Như chúng ta đã biết, khí thiên nhiên là loại khí rất quen thuộc được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày, từ nấu ăn, sưởi ấm,…đến sản xuất hóa chất, vận hành các nhà máy phát điện, phương tiện giao thông. Mặc dù quen thuộc là vậy nhưng không phải ai cũng biết khí thiên nhiên là gì? Thành phần chính của khí thiên nhiên bao gồm những chất nào? Ứng dụng khí thiên nhiên ra sao? Chính vì vậy mà chúng tôi đã tổng hợp lại các thông tin liên quan đến khí thiên nhiên trong nội dung bài viết dưới đây để các bạn có thể theo dõi dễ hơn. Giờ thì cùng tìm hiểu với chúng tôi nhé.
Định nghĩa khí thiên nhiên là gì?
Khí thiên nhiên hay còn gọi là khí gas, khí đốt là một hỗn hợp các chất khí có thể cháy được với thành phần chủ yếu là hydrocarbon (hợp chất chứa C và H2). Nó có thể chứa đến đến 85% methane CH4, khoảng 10% etan C2H6 và một lượng nhỏ propan.
Các chất không phải là hydro cacbon trong khí thiên nhiên được gọi là các chất làm loãng và chất gây ô nhiễm. Các chất làm loãng bao gồm các loại khí và hơi như: N2, CO2 và hơi nước. Các chất gây ô nhiễm bao gồm H2S và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác. Những chất này làm giảm nhiệt trị và đặc tính của khí thiên nhiên nên thường bị tách ra trong quá trình tinh lọc khí thiên nhiên và được sử dụng làm sản phẩm phụ.
Cũng giống như than đá, dầu mỏ và các loại khí khác, khí thiên nhiên là một nhiên liệu hóa thạch và chúng được xem là một trong những dạng năng lượng sạch, an toàn và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày của con người.
Khí thiên nhiên là dạng năng lượng sạch
Nguồn gốc hình thành khí thiên nhiên
Nguồn gốc hình thành khí thiên nhiên là các sinh vật phù du và vi sinh vật sống dưới nước (tảo, động vật nguyên sinh). Khi những sinh vật này chết đi, xác của chúng sẽ tích tụ trên đáy đại dương rồi bị chôn lấp dần dần và dòn nén dưới các lớp trầm tích. Trải qua hàng triệu năm, dưới tác dụng của áp suất, nhiệt độ, xác của những sinh vật này sẽ chuyển hóa thành khí thiên nhiên.
Sau khi được hình thành trong lòng vỏ Trái Đất, khí thiên nhiên dần chui vào các lỗ nhỏ của các tầng đá xốp xung quanh và những tầng đá này có vai trò như các bể chứa tự nhiên. Tuy nhiên, vì các lớp đá xốp này thường có nước, dầu mỏ chui vào, kết hợp với việc nó vốn nhẹ hơn nước và kém dày đặc hơn các tầng đá xung quanh nên chúng bị đẩy lên trên qua lớp vỏ, thậm chí cách xa nơi được tạo ra và bị giữ lại bởi các lớp đá không thấm hay còn gọi là đá “mũ chụp”. Vì nhẹ hơn dầu mỏ nên khí thiên nhiên nằm trên dầu mỏ, tạo thành lớp “mũ chụp khí”.
Khí thiên nhiên nằm sâu dưới đáy đại dương
Khai thác khí thiên nhiên ở đâu?
Vì quá trình tạo ra khí thiên nhiên và dầu mỏ là tương tự nhau nên nó thường được tìm thấy cùng với các mỏ dầu bên trong vỏ Trái Đất. Ngoài ra, người ta cũng tìm thấy loại khí này bên trong các thành tạo ngầm dưới lòng đất hoặc liên kết với các hồ chứa hydrocarbon khác trong các vỉa than và dưới dạng clanratmetan.
Hiện nay, khí thiên nhiên có mặt ở khắp các châu lục, trừ Nam Cực với trữ lượng khổng lồ, lên đến 150 tỷ tỷ m³ (150 × 1018). Trong đó, Nga là quốc gia có trữ lượng lớn nhất thế giới (khoảng 48 tỷ tỷ m³), tiếp đến là khu vực Trung Đông (50 tỷ tỷ m³) và một số nơi khác ở châu Á, châu Phi và châu Úc.
Trữ lượng khí thiên nhiên ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những quốc gia có vị trí địa lý và điều kiện thiên nhiên vô cùng thuận lợi để hình thành nên các mỏ khí thiên nhiên. Chính vì vậy mà trữ lượng khí thiên nhiên ở Việt Nam chiếm tỷ trọng khá lớn. Hiện nay chúng ta đã phát hiện được 24 mỏ khí thiên nhiên, trong đó có 23 mỏ nằm ở đất liền và một mỏ nằm ở ngoài biển.
Tuy nhiên, theo đại diện Bộ Công Thương cho biết: “Từ năm 2022, nguồn khí thiên nhiên của Việt Nam sẽ bắt đầu suy giảm, không đủ đáp ứng nhu cầu trong nước, nên buộc phải nhập khẩu khí hóa lỏng LNG để phát điện”
Phân loại khí thiên nhiên
Để phân loại khí thiên nhiên, người ta dựa vào thành phần của nó.
– Khí khô là khí có chứa tỷ lệ methane cao.
– Khí ướt là khí có chứa một lượng đáng kể hydrocarbon có phân tử lượng cao hơn thuộc nhóm ankan, bao gồm etan, propan và butan. Phần cặn