Zemný plyn
O iných významoch výrazu Zemný plyn pozri Zemný plyn (rozlišovacia stránka).Zemný plyn je vysokohodnotná horľavá plynná zmes vyskytujúca sa vo veľkých ložiskách v zemskej kôre (často spolu s ropou). Z chemického hľadiska je to plynná zmes najmä alkánov (najčastejšie najnižších päť alkánov, čiže metán, etán, propán, bután, pentán) s prímesou vyšších uhľovodíkov a ďalších plynov (dusík, oxid uhličitý, sulfán, vzácne plyny a pod.), v ktorej prevažuje metán (od 50 % či 75 % do 99 % objemu). [1][2][3]. V užšom zmysle pojem zemný plyn nezahŕňa vyššie uvedené neuhľovodíkové prímesy [4].
Zemný plyn je ľahší ako vzduch, nie je otravný, ale je nedýchateľný a dusivý. Je bezfarebný a bez zápachu, preto sa pri úprave odorizuje tetrahydrotiofénom, aby bol identifikovateľný.
Vlastnosti
Zemný plyn je bezfarebná zmes najjednoduchších nasýtených uhľovodíkov (alkánov), hlavne metánu (CH4), bután (C4H10), propán (C3H8), kvapalné uhľovodíky (C5H12 do C10H22) a ďalších neuhľovodíkových plynov (ako je CO2, H2S, H2) a vzácnych plynov (napr. He, ktoré zvyčajne tvoria menej ako 1%).[5]
Súčasti zemného plynu: etán, propán, bután a kvapalné uhľovodíky sa súborne označujú skratkou (NGL - natural gas liquids), sú dôležitou surovinou pre petrochemický priemysel. Tieto sú väčšinou pri spracovaní zemného plynu odstraňované, väčšinou skvapalňovaním pri rôznych kombináciách teplôt a tlakov. Skvapalnený plyn sa označuje ako (LPG - liquefied petroleum gas), obyčajne obsahuje propán a bután, skladuje sa pod tlakom.
V tabuľke sú uvedené obvyklé rozsahy hodnôt základných vlastností pre zemný plyn. Zloženie a výhrevnosť plynu výrazne závisí od jeho pôvodu (náleziska). Pre porovnanie sú v tabuľke uvedené aj hodnoty zemného plynu, distribuovaného Slovenským plynárenským priemyslom na Slovensku.
| Parameter | jednotka | hodnota (obvyklý rozsah) | hodnota (na Slovensku)[6] |
|---|---|---|---|
| objemový podiel metánu (CH4) | - | 50 - 98 % | 97,6 % |
| objemový podiel ťažších uhľovodíkov (CmHn) | - | 0 - 20 % | 1,5 % |
| objemový podiel oxidu uhličitého (CO2) | - | 0 - 30 % | 0,1 % |
| objemový podiel kyslíka | - | 0 - 12 % | 0 % |
| objemový podiel dusíka | - | 0 - 28 % | 0,8 % |
| hustota | kg.m-3 | 0,69 - 0,76 | 0,6981 |
| teoreticky potrebné množstvo vzduchu | m3.m-3 | 8,35 - 10 | - |
| dolná výhrevnosť zemného plynu | kJ.m-3 | 16 000 - 34 300 | 34 250 |
| výhrevnosť stechiometrickej zmesi so vzduchom | kJ.m-3 | 3 663 | - |
Ďalšie vlastnosti
- Hustota v kvapalnom stave: 400 kg/m³
- Hutnosť: 0,6 %
- Výbušná koncentrácia so vzduchom: 5 až 15 % plynu vo vzduchu.
Vlastnosti pri spaľovaní
- Zápalná teplota: 650 °C až 750 °C samovznietenie.
- Oktánové číslo pri použití v spaľovacích motoroch: 120 – 130
- Spaľovacia rýchlosť: 30 až 50 cm.s-1. Pri explózii vzrastá na 2000 m.s-1
Vďaka tomu, že obsahuje predovšetkým metán, má v porovnaní s ostatnými fosílnymi palivami pri spaľovaní najmenší podiel CO2 na jednotku uvoľnenej energie. Ako plynné palivo má všeobecnú schopnosť dobre vytvárať zápalnú zmes, spaľovanie preto prebieha s vysokým využitím kyslíka aj paliva. Spaľovanie je čisté a bezzápachové. Je preto považovaný za ekologické palivo napriek tomu, že v atmosfére taktiež prispieva k spôsobovaniu skleníkového efektu.
Ťažba zemného plynu
Zemný plyn sa nachádza v podzemných náleziskách buď samostatne, alebo spoločne s ropou a vodou. V ložisku sa nachádza v jeho vrchnej časti kde tvorí tzv. plynovú čapicu. Ložiská zemného plynu sú rozložené nerovnomerne. Medzi najväčších producentov patria USA, Rusko (Jamalský polostrov) a Kanada. Na mape sú farebne vyznačené štáty podľa ročnej produkcie zemného plynu v metroch kubických.
Zemný plyn ťažený z ložísk v bridličnatých usadených horninách sa označuje ako bridlicový plyn[7].
Horná výhrevnosť podľa pôvodu
Nasledujúca tabuľka uvádza prehľad hornej výhrevnosti zemného plynu z vybraných lokalít. Hodnoty sú zoradené podľa výhrevnosti.
| pôvod plynu | Výhrevnosť (kJ/m3) |
|---|---|
| Alžírsko | 42 000 |
| Indonézia | 40 600 |
| Nórsko | 39 877 |
| Spojené kráľovstvo | 39 710 |
| USA | 38 416 |
| Rusko | 38 231 |
| Kanada | 38 200 |
| Saudská Arábia | 38 000 |
| Uzbekistan | 37 889 |
| Holandsko | 33 320 |
Využitie
Zemný plyn sa používa ako palivo na vykurovanie, vo forme stlačeného zemného plynu (CNG) ako palivo pre motory vozidiel, ako zdroj vodíka pri výrobe dusíkatých hnojív a tiež ako vstupná surovina pri výrobe elektrickej energie (napr. TE Vojany).
Literatúra
- FÍK, Josef. Zemní plyn: tabulky, diagramy, rovnice, výpočty, výpočtové pravítko. Praha : Agentura ČSTZ, 2006. ISBN 80-86028-22-4
Referencie
Iné projekty
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Zemný plyn
Externé odkazy
- 90 rokov ťažby ropy a zemného plynu na Slovensku (slovensky)