== الغاز الطبيعي أحد مصادر الطاقة البديلة عن النفط من المحروقات عالية الكفاءة قليلة الكلفة قليلة الانبعاثات الملوثة للبيئة. الغاز الطبيعي مورد طاقة أوليّة مهمة للصناعة الكيماوية . نص مائل'' الهجريب الكيماوي

المكون الرئيسي للغاز الطبيعي هوالميثان (CH4), أقصر وأخف جزيء هيدروكربون. ويحتوي أيضاً على هيدروكربونات غازية أثقل مثل إيثان (C2H6), پروپان (C3H8) والبيوتان (C4H10), وكذلك غازات أخرى محتوية على الكبريت, بكميات متفاوتة, انظر أيضاً مكثف الغاز الطبيعي. الغاز الطبيعي المحتوي على هيدروكربونات غير الميثان يسمى غاز طبيعي مبتل. الغاز الطبيعي المحتوي فقط على الميثان يسمى غاز طبيعي جاف. المكوّن % الوزن ميثان (CH4) 70-90 إيثان (C2H6) 5-15 پروپان (C3H8) وبيوتان (C4H10) < 5 CO2, N2, H2S, إلخ. الباقي

النيتروجين والهليوم, ثاني اكسيد الكربون وكميات طفيفة من كبريتيد الهيدروجين والماء وodorants يمكن تواجدهم [1]. ويمكن حتى يحتوي الغاز الطبيعي أيضاً على الهليوم وهومصدر رئيسي في السوق له.

ويتواجد الزئبق بكميات صغيرة في الغاز الطبيعي المستخرج من بعض الحقول[2]. الهجريبة الدقيقة للغاز الطبيعي تتغير من حقل غاز إلى آخر.

تصنيف الغازات الطبيعيةنص مائل - مقدمة: يشكل هجريب الغاز الطبيعي العامل الرئيسي الأول المؤثر على سلوكيته عند تغيرات الضغط ودرجة الحرارة، لذلك تمثل الفهم الكاملة والسليمة لهذا الهجريب الفترة الأولى والأهم في جميع العمليات المرافقة للصناعة الغازية. فالغاز الطبيعي (Natural Gas) بالتعريف هومزيج من مركبات هيدروكربونية بارافينية خفيفة (ألكانات)، يوجد في حالة غازية عند الشروط النظامية من الضغط ودرجة الحرارة، ويضم على نسبة عالية من غاز الميتان ( ) بالإضافة إلى كميات متفاوتة من الإيتان ( ) والبروبان ( ) والبوتان ( ) ومركبات هيدروكربونية أثقل ( ) ويمكن حتى يحتوي على كميات ضئيلة من غاز ثنائي أوكسيد الكربون ( ) وغاز الآزوت ( ) وغاز كبريت الهيدروجين ( ). يبين الجدول (1.1) الهجريب الكيميائي النموذجي للغاز الطبيعي.

يختلف هجريب الغازات الطبيعية عن بعضها البعض اختلافاً ملحوظاً من حقل إلى آخر سواء من جهة عدد العناصر الهيدروكربونية وغير الهيدروكربونية أومن جهة هجريز العناصر الداخلة في هجريبها (كماً ونوعاً) وذلك نتيجة لتفاوت أعماق توضع الطبقات المنتجة لها وبالتالي نتيجة لاختلاف ظروف وشروط إنتاجها. وبالنتيجة يمكن حتى تندرج جميع المركبات الهيدروكربونية التي تتمتع بالصفات التالية في عداد الغازات الطبيعية: • الكثافة ( ). • الكثافة النسبية ( ). • حدود الانفجار ( ). • حرارة الاشتعال ( ). - تصنيف الغازات الطبيعية:

