Khí tự nhiên

Article

May 22, 2022

Khí tự nhiên là một nguồn năng lượng hóa thạch, giống như than đá hoặc dầu mỏ, là một hỗn hợp của các hydrocacbon, các phân tử được tạo thành từ các nguyên tử cacbon và hydro. Nhiệt trị của nó rất khác nhau tùy thuộc vào thành phần của nó, nhưng cao nhất là từ 8.500 đến 10.200 kilocalories trên một mét khối khí tự nhiên. Khí tự nhiên là năng lượng cơ bản, hoặc có thể thu được trực tiếp mà không cần chuyển hóa. Các năng lượng chính khác là năng lượng mặt trời, than đá và dầu mỏ. Đây là năng lượng hóa thạch sạch nhất về chất thải và khí thải, và là nhiên liệu hiệu quả nhất để sản xuất điện trong các nhà máy nhiệt điện, với tổng hiệu suất là 50,7% so với 25,7% của nhiên liệu, 26,1% của uranium (nhà máy điện hạt nhân) và 26,8% than đá. Việc sử dụng trực tiếp mà không cần phải chuyển hóa thành điện năng trước đây có hiệu suất cao hơn nhiều là 91,2%. Do đó, nó cũng rẻ hơn và dễ bảo quản hơn so với than đá và các sản phẩm dầu mỏ. Ngoài ra, nó còn được dùng làm nguyên liệu cho nhiều loại hóa chất. Việc xây dựng các đường ống dẫn khí đốt và buôn bán khí đốt tự nhiên đã dẫn đến các cuộc xung đột vũ trang lớn giữa các quốc gia khác nhau trên thế giới trong thế kỷ XX và XXI.

Thuộc tính

Nó là một hỗn hợp khí nhẹ hơn nước, không độc, không màu và về nguyên tắc không mùi (ngửi như một biện pháp an toàn, để phát hiện rò rỉ), trong đó thành phần chính của nó là mêtan (CH4), một phân tử đơn giản được tạo thành từ một nguyên tử cacbon và bốn nguyên tử hydro, mặc dù nó cũng chứa các hydrocacbon nhẹ khác như etan (C2H6), propan (C3H8, thành phần chính của khí thành phố cổ), butan. C4H10, thành phần chính của bình gas cho nhà bếp) hoặc pentan (C5H12) với một tỷ lệ nhỏ hơn nhiều. Thành phần hóa học của nó thay đổi đáng kể tùy thuộc vào nguồn gốc địa lý và địa chất, và thường liên kết với các phân tử hoặc nguyên tố khác như carbon dioxide (CO₂), nitơ (N2) hoặc hiếm khi helium (He, ví dụ h 'là khí tự nhiên trong Khu vực Texas) phải được khai thác khi khí tự nhiên được sử dụng cho mục đích công nghiệp và sinh hoạt. Ở một số địa điểm, chẳng hạn như Lacq (Pháp), có thể có dấu vết của các hợp chất hữu cơ của hydro sulfua (H2S) và các hợp chất hữu cơ đã được sulfua hóa (còn gọi là khí đắng). Để tách năng lượng có trong các liên kết hóa học C-H, quá trình đốt cháy phải diễn ra. Đốt cháy là một phản ứng ôxy hóa tỏa nhiệt của một chất cháy (trong trường hợp này là khí thiên nhiên) với một chất ôxy hóa khác (trong trường hợp này là không khí) đóng vai trò như một chất ôxy hóa. Phản ứng hóa học này tạo ra một sự giải phóng nhiệt và năng lượng, và hiện tượng này thường đáng chú ý bởi sự hiện diện của ngọn lửa cũng là một nguồn ánh sáng.

Nguồn gốc

Khí tự nhiên, giống như các loại nhiên liệu hóa thạch khác, đã được hình thành trong hàng triệu năm do quá trình phân hủy kỵ khí (không có oxy) của một lượng lớn xác sinh vật chết lắng đọng dưới đáy biển hoặc hồ. Theo thời gian, các chất hữu cơ trộn lẫn trong bùn bị vùi lấp dưới các lớp trầm tích nặng, chịu áp suất và nhiệt độ cao, không có không khí, lâu ngày khiến chúng dần bị biến đổi về mặt hóa học. Quá trình phân hủy kỵ khí này sinh ra các loại khí, đặc biệt là khí tự nhiên. Ngày nay, khí thiên nhiên thường được tìm thấy ở trạng thái khí trong các túi nằm dưới lòng đất gần các túi dầu, khí này vẫn ở trạng thái lỏng. Cả hai loại nhiên liệu này đều được tìm thấy trong đá có nguồn gốc trầm tích, nơi các hiện tượng địa chất giam giữ chúng, cái này hay cái khác hoặc cả hai, làm phát sinh các túi lớn dưới lòng đất. Khí thiên nhiên có thể đ