصي از نسبتهاي اختلاط با هوا اتفاق مي‌افتد که اين محدوده را محدوده «قابليت اشتعال »مي نامند مرز پائين اين محدوده را اشتعالL.E .L و مقدار بالاي اين محدوده را ، حد بالاي اشتعال L.H .L مي‌نامند.
حد پائين اشتعال گاز طبيعي 5 درصد و حد بالاي آن 15 درصد ميباشد . بهترين حالت براي اشتعال گاز طبيعي نسبت 10 درصد گاز با هواست که همان نسبتي است در فرمول ترکيب متان و اکسيژن (هوا) ديده مي‌شود .
CH4+2O2 = CO2+2H2O+ 10000 Kcal/m3
همانطور که واکنش فوق نشان مي‌دهد يک حجم متان براي سوخت کامل نياز به 2 حجم اکسيژن دارد و با توجه به اينکه يک حجم اکسيژن تا حدودي در 5 حجم هوا موجود است . بنا بر اين مي‌توان گفت که يک حجم متان نياز به 10حجم هوا دارد که تا حدودي همان نسبت يک به 10 و يا ده درصد است .
البته براي سوختن کامل نياز به 20 الي 30 درصد هواي اضافي داريم ولي در انفجارها هر چه به نسبت 10 درصد گاز در هوا نزديک تر باشيم انرژي حاصل از انفجار بيشتر است .
گازها به طور کلي به اين صورت دسته بندي مي شوند :
گاز ساختگي (SUBSTITUTE NATURAL)
گاز ساختگي را مي توان مانند گاز سنتز از گازسازي زغال سنگ و يا گازرساني مواد نفتي بدست اورد ارزش گرمايي اين گاز در مقايسه با گاز سنتز بسيار بالاتر است چون مانند گاز طبيعي بخش عمده آن را گاز متان تشکيل مي دهد. گاز ساختگي را مي توان با روش لورگي نيز بدست آورد ( همچنين نگاه کنيد به لورگي - رهرگس فرايند) . نمودار ساده جريان در گازسازي زغال سنگ براي توليد گاز ساختگي در شکل نشان داده شده است.
? گاز سنتز (SYNTHESIS GAS)
گاز سنتز گازي است بي بو ، بي رنگ و سمي که در حضور هوا و دماي 574 درجه سانتيگراد بدون شعله مي سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگي به ميزان درصد هيدروژن و کربن منواکسيد دارد از گاز سنتز مي توان به عنوان منبع هيدروژن براي توليد آمونياک ،متانول و هيدروژن دهي در عمليات پالايش و حتي به عنوان سوخت استفاده کرد گاز سنتز از گاز طبيعي ، نفتا، مواد سنگين و زغال سنگ بدست مي آيد . معمولا براي توليد هر يک تن گاز سنتز که در آن نسبت مولي H2/CO=1 باشد ، به 0/55 تن متان نياز است . در صورتي که اين نسبت 3 باشد 0/49 تن متان لازم خواهد بود. تهيه گاز سنتز از منابع هيدروکربورها امکان پذير است که به شرح زير خلاصه مي شود:
1) تهيه گاز سنتز از زغال سنگ در فرايند تهيه گاز سنتز از زغال سنگ و يا گازي کردن زغال سنگ بخار آب و اکسيژن در دماي 870 درجه سانتيگراد و فشار 27 اتمسفر با زغال سنگ ترکيب مي شود محصول حاوي 22.9 درصد هيدروژن 46.2 درصد کربن منو اکسيد ،7.8 درصد کربن دي اکسيد ، 22.5 درصد آب و 0.6 درصد کربن متان و نيتروژن است پس از جداسازي گاز کربن دي اکيد ، محصول براي فروش از طريق خطوط لوله عرضه مي شود. در نمودار زير فرايند توليد گاز سنتز از زغال سنگ نشان داده شده است.
2) تهيه گاز سنتز از مواد سنگين نفتي مواد سنگين نفتي با اکسيژن ( نه هوا) در دماي 1370 درجه سانتيگراد و فشار 102 اتمسفر ترکيب شده و گاز سنتز توليد مي کند.
3) تهيه گاز سنتز از نفتا نفتا با بخار آب در مجاورت کاتاليست نيکل در دماي 885 درجه سانتيگراد و فشار 25 اتمسفر ترکيب وگاز سنتز حاصل مي شود.
4) تهيه گاز سنتز از گاز طبيعي اين روش که در جهان متداول تر است در در دو مرحله کراکينگ و خالص سازي ، گاز طبيعي به گاز سنتز تبديل مي گردد.در اين روش از کبالت ، موليبديم و اکسيد روي به عنوان کاتاليست استفاده مي شود.
محصول نهايي حاوي 83.8 درصد هيدروژن ، 14.8 درصد کربن منواکسيد 0.1 درصد کربن دي اکسيد و مقداري متان نيتروژن و بخار آب است. فرايند تهيه گاز سنتز از زغال سنگ در شکل نشان داده شده است.
? گاز شهري (TOWN GAS)
اصطلاحا به گازي گفته مي شود که از طريق خط لوله از يک مجتمع توليد گاز به مصرف کنندگان تحويل مي شود . گاز شهري يا از زغال سنگ و يا از نفتا توليد و در مناطقي مصرف مي شود که يا گاز طبيعي در دسترس نباشد و يا زغال سنگ ارزان به وفور يافت شود ترکيب گاز شهري هيدروژن %50، متان%20 تا %30، کربن منواکسيد %7 تا %17، کربن دي اکسيد%3، نيتروژن %8، هيدروکربورها %8
علاوه بر اين ناخالصي هاي ديگري مانند بخار آب ، امونيال ، گوگرد، اسيد سيانيدريک نيز در گاز شهري وجود دارد. به گاز شهري گاز زغال سنگ و يا گاز سنتز نيز مي گويند. در ايران گازي که از طريق خط لوله به مشترکين در شهرها عرضه مي گردد گاز طبيعي است و ترکيب آن مشابه گاز شهري نيست.
? گاز شيرين (SWEET GAS)
گازشيرين گازي است که هيدروژن سولفيد و کربن دي اکسيد آن گرفته شده باشد.
? گاز طبيعي (NATURAL GAS)
گاز طبيعي عمدتا از هيدروکربوها همراه با گازهايي مانند کربن دي اکسيد ، نيتروژن و در بعضي از مواقع هيدروژن سولفيد تشکيل شده است بخش عمده هيدروکربورها را گاز متان تشکيل مي دهد و هيدروکربورهاي ديگر به ترتيب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هيدروکربورهاي سنگين تر ناخالصي هاي غيرهيدروکربوري نيز مانند آب ، کربن دي اکسيد ، هيدروژن سولفيد و نيتروژن در گاز طبيعي وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقيم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) ناميده مي شود.
گاز غير همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخايري که فقط قادر به توليد گاز به صورت تجاري باشد استخراج مي شود در بعضي موارد گاز غير همراه حاوي بنزين طبيعي و يا چکيده نفتي ( CONDENSATE) استخراج مي شود که حجم قابل توجهي از گاز را از هر بشکه هيدروکربور بسيار سبک آزاد مي کند.
? گاز طبيعي فشرده ( COMPRESSED NATURAL GAS)
گاز طبيعي عمدتا از متان تشکيل شده است و دراکثر نقاط جهان يافت مي شود. (نگاه کنيد به گاز طبيعي ) گاز طبيعي را مي توان از طريق خط لوله و يا به صورت گاز طبيعي مايع شده (LNG) با نفتکش حمل نمود. از گاز طبيعي فشرده و يا به اختصار سي ان جي مي توان در اتومبيل هاي احتراقي به عنوان سوخت استفاده کرد در حال حاضر حدود يک ميليون وسيله نقليه در جهان با گاز فشرده حرکت مي کنند. در ايتاليا در مقياس وسيعي از سي ان جي استفاده مي شود و در زلاندنو و آمريکاي شمالي نيز استفاده از گاز طبيعي فشرده رواج دارد.
ترکيبات گاز طبيعي متفاوت است و بستگي به نوع ميدان گازي دارد که از ان بدست امده است ناخالصي ها شامل هيدروکربورهاي سنگين ، نيتروژن ، دي اکسيد، اکسيژن و هيدروژن سولفيد مي باشد. در اتومبيل گاز طبيعي فشرده بايد در مخزن سنگين و بزرگ و در فشاري برابر 220 اتمسفر ذخيره گردد. البته از لحاظ ميزان ذخيره و ارزش حرارتي سي ان جي که حدود 8/8 هزار ژول /ليتر است ( در مقايسه بنزين حدود 32 هزار ژول مي باشد مسافتي که اتومبيل مي پيمايد محدود خواهد بود. علاوه بر اين به علت محدوديت تعداد ايستگاه اي سوخت گيري اتومبيل بايد به نحوي طراحي شود که علاوه بر سي ان جي بتواند از بنزين هم استفاده نمايد. مزاياي سي ان جي به شرح زير است:
1) موتور در هواي سرد به راحتي روشن مي شود.
2) سي ان جي اکتان بسيار بالايي دارد.
3) تميز مي سوزد و ته نشين کمتري در موتور ايجاد مي کند.
4) هزينه تعميراتي موتور کمتر است.
5) مواد آلاينده ناچيزي از اگزوز خارج مي گردد.
معايب سي ان جي به شرح زير است:
1) چون به صورت گاز وارد موتور مي شود هواي بيشتري در مقايسه با بنزين جايگزين مي کند و در نتيجه کارايي حجمي پايين تري دارد.
2) مسافت کوتاه تري در مقايسه با اتومبيل هاي بنزين طي مي کند مگر انکه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزين هم استفاده نمايد.
3) قدرت موتور اتومبيل هاي گاز سوز رويهمرفته 15 درصد کمتر از اتومبيل هاي بنزين سوز است.
4) ساييدگي نشيمنگاه شير که بستگي به ميزان رانندگي دارد بيشتر است.
5) خطر بيشتر آتش سوزي در هنگام تصادف در مقايسه با اتومبيل هاي بنزيني ( البته تاکنون در سوابق ايمني خطر بيشتر ثابت نشده است)
در ايران طرح گاز سوز کردن خودروها يا استفاده از گاز طبيعي فشرده يکي از برنامه هاي اساسي شرکت ملي گاز ايران است در شهرهاي شيراز ، مشهد و تهران چندين جايگاه تحويل سوخت با تاسيسات و دستگاه هاي جانبي و کارگاه تبديل سيستم خودروها از بنزين سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهرهه برداري قرار گرفته است و عمليات اجرايي براي ساخت تعداد ديگري ايستگاه در دست اجرا قرار دارد.
? مايعات گاز طبيعي (NATURAL GAS LIQUIDS)
مايعات گاز طبيعي معمولا همراه با توليد گاز طبيعي حاصل مي شود. مايعات گازي (Gas liquids) نيز مترادف مايعات گاز طبيعي مي باشد. مايعات گاز طبيعي را نبايد با گاز طبيعي مايع و يا ال ان جي اشتباه کرد مواد متشکله در مايعات گاز طبيعي عبارت است از اتان ، گاز مايع ( پروپان و بوتان ) و بنزين طبيعي (natural gasoline) و يا کاندنسيت ( condensate) که درصد هر کدام بستگي به نوع گاز طبيعي و امکانات بهره برداري دارد.
در سال 1996 کل توليد مايعات گاز طبيعي در جهان بالغ بر روزانه 5.7 ميليون بشکه بوده که از اين مقدار توليد اوپک در حدود 2.6 ميليون بشکه در روز گزارش شده است.
? گاز طبيعي مايع ( Liquefied natural gas LNG)
گاز طبيعي عمدتا از متان تشکيل شده است و چنانچه تا منهاي 161 درجه سانتيگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مايع تبديل مي شود و حجم ان به يک ششصدم حجم گاز اوليه کاهش مي يابد در نتيجه حمل آن در کشتي هاي ويژه به مراکز مصرف امکان پذير مي شود براي مايع کردن گاز متان مي توان آن را تا 2/5 درجه سانتيگراد زير صفر خنک نمود و تحت زير صفر خنک نمود و تحت فشار 45 اتمسفر به مايع تبديل کرد اين روش از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه است ولي از طرف ديگر حمل ان تحت فشار زياد احتياج به مخازن بسيار سنگين با جدار ضخيم دارد که امکان پذير نيست و از نظر ايمني توصيه نمي شود در نتيجه در فرايند توليد گاز طبيعي مايع ، فشار آن رابه اندکي بيش از يک اتمسفر کاهش مي دهند تا حمل آن آسان باشد.
اولين محموله گاز طبيعي مايع يا به اختصار ال ان جي به صورت تجاري در سال 1964 از الجزاير به بريتانيا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاکردن امکانات بندري و ذخيره سازي در بنادر بارگيري و تخليه و همچنين ساخت کشتي هاي ويژه حمل ال ان جي احتياج به سرمايه گذاري هنگفتي دارد در حالي که قيمت فروش گاز طبيعي مايع در حال حاضر در سطح نازلي است لذا فروشنده و خريدار بايد قبلاً نسبت به انعقاد يک قرارداد طولاني 15 الي 20 ساله نحوه قيمت گذاري و ساير شرايط توافق لازم را به عمل آورند.
در توليد گاز مايع چهار مرحله عمده وجود دارد:
1) جداسازي ناخالصي ها که عمدتا از کربن دي اکسيد و در برخي از موارد ترکيبات گوگردي تشکيل شده است.
2) جداسازي آب که اگر در سيستم وجود داشته باشد به کريستالهاي يخ تبديل شده و موجب انسداد لوله ها مي گردد.
3) تمام هيدروکربورهاي سنگين جدا شده و تنها متان و اتان باقي مي ماند.
4) گاز باقي مانده تا 160 درجه سانتگراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبديل مي شود.
گاز طبيعي مايع در مخازن ويژه عايق کاري شده نگهداري و سپس براي حمل به کشور مقصد تحويل کشتي هاي ويژه سرمازا( CRYOGENIC TANKERS) مي گردد. در حين حمل معمولا بخشي از گاز تبخير شده به مصرف سوخت موتور کشتي مي رسد. در بندر مقصد گاز طبيعي مايع تخليه مي گردد تا هنگام نياز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبيعي مايع مجدداً به گاز تبديل مي شود. در فرايند تبديل مجدد به گاز سرماي زيادي آزاد مي شود که مي توان از اين سرما مثلا براي انجماد موادغذايي و يا مصارف ديگر تجاري استفاده کرد .
? گاز غير همراه (NON-ASSOCIATED GAS)
گاز غير همراه از مياديني که تنها توليد گاز از انها به صورت اقتصادي امکان دارد استخراج مي شود به گاز استخراج شده از ميادين نفت ميعاني که درصد گاز حاصله از هر بشکه هيدروکربورهاي مايع سبکه خيلي زياد است نيز گاز غير همراه مي گويند.
? کلاهک (CAG CAP)
حجمي از لايه مخزن در اعماق زمين را کلاهک گاز و يا گنبد گاز (GAS DOME) ناميده اند که در آن گاز در بالاي نفت جمع شود. معمولا مرتفع ترين ، يا يکي از مرتفع ترين مناطق لايه مخزن محسوب مي گردد.
? گاز کلاهک گاز (GAS CAP GAS)
گاز کلاهک به گازي گفته مي شود که در کلاهک گاز محبوس شده باشد.
? گاز مايع (LPG)
مايع و يا به اختصار ال پي جي از پروپان و بوتان تشکيل شده است گازي که در سيلندر نگهداري مي شود و در منازل مورد استفاده قرار مي گيرد همان گاز مايع و يا مخلوط پروپان و بوتان است. گاز مايع را مي توان از سه منبع بدست آورد:
1) گاز طبيعي غير همراه
گاز ترو ترش از ميدان گاز طبيعي را پس از خشک کردن و گوگردزدايي مي توان تفکيک کرد و پروپان و بوتان را بدست آورد.
2) گاز طبيعي همراه
پس از تفکيک و پالايش گاز طبيعي همراه با نفت خام نيز مي توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.
3) نفت خام
بخشي از پروپان و بوتان در نفت خام باقي مي ماند که مي توان آن را با پالايش نفت خام بدست آورد همچنين در فرايند شکستن ملکولي و يا فرايند افزايش اکتان بنزين نيز ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبي حاصل مي شود.
در آميزه گاز مايع درصد پروپان و بوتان بسيار مهم است در تابستانها که هوا گرم است درصد بوتان را اضافه مي کنند ولي در زمستان با افزايش ميزان پروپان در حقيقت به تبخير بهتر آن کمک مي نمايند معمولا درصد پروپان در گاز مايع بين 10 الي 50 درصد متغير است .
در جهان روزانه بيش از 5 ميليون بشکه گاز مايع مصرف مي شود مصارف گاز مايع در کشورهاي مختلف متفاوت است متوسط درصد مصرف آن طي دهه 1990 در جهان در بخش هاي مختلف به شرح زير است:
تجاري و خانگي %60، صنايع شيميايي %15، صنعتي %15، خدماتي %5، توليد بنزين%5
هر تن متر يک پروپان معادل 12.8 بشکه و بوتان برابر 11.1 بشکه است.
گاز مايع را با کاميون هاي مخصوص خط لوله و يا کشتي هاي ويژه اي که براي همين منظور ساخته شده است حمل مي نمايند.
? گاز مشعل (FLARE GAS)
هيدروکربورهاي سبک ممکن است به صورت گاز از شيرهاي ايمني در دستگاه هاي بهره برداري ، پالايشگاه ها و يا مجتمع هاي پتروشيمي ، گذشته و از طريق مشعل سوزانده شود چنانچه يکي از واحدهاي پالايشگاه به علت بروز اشکالاتي در سيستم برق يا آب سرد کننده از کار بيفتد لازم است که مقادير خوراک مجتمع و يا محصولات پالايشگاه از طريق دودکش به مشعل هدايت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالي جلوگيري شود.
در مجتمع هاي بزرگتر و مجهزتر معمولا دستگاه هاي بازياب نصب شده که مي توان در مواقع اضطراري بخشي از مايعات و يا گازها را به انجا هدايت کرد و از وسوختن آنها جلوگيري نمود.
? گاز همراه (ASSOCIATED GAS)
گاز همراه يا به صورت محلول در نفت خام است که در مراحل بهره برداري از نفت خام جدا مي شود و يا به صورت جداگانه از نفت خام اشباع شده حاصل مي شود.
مزاياي استفاده از گاز
گاز سوخت بسيار تميزي است و از همين رو بسيار مطلوب واقع شده است . گاز را بسيار خوب مي شود کنترل کرد و براي نگهداري آن ، نيازي به مخزن نيست زيرا از لوله کشي شهر استفاده مي شود ، بعلاوه گاز هرگز خاکستر توليد نمي کند تا مجبور شويم براي جمع آوري آن زحمت و هزينه صرف کنيم .
امروزه به وسشيله ي گاز قهوه را بو مي دهند ، غذا مي پزند ، کلوچه و نان طبخ مي کنند ، حتي بسياري از يخچال ها و اتومبيل ها نيز با گاز کار مي کنند .
در لباسشويي هاي مدرن بخار مورد نياز را از گاز به دست مي آورند .
به کار بردن گاز براي سوخت ، رزاهي است که تقريباً هواي شهر ها را تميز و بي دود نگاه مي دارد .

منابع :
انواع گاز http://aftab.ir
گاز چيست ؟ http://oloom4u.blogfa.com
گاز طبيعي http://daneshnameh.roshd.ir
انواع گاز http://www.articles.ir
گاز طبيعي http://fa.wikipedia.org
گاز طبيعي http://www.ngdir.ir