تصنف العناصر الداخلة في هجريب الغازات الطبيعية تبعاً لحالتها الفيزيائية إلى ما يلي: 1. الميتان ( )،والإيتان ( )،والإتيلين ( )،عبارة عن غازات حقيقية في الشروط النظامية ( ). 2. البروبان ( )، البروبيلين ( )،والأيزوبوتان( )، والبوتان النظامي ( )،والبوتلين ( )، تعبير عن أبخرة في الشروط النظامية، كما وعند ازدياد الضغط توجد بحالة سائلة، وهي تندرج عادة في عداد الغازات الهيدروكربونية المسيلة. 3. المركبات الهيدروكربونية الأثقل من البوتان، ابتداء من الأيزوبنتان ( ) حيث ( ) توجد بحالة سائلة في الشروط النظامية وهي تدخل في هجريب قطفات النفط الثقيلة.أما المركبات الهيدروكربونية التي تضم جزيئتها على (18) ذرة كربون أوأكثر والواقعة في سلسلة واحدة فتوجد بحالة صلبة في الشروط النظامية.

- أشكال تواجد الغاز الطبيعي:

يتواجد الغاز الطبيعي بعدة أشكال: 1. غازات حرة (Non-Associated Gases): وتعهد أحياناً بالغازات غير المرافقة ويطلق عليها غالباً في الصناعة الغازية اسم الغازات الطبيعية وهي تعبير عن مركبات هيدروكربونية، توجد على شكل غازات حرة في الشروط الابتدائية للمكمن الغازي (الضغط الابتدائي، درجة الحرارة الابتدائية) حيث يشكل غاز الميتان النسبة العظمى في هجريب هذا النوع من الغازات ( ) في حين تساهم المركبات الهيدروكربونية ( ) بنسبة ضئيلة جداً في هجريبها، ويمكن لهذا النوع من الغازات حتى تحتوي على كميات ضئيلة من غاز ثنائي أوكسيد الكربون ( ) وغاز الآزوت ( ) وغاز كبريت الهيدروجين ( )، وتقسم الغازات الحرة بدورها إلى نوعين: • جافة (Dry): وتتألف بشكل رئيسي من الميتان مع كميات قليلة من الإيتان. • رطبة (Wet): حيث تحتوي على كميات كبيرة من الفحوم الهيدروجينية الأثقل من الميتان.

2. غازات مرافقة (Associated Gases): ويطلق عليها أحياناً غازات القبعة الغازية وهي تعبير عن مركبات هيدروكربونية ( ) توجد على شكل غازات حرة في الشروط الابتدائية للمكمن من ضغط وحرارة وتتواجد في المكامن النفطية على شكل قبعة فوق النفط. 3. غازات منحلة (Dissolved Gases): هي تعبير عن مركبات هيدروكربونية غازية منحلة في النفط عند الشروط الابتدائية للمكمن النفطي، إذ تشكل المركبات الهيدروكربونية البارافينية (ميتان - إيتان - بروبان ومركبات أثقل) المكونات الرئيسية لهذا النوع من الغازات، وينفصل هذا الغاز عن النفط نتيجة لانخفاض الضغط عن ضغط الإشباع عند خروج المزيج (نفط - غاز) إلى سطح الأرض، ويعتمد هجريب هذا الغاز بشكل رئيسي على: • شروط فصل الغاز من النفط. • الهجريب الكيميائي للنفط المنتج.

1.3- أنواع الغازات الصناعية والتجارية: تطورت صناعة الغاز الطبيعي في منتصف القرن العشرين تطوراً ملحوظاً وسريعاً في معظم دول العالم الغنية بالمكامن الغازية، وذلك نتيجة للأسباب والمبررات التالية: • تلبية حاجات الاستهلاك الأعظمي للنموالسكاني المتزايد. • اعتماد الصناعات البتروكيميائية وصناعة الأسمدة ومحطات توليد الطاقة الكهربائية في السنوات العشرة الأخيرة على الغاز الطبيعي كمادة أولية. • تطور تقنيات تخزين وتوزيع الغاز الطبيعي. • تطور عمليات المعالجة للحصول على الغازات الطبيعية المسالة (LNG) ذات القيمة الهامة اقتصادياً. وبناء على ما تجاوز يمكن تصنيف العناصر الداخلة في هجريب الغاز الطبيعي من وجهة النظر الصناعية والتجارية، إلى الأنواع التالية: 1. الغازات الخاملة (Inert Gas): وهي بالتعريف الغازات التي لا يمكن حتى تتفاعل كيميائياً مع الوسط المحيط، ويشكل عملياً غازي الآزوت والهليوم أحد أبرز الغازات الخاملة الداخلة في هجريب الغازات الطبيعية. 2. الغازات الحامضية (Acid Gas): وأهمها غازي كبريت الهيدروجين وثنائي أوكسيد الكربون. 3. سوائل الغاز الطبيعي (Natural Gas Liquids): وهي تلك المركبات الهيدروكربونية المنزوعة على السطح إما في الوحدات الحقلية أوفي وحدات المعالجة الرئيسية وتضم: الإيتان، البروبان، البوتان، والغازولين الطبيعي، ويرمز لها عادة بـ (NGL). 4. الغازات الطبيعية المسالة (Liquefied Natural Gas): وهي بالتعريف المركبات الهيدروكربونية الخفيفة التي يمكن حتى تتميع، حيث يشكل غاز الميتان النسبة العظمى فيها، ويرمز له عادة بـ (LNG). 5. الغازات النفطية المسالة (Liquefied Petroleum Gas): ويشكل غازي البروبان والبوتان (الموجودان بشكل منفصل أوعلى شكل مزيج غازي) النسبة العظمى في هجريبها، حيث تحافظ هذه الغازات على طورها السائل تحت ضغط معين في أوعية مغلقة، ويرمز له عادة بـ (LPG) أو(LP-Gas). 6. الغازولين الطبيعي (Natural Gasoline): وهومزيج من البنتان ومركبات هيدروكربونية أثقل والتي يمكن انتزاعها من الغاز الطبيعي. 7. المتكاثفات (Condensate): وهي تعبير عن المركبات الهيدروكربونية السائلة المفصولة عن الغازات الطبيعية عند انتنطق التيار الغازي من المكمن إلى وحدات الفصل السطحية وذلك نتيجة لتغيرات شروط الضغط ودرجة الحرارة. - استعمال الغاز الطبيعي: يعتبر الغاز الطبيعي في الوقت الراهن الوقود المثالي (Ideal Fuel) للأسباب التالية: • توفره بكميات كبيرة جداً. • تمتعه بهجريب كيميائي سهل نسبياً وبطاقة حرارية عالية. • يحتاج عمليات معالجة بسيطة جداً قبل استعماله مقارنة مع الفحم الحجري (Coal) والنفط الخام (Crude Oil). • ذات احتراق سهل وكامل نتيجة لسهولة اتحاده مع الأوكسجين. • ذات احتراق نظيف (لا يعطي عند احتراقه أي رماد) وذلك لعدم احتواءه على شوارد معدنية. يستعمل الغاز الطبيعي في البيوت والأماكن التجارية (الفنادق والمستشفيات) للأغراض التالية: • كوقود للأفران من أجل الطبخ وتحضير الطعام. • تسخين المياه وذلك بهدف تدفئة المباني الكبيرة. • تشغيل وحدات التدفئة المركزية. • التبريد. • تجفيف الثياب. أما في الصناعة فيستخدم: • بهدف تزويد الحرارة اللازمة لذوبان المعادن والزجاج. • بهدف إنتاج الكلس والإسمنت. • من أجل إنتاج الخبز وأنواع الأطعمة الأخرى. • من قبل شركات توليد الطاقة الكهربائية في العنفات الغازية التي تقوم بقيادة المولدات الكهربائية. • كمادة خام هامة جداً في الصناعة البتروكيميائية (صناعة الأسمدة). • كمصدر مهم في إنتاج الهيدروجين. • كعنصر هام جداً في تصنيع الكثير من المواد العضوية الكيميائية (مثل الكحول الميتيلي). ومن الجدير بالذكر أنه في الوقت الراهن هناك حوالي أكثر من مليوني سيارة في كافة أنحاء العالم تستخدم الغاز الطبيعي كوقود بدلاً من البنزين أوالمازوت. [تحرير] تكوينه

يتكون الغاز الطبيعي من العوالق ( Plankton )، وهى كائنات مجهرية تتضمن الطحالب والكائنات الأولية ماتت وتراكمت في طبقات المحيطات والأرض، وانضغطت البقايا تحت طبقات رسوبية. وعبر آلاف السنين قام الضغط والحرارة الناتجان عن الطبقات الرسوبية بتحويل هذه المواد العضوية إلى غاز طبيعي، ولا يختلف الغاز الطبيعى في تكونه كثيراً عن أنواع الوقود الحفرى الأخرى مثل الفحم والبترول.

وحيث حتى البترول والغاز الطبيعى يتكونان تحت نفس الظروف الطبيعية ، فإن هذين المركبين الهيدروكربونيين عادةً ما يتواجدان معاً في حقول تحت الأرض أوالماء ، وعموماً الطبقات الرسوبية العضوية المدفونة في أعماق تتراوح بين 1000 إلى 6000 متر (عند درجات حرارة تتراوح بين 60 إلى 150 درجة مئوية ) تنتج بترولاً بينما تلك المدفونة أعمق وعند درجات حرارة أعلى تنتج غاز طبيعي، وحدثا زاد عمق المصدر حدثا كان أكثر جفافاً ( أى تقل نسبة المتكثفات في الغاز) .

بعد التكون التدريجى في القشرة الأرضية يتسرب الغاز الطبيعي والبترول ببطء إلى حفر صغيرة في الصخور المسامية القريبة التي تعمل كمستونادىت لحفظ الخام ، ولأن هذه الصخور تكون عادةً مملوءة بالمياه ، فإن البترول والغاز الطبيعى – وكلاهما أخف من الماء وأقل كثافة من الصخور المحيطة – ينتقلان لأعلى عبر القشرة الأرضية لمسافات طويلة أحياناً. في النهاية تُـحبس بعض هذه المواد الهيدروكربونية المنتقلة لأعلى في طبقة لا مسامية (غير منفذة للماء) من الصخور تُعهد بـ صخور الغطاء ( Cap Rock )، ولأن الغاز الطبيعي أخف من البترول فيقوم بتكوين طبقة فوق البترول تسمى غطاء الغاز ( Gas Cap) .

ولا بد حتى يصاحب البترول غاز يسمى بـ الغاز المصاحِب ( Associated Gas)، كذلك تحتوى مناجم الفحم على كميات من الميثان – المُكوِن الرئيسى للغاز الطبيعي-، وفي طبقات الفحم الرسوبية يتشتت الميثان غالباً خلال مسام وشقوق المنجم، يسمى هذا النوع عادة بـ ميثان مناجم الفحم. انتاج الغاز ومعالجته مصنع معالجة غاز طبيعي مصنع معالجة غاز طبيعي الموضوع الرئيسي: معالجة الغاز الطبيعي

المنظر أدناه هز مخطط مخطط تدفق البلوكات لمصنع نمطية لمعالجة الغاز الطبيعي. وتـُظهر مختلف وحدات العمليات المستخدمة في تحويل الغاز الطبيعي الخام إلى غاز من أجل البيع عبر خطوط أنابيب إلى أسواق المستهلك النهائي.

مخطط تدفق البلوكات يبين أيضاً كيف من الممكن أن حتى معالجة الغاز الطبيعي الخام ينتج عنه منتجات جانبية منها الكبريت, الإيثان, وسوائل الغاز الطبيعي (NGL) پروپان, بيوتان وگازولين طبيعي (يشار إليه باسم پنتان pentanes +).[3][4][5][6][7]

يستخرج الغاز الطبيعي من آبار شبيهة بآبار النفط يوجد الكثير من تجمعات الغاز على مبعدة من الشاطئ ويتم نقل الغاز بالانابيب من منصات الانتاج الشاطئية إلى نقطة تجميع على الشاطئ ومنها إلى معمل تكرير حيث ينقّى. في فترة التنقية الاولى، يزال الماء وأي سائل اخرى من الغاز بعمل الجاذبية ثم يمرر الغاز الجاف عبر مبرد حيث يتسيل الپروپان ويجمعان. ويسوق غازا البترول المسلان كمواد أولية لتصميغ الكيماويات أويعبأ في قواوير كوقود كوقود للسخّانات ومواقد الطبخ في المنازل. ما يتبقى من الغاز الطبيعي يمكن ضخه عبر شبكة امداد أويمكن تسييله بالتبريد والضغط وترويجه كغاز طبيعي مسيّل. Schematic flow diagram of a typical natural gas processing plant Schematic flow diagram of a typical natural gas processing plant

فواصل الغازات الطبيعية [تحرير] نص عنوان رئيسي

يجب حتى تتمتع الغازات الطبيعية التجارية بمجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية والترموديناميكية بالإضافة إلى مجموعة من المؤشرات التقنية التي تؤمن ما يلي : 1. عملية نقلها في خطوط الأنابيب بسهولة. 2. عملية توزيعها في شبكات التوزيع الداخلية بيسر. 3. عملية استخدامها لصالح الاستهلاك المحلي والصناعي بأمان. وكما رأينا سابقاً، تتكون الغازات الطبيعية المنتجة من معظم الآبار الغازية أوالنفطية أوالكوندنساتية من فحوم هيدروجينية مشبعة (بارافينات ) وغازات غير هيدروكربونية ( ، ، ) وقليل من الغازات النادرة كالهليوم وكميات متفاوتة من بخار الماء ( ) بالإضافة إلى كمية من الشوائب الميكانيكية الصلبة (رمل، فتات صخري.....الخ) والسائلة (مياه مالحة، مياه عذبة.....) وهذا المزيج المعقد يتعرض عند خروجه من المكمن إلى السطح إلى تغييرات كبيرة في الضغط ودرجة الحرارة وبالتالي فإن بعض مكوناته تتعرض إلى تغييرات في الخصائص الفيزيائية والحالة الطورية.

تستدعي الضرورات التكنو- اقتصادية التخلص من هذه الملوثات للأسباب التالية:  يقود وجود الشوائب الصلبة في التيار الغازي إلى اضطرابات في عمل أجهزة القياس والتجهيزات السطحية حيث تسيئ إلى عمل الصمامات وتؤدي إلى تآكل أجزاء الضواغط، كما حتى تراكمها في المناطق المنخفضة في الأنبوب يؤدي إلى تناقص المبتر الحي للجريان وبالتالي تناقص استطاعة الخط.  يؤدي تجمع المياه في حنايا الأنبوب المنخفضة إلى تآكل المعدن لا سيما إذا كانت حمضية أوقلوية، بالإضافة إلى حتى طرح هذه المياه خارجاً يمكن حتى يؤدي إلى تلوث الوسط المحيط.  يعتبر غاز كبريت الهيدروجين من الغازات السامة جداً كما أنه يعمل على تسميم الوسائط المستعملة في عمليات المعالجة اللاحقة وهوذوتأثير تآكلي ولاسيما حتى وجوده في تماس مع التجهيزات السطحية والأنابيب يمكن حتى يجعل البنية المعدنية لهذه التراكيب أكثر هشاشة، كما حتى وجود كبريت الهيدروجين في الغاز يشكل مع الماء هيدرات صلبة عند درجات الحرارة المنخفضة الأمر الذي يؤدي إلى انسداد الأنابيب.  يشكل غاز ثنائي أوكسيد الكربون بوجود الماء مركبات حمضية تعمل على تآكل معدن الأنابيب والتجهيزات السطحية، كما أنه يخفض الطاقة الحرارية للغاز.  يمكن حتى يؤدي وجود بخار الماء في الغاز وعند شروط معينة من الضغط ودرجة الحرارة إلى تشكل هيدرات صلبة.  يمكن حتى يؤدي وجود المركبات الهيدروكربونية الثقيلة ( ) إلى اضطرابات في عمل أجهزه القياس والتجهيزات السطحية، كما يمكن حتى يؤدي طرح هذه المركبات خارجاً إلى تلوث الوسط المحيط وزيادة في إمكانية حدوث الحرائق.  يمكن حتى يؤدي وجود غاز الآزوت إلى التقليل من الطاقة الحرارية للغاز الطبيعي. ومن الجدير بالذكر أنه ليس من الضروري إجراء جميع عمليات الفصل والمعالجة في المحطات الحقلية، ولكن باللقاء لابد من إجراء العمليات التالية:

• إزالة الشوائب الميكانيكية. • إزالة المياه الحرة الآتية من الطبقة المنتجة. • إزالة بخار الماء المرافق للتيار الغازي والقابل للتكثف عند ظروف معينة. • استرداد القطفات الهيدروكربونية القابلة للتكثف والاستخلاص ( ). • إعادة حقن المياه الناتجة عن عملية الفصل في الطبقة المنتجة. • المحافظة على قيمة معينة لضغط الغاز بهدف نقله. • قياس تدفق وضغط ودرجة حرارة الغاز قبل إدخاله في خطوط أنابيب النقل. وبشكل عام، تعتبر عملية فصل الشوائب الميكانيكية (الصلبة والسائلة) من أكثر العمليات شيوعاً وأهمية في محطات المعالجة الحقلية، حيث تتم هذه العملية في فواصل مخصصة لهذا الغرض (عمودية، أفقية، كروية ) تحقق الوظائف التالية: a) فصل أولي للمركبات السائلة من المركبات الهيدروكربونية الغازية. b) تنقية الغازات عن طريق إزالة معظم المركبات السائلة العالقة فيها. c) تنقية السائل عن طريق إزالة الفقاعات الغازية المنحلة فيه. d) إخراج الغاز وسحب السائل من الفاصل في الخطوط المخصصة لذلك.

     ولكن لإنجاز هذه الوظائف لابد من تزويد الفاصل بمجموعة من التجهيزات التي تحقق الشروط التالية:

1) التحكم بطاقة التيار الغازي الخارج من البئر وتشتيتها عند الدخول إلى الفاصل. 2) العمل على تحقيق معدلات تدفق منخفضة بما فيه الكفاية لحدوث عملية الفصل تحت تأثير الجاذبية الأرضية. 3) تقليل سرعة التيار الغازي في قسم الترسيب تحت تأثير الجاذبية وتقليل الاضطرابات. 4) التحكم بتجمعات الرغوة والزبد في الفاصل. 5) تنظيم خروج الغاز من الفاصل باستخدام صمامات تنظيم وبالتالي تنظيم ضغط تشغيل الفاصل المحدد مسبقاً. 6) تنظيم خروج السائل من الفاصل باستخدام صمامات ضبط مستوى السائل في الفاصل. 7) تجهيز الفاصل بمجاري تنظيف للنقاط التي تتراكم فيها المواد الصلبة. 8) تزويد الفاصل بصمامات أمان لتصريف الضغوط المتزايدة طالما انسداد خطوط خروج السائل والغاز. 9) تزويد الفاصل بالتجهيزات اللازمة للمراقبة والتشغيل الآمن. ولكن قبل البدء في دراسة الأنواع المتنوعة للفواصل وتحديد أبعادها الرئيسية لابد من دراسة مبادئ الفصل الأساسية التي تعتمد عليها آلية عمل الفواصل المستخدمة في الصناعة الغازية بغية تنقية التيار الغازي من الشوائب السائلة والصلبة المرافقة له. [تحرير] التخزين والنقل Polyethylene gas main being laid in a trench. Polyethylene gas main being laid in a trench. Peoples Gas Manlove Field Natural gas storage area in Newcomb Township, Champaign County, Illinois. In the foreground is one of numerous wells for the underground storage area, with an LNG plant and above ground storage tanks in the background. Peoples Gas Manlove Field Natural gas storage area in Newcomb Township, Champaign County, Illinois. In the foreground is one of numerous wells for the underground storage area, with an LNG plant and above ground storage tanks in the background. [تحرير] الاستخدامات [تحرير] توليد الطاقة [تحرير] الهيدروجين