Природный газ – сырье, а не готовое топливо. Тернистая история ГАЗ, как создавались легенды советского автопрома

Недра земли создали не только огромные подземные резервуары природного газа – его запасы хранятся и в более компактном виде. В холодных регионах и под дном океана, где гидростатическое давление доходит до 250 атмосфер, происходит соединение газа с пластовой водой и образуется твердое вещество – газогидрат. В небольших объемах находится огромное количество природного топлива, в связанном виде газ уменьшается до 220 раз.

Происхождение природного газа

Сотни миллионов лет назад на месте сегодняшних материков плескался океан. Погибшие обитатели водной стихии падали на дно и превращались в ил. Они не могли разлагаться, поскольку там не было ни воздуха для окисления, ни бактерий, вызывающих гниение. Движение земной коры способствовало погружению этих масс все дальше вглубь. Высокое давление и температура вызывали химические реакции, при которых углерод органических остатков соединялся с водородом, и образовывались новые вещества – углеводороды.

Если давление и температура были не очень высокими, получались высокомолекулярные жидкости, которые со временем превратились в нефть. Когда эти параметры достигали больших величин, образовывались низкомолекулярные газы.

Соединения покрывались осадочными породами и оказались глубоко под поверхностью земли. Геологи находят эти полезные ископаемые на глубине от одного до шести километров.

Существует и другая теория образования природных газов. Некоторые ученые считают, что углеводороды в результате тектонических движений постепенно поднимаются наверх, где давление не так велико, и образуют большие скопления нефти и

Земные породы не монолитны – в них есть мелкие трещины и поры. Газообразные вещества заполняют эти пустоты, поэтому природный газ есть не только в , но и в камнях, находящихся на большой глубине.

Свойства природного газа

Природный газ не обособленное вещество – это смесь разных компонентов, основной из которых – метан.

Невозможно найти два абсолютно идентичных образца из разных месторождений: в каждом из них состав индивидуален.

Для его образования были использованы разные органические остатки, условия протекания химических реакций тоже не были одинаковыми.

Ни один ученый не сможет дать вам химическую формулу природного газа – он может только сообщить процентный состав входящих в него веществ. Дополнительными составляющими кроме метана являются углеводороды:

• этан;
• пропан;
• бутан;
• водород;
• сероводород;
• диоксид углерода;
• азот;
• гелий.

Из химического состава вытекают и физические свойства природного топлива. Точных параметров тоже нет, ведь они зависят от процентного соотношения компонентов:

• плотность – 0,68–0,85 кг/м3 в газообразном и 400 кг/м3 в жидком виде;
• самовозгорание – при температуре 650 °C;
• удельная теплота сгорания – 28–46 МДж/м³.

Поскольку природный газ почти в два раза легче воздуха, он поднимается вверх. Человек не может задохнуться, оказавшись на дне низины. Но есть другая опасность: если в воздухе присутствует от 5 до 15 % объема природного газа, смесь становится взрывоопасной.

На его основе разработана газотопливная система, применяемая в автомобилях. Октановое число природного газа, используемого в двигателях, – от 120 до 130.

Горение природного газа процесс достаточно сложный, при котором химическая энергия преобразуется в тепло. Горение бывает полным и неполным.

Необходимость очистки

На первый взгляд, в использовании газа нет ничего сложного. Проложить трубы, пробурить скважину – и голубое топливо, находящееся в недрах под большим давлением, само потечет к котлам и плитам. Но не все так просто – природный газ содержит примеси, которые могут причинить вред трубопроводам, приборам или здоровью людей.

В глубине земли много влаги, которая может вступать в химические реакции или создавать конденсат, а большое количество его мешает проходу газа. Сероводород вызывает ржавление металла, и оборудование быстро приходит в негодность. Чтобы удалить из сырья вредные компоненты, на месторождениях устанавливают специальные станции очистки.

Доставка

Газопроводы имеют протяженность много тысяч километров, начальной энергии потока не хватит, чтобы преодолеть такие расстояния.

Какими бы гладкими ни были внутренние поверхности, все равно возникает сила трения, газ теряет скорость и нагревается.

Существуют и другие способы транспортировки газа, но пока трубопроводы являются самыми экономичными.

Запах газа

Природный газ не имеет запаха, так почему же жильцы квартир сразу чувствуют, если где-то происходит утечка? Для нашей безопасности в голубое топливо добавляют специальные одоранты, малейшее присутствие которых чувствительно для обоняния человека. Обычно в этой роли выступают меркаптаны, имеющие настолько неприятный запах, что не заметить его невозможно.

На всем протяжении своей истории человечество обогревалось, сжигая различные виды топлива.

Если так подумать, то жить вообще опасно)
Надеюсь, что в скором времени популярными станут альтернативные источники энергии.. Запасы Земли не вечны – это следует помнить тоже, всему есть свое начало и конец.
А вот про парниковый эффект вообще штука интересная – ведь некоторые и опровергают, что это влияние антропогенных факторов, как вот деятельность производств и станций. Лично я не согласна с ними, все же человечество свою лепту в разгром планеты вносит ежеминутно..

Естественно, что природный газ оказывает меньшее влияние на планету при горении, нежели все те же дрова или уголь, но отрицать его вред и непосредственную опасность тоже не стоит. Прежде всего газ – это летучее вещество и неудачное его хранение или распространение может привести к ужасным, пагубным последствиям как для человека, так и для окружающего мира. Вся надежда на ученых, что вскоре они найдут решение, позволяющее защитить Землю от медленной гибели, предотвратив парниковый эффект…

В детстве я был уверен, что мир уже пережил ядерную войну. Почему? Потому что во многих местах видел на стенах плакаты по гражданской обороне. Плакаты поражали. Вот взрывается в воздухе атомная (а хуже того, водородная) бомба, и от яркого шара вспышки разлетается в разные стороны поражающее излучение. А на земле – страх и ужас. В эпицентре – просто ничего, даже развалин домов не наблюдается. А дальше кругами расходятся зоны поражения. В последней из них – сидят под землей люди в противогазах, спасают кого-то из разрушенных домов и эвакуируют в безопасное место.

В детстве веришь всему, что написано и нарисовано. Отсюда вывод – уже была атомная война, раз художники знают, как это нарисовать.

Были еще плакаты, ужасавшие не меньше. Плакаты про бактериологическое и химическое оружие. Благодаря последним запомнились звонкие названия отравляющих газов: фосген, табун, зоман, зарин.

Чем обусловлено поражающее действие зарина?

Если фосген был газом удушающим, то три последних, включая зарин, принадлежали к газам нервно-паралитического действия.

Что сие значит? Сие значит, что зарин взаимодействует с одним из ферментов, который участвует в процессе передаче нервных сигналов через цепь нервных клеток, нейронов. Этот фермент выделяется в конце передачи нервного сигнала от одного нейрона к другому и как бы «подчищает» те ферменты, которые способствовали передаче импульса. Получается, что нервные клетки работают, как кнопочные выключатели. При нажатии на кнопку электрическая цепь замыкается. При отпускании кнопки цепь размыкается, ток не идет.

Однако, после взаимодействия названного фермента с зарином, он перестает работать, и ферменты, способствующие передаче нервного импульса, остаются на прежнем месте. Кнопка как бы «западает», и ток продолжает идти по нервам. В результате те органы, к которым направляются нервные сигналы постоянно находятся в возбужденном состоянии. Такое гиперактивное состояние быстро истощает органы или мышечные ткани, и их работа прекращается.

Первые признаки отравления

Поэтому первые признаки воздействия на человека нервно-паралитического боевого отравляющего вещества (в том числе, зарина) связаны с повышением тонуса различных мышц и органов. Сужаются зрачки, возникает чувство, словно бы дыхание перекрывается. Начинаются выделения из носа и усиленное слюноотделение, появляется тошнота. Спустя еще несколько минут у жертвы полностью теряется контроль над всеми функциями организма. Можно сказать, организм «идет вразнос». Рвота, конвульсии, судорожные спазмы и, наконец, остановка сердца. Правда, жизнерадостная картинка? Если за несколько минут в организм не вводится противоядие, жертве никакой бог не поможет.

Почему он так называется?

Красивое название «зарин» («sarin») – сокращение фамилий его изобретателей, немецких химиков Шредера (S chrader), Амброса (A mbros), Риттера (R itter) и фон дер Линде (von der Lin de). В 1938 году двое первых из них, сотрудники компании IG Farben работали в городе Вуппертале над совершенствованием инсектицидов (средств для борьбы с насекомыми). В ходе работы они получили светлую легкую жидкость без цвета и запаха. Формула этого вещества была передана в Вермахт, в отдел химического оружия. Проведя испытания, армейские химики (двое последних в вышеприведенном списке) так сказать, «дали добро», и армия заказала химической промышленности производство этого славного вещества. Зарин производили и начиняли им снаряды.

Применяли ли зарин во Вторую мировую войну?

Но до боевого применения отравляющих веществ не дошло. Гитлер, будучи на фронте во время Первой мировой войны, сам попал в газовую атаку. Ясно, что из-за этого к применению боевых отравляющих веществ он относился очень отрицательно. Кроме того, он не без основания опасался, что советская армия и союзники тоже могут начать газовую войну, или же применить несимметричные средства, например, термитные снаряды. Достаточно надежных средств защиты от боевых отравляющих веществ у Германии не было. Поэтому в годы Второй мировой войны на европейском фронте отравляющие вещества не применялись.

А после?

После Второй мировой войны зарин производился военной химической промышленностью и в США, и в СССР. В 1953 году зарином был отравлен 20-летний инженер британских военно-воздушных сил Рональд Мэддисон. На нем испытывали действие зарина, не сообщая ему правды, а говоря, что он принимает участие в испытании лекарства от насморка. В 1953 году смерть Мэддисона приписали «несчастному случаю», но в 2004 году суд решил, что он стал жертвой бесчеловечного эксперимента по испытанию нервно-паралитического отравляющего вещества.

В 1980 – 1988 годах Ирак использовал зарин в своей войне против соседнего Ирана и при подавлении на севере страны. Надо сказать, что ни американцы, ни тем более, курды этот «подвиг» Саддаму Хусейну не простили.

В марте 1995 года японская религиозная секта «Аум Синрикё» распылила зарин в Токийском метро. В результате этой газовой атаки погибло 12 человек, 54 были тяжело отравлены.

Похоже, что отравляющие вещества, в том числе, и зарин сейчас применяется в военных действиях в Сирии.

Надо сказать, что именем изобретателя названо и другое отравляющее вещество, люизит. Это боевое отравляющее вещество кожно-нарывного действия, назвали по фамилии американского химика Уинфорда Ли Льюиса (Winford Lee Lewis 1879–1943) .

Многие ли в наше время могут сразу дать определение природному газу? Знают ли его историю и химический состав? Очевидно нет, ведь в Google найдется все.

Итак.

Природный газ — смесь углеводородов, представляющая собой нечто эфемерное, то, что нельзя потрогать, увидеть и без запаха. Основу природного газа составляет метан (CH4) - простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси.

В поисках истины.

Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно происхождения природного газа , и своем споре разбились на два лагеря, пытаясь доказать возникновение газа, предложили две основные теории.

Минеральная теория

Согласно этой теории все химические элементы, из которых состоит природный газ и нефть изначально заложены в мантии Земли, представляя собой залежи полезных ископаемых. находясь глубоко в пластах горных пород являются частью процесса дегазации Земли. Из-за внутренних движений Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах поднимаются ближе к поверхности, туда, где образуется наименьшее давление, таким образом, в результате появляются нефтяные и газовые залежи.

Биогенная теория.

Приверженцы этой теории считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили химический коктейль природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.

Газ видишь? Нет. А он есть.

Большинство людей, далеких от газовой отрасли, представляют, что газ, находящийся под землей подобен ценным ископаемым, занимает собой некие пустоты в недрах земли, и легко полностью извлекается. Но это не совсем верно. Природный газ действительно находится глубоко под землей, внутри горных пород, имеющих пористую структуру, но поры на столько микроскопические, что их невооружённым глазом разглядеть почти нереально. Поэтому, взяв в руки извлеченный из недр земли небольшой кусок песчаника, сложно осознать, что внутри заключен природный газ.

Священный огонь.

Древний зороастрийский храм Атешгях

У многих народов огонь вызывал благоговейный трепет. Люди поклонялись огню, огонь любили, огонь ненавидели.

Человечество знает о существовании природного газа давно. И, хотя уже в IV веке до н. э. в Китае его научились использовать для отопления и освещения, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, почитаемый в разное время зороастрийцами, индуистами и сикхами. Храм возник на месте «вечных» неугасимых огней - горящих выходов естественного газа, благодаря чему храм и носит название «Атешгях», что означает «Дом огня». Служения в нем проходили вплоть до XIX века. Однако, сами зороастрийцы говорят, что они не поклоняются огню как таковому, а почитают Творца (Q’rt’), символом которого является огонь.

Добыть и использовать.

«Человечеству всего около 200 тыс. лет. А добыча газа началась только в прошлом веке»

Человек всегда и везде ищет выгоду. Вот и персидский царь в I веке н.э., увидев огонь, горевший и день и ночь, не требующий дополнительного топлива приказал построить дворцовую кухню на месте где газ выходил на поверхность. Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.

На заметку: Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.

С высоты сегодняшнего дня взгляд в техническое прошлое человечества очень часто ставит современного человека в тупик: ну как можно жить без велосипеда, без спичек, без горячей воды, без самолета, без автомобиля. Когда все это вертится, крутится, загорается, шумит, гудит трудно представить, что когда-то ничего этого не было.
Ну, например, полтора столетия назад никто даже в самых смелых мечтах не мог предположить, что в каждой квартире можно устроить подогрев горячей воды, или же построить системы централизованного снабжения горячей водой.

Современному человеку трудно окунуться в атмосферу городского быта прошлого, когда не было газа, подведенного в каждую квартиру, не было электричества, не было устройств, способных греть, светить, крутить.

Как это было…

Как сказал в свое время классик, потребность и лень - двигатели прогресса. Эта сермяжная истина наблюдается всегда, когда технический застой вызывает к жизни новые технические решения в любой области: воздухоплавание, строительство всех видов, быт и его индустрия, военная техника и т.д. Так было и с проблемой горячего водоснабжения.

Сначала городские дома стали оборудоваться газопроводами для целей освещения в ночное время, затем газ пришел в квартиры и вот тут и случился ступор - энергоноситель есть, а приборов для его использования еще нет. Невспаханное поле для изобретателей всех калибров.

Седовласые и бородатые, молодые и безусые, инженера и мастера «золотые руки», истинные энтузиасты техники всегда оказываются на острие новых технических решений. Не всегда мы знаем, кто же был первый, но проходит время и в благодарной памяти человечества остаются, даже если и без имен, их дела, которые иногда поднимаются до уровня национальных достижений. Так сложилась и творческая биография известнейшего немецкого изобретателя Хуго Юнкерса.

Х. Юнкерс – изобретатель газовой колонки

Родиной Хуго Юнкерса был прусский город Рейдт, где он родился в 1859 г. в семье владельца текстильной компании. После окончания школы Хуго поступил в ремесленное училище г. Бармен и далее получил высшее техническое образование в Берлине, Карлсруэ и Ахене (окончил в 1883 году).

Т.к. его основной специализацией была теплотехника, то в 1888 году его пригласили работать в Германскую континентальную газовую компанию. В те времена сферы применения газа для освещения улиц, а затем и как топлива для двигателей, стремительно

расширялись. Молодой энергичный специалист теплотехник по заказу фирмы занимался исследованиями энергетической ценности горючего газа. Техническая жилка сработала, и он изобрел и запатентовал свой калориметр, в котором тепло, образующиеся при сжигании непрерывного потока газа, передавалось непрерывному потоку воды в тонкой трубке. Логическим продолжением этих экспериментов стало изобретение газовой колонки.
В 1895 году Х.Юнкерс открыл в Дессау завод газовой аппаратуры, где газовая колонка и получила путевку в жизнь. И до сих пор газовая колонка считается полезнейшим изобретением человечества. Ее потребительская ценность в том, что стало возможным снабдить каждую газифицированную квартиру подогретой водой.

В дальнейшем Х.Юнкерс, уже профессор Ахенского высшего технического училища, занялся проблемами авиации и построил на своем заводе (с 1917 г фирма «Junkers and Co.») первый в мире цельнометаллический самолет. К этому периоду относится и большое число технических решений с использованием его патентов: аэродинамическая труба, дюралевый биплан, пассажирский самолет на 6 мест Ю-13, дизельный авиадвигатель, первый в мире серийный пассажирский самолет Ju-52 и многие другие. Однако тему газовой колонки изобретатель не оставлял никогда.

В 1929 году колонки, которые были потенциально небезопасным оборудованием, благодаря изобретению Х.Юнкерсом термоэлектрического выключателя газа, стали самыми безопасными в мире. Суть изобретения заключалась в том, что выключатель отключал газ при исчезновении пламени.

Само понятие «газовая колонка Юнкерса» стало символом предвоенной Европы. Промышленная мощь империи Юнкерса к тому времени, благодаря, как сейчас говорят, удачному менеджменту, позволила открыть десятки заводов по всему миру.

Милитаристский дух Германии 30-х годов становился все более зловещим и Х.Юнкерс, убежденный либерал, отказался сотрудничать с нацистами, хотя к тому времени на его заводе в Дессау уже выпускались и военные самолеты. По этой причине его заводы были национализированы, а сам он скончался, будучи под домашним арестом, в 1935 году.

Следует заметить, что все дальнейшие разработки военных самолетов выполнялись уже без Х. Юнкерса. «Junkers & Co» позже стала фирмой «Бош Термотехника», которая до сих пор выпускает большой ассортимент водогрейного оборудования с самыми высокими характеристиками.

Что же изобрел Хуго Юнкерс?

Газовая колонка Юнкерса объединяла в себе два устройства - газовую горелку и калорифер. Что такое горелка представляют все, а слово «калорифер» является производным от латинских слов calor - тепло и fero – нести, иначе говоря, «переносчик тепла».

Принцип действия прост, как мир: газ в горелке поджигается, и ее пламя нагревает воду в трубке, которая выходит из котла и проходит, допустим, в ванную или посудомойку. Изначально колонка была устройством импульсного типа, т.е. включалась только на время протока воды – кончил мыть посуду вода и колонка выключаются. Основная техническая проблема в колонках заключалась в максимальной передаче тепла пламени холодной воде.
Постепенно мощность газовых колонок увеличилась настолько, что тепла хватало и для обогрева помещения. Для этого в колонку добавили еще один водяной контур (замкнутый), который проходит по периметру помещения, отдает свое тепло комнатному воздуху и, охладившись, возвращается к месту подогрева. Дальше цикл повторяется. Такие двухконтурные газовые колонки непрерывного действия стали называть газовыми котлами.
Время идет, газовая колонка непрерывно совершенствуется, но ее схема - горелка, калорифер и автоматика безопасности, остается такой же, какой ее впервые предложил Хуго Юнкерс еще в позапрошлом веке.

Современные газовые колонки

Современные газовые колонки (котлы) впитали в себя многие черты сегодняшнего дня и имеют несколько признаков классификации, определяющих их техническое содержание. Основные из них – варианты автоматики поджига, конструкция камеры сгорания и мощность.
Автоматика поджига бывает полуавтоматической и автоматический. Первый режим означает включение запальника кнопкой на передней панели. После этого запальник малым пламенем горит постоянно, а при заборе воды для нагрева включается основная горелка. Поджиг реализуется при помощи специального электрода встроенного в запальник или от пьезоэлемента.

При автоматическом поджиге электроника отслеживает проток воды, тягу в дымоходе и включает-отключает горелку.
Конструкция камеры сгорания выбирается исходя из наличия или отсутствия дымохода. Если в доме имеется дымоход - выбирают камеру открытого типа, а если дым придется отводить принудительно, то камера должна быть закрытого типа.

По варианту забора воздуха и выбросу продуктов сгорания колонки бывают полутурбо, забор воздуха из помещения, и турбинированные - забор воздуха с улицы. Современные колонки снабжаются большим количеством защитных устройств – до 10. Это позволяет гарантировать безопасную эксплуатацию, но любые вопросы по установке и использованию газовых колонок и котлов следует согласовывать только со специальными службами.

Заключение

Больше 110 лет прошло с тех пор как на заводе в Дессау начали производить газовые водогрейные приборы, но до сих пор торговая компании «Bosch Gruppe» выпускает газовые колонки и котлы JUNKERS с самым высоким уровнем технического совершенства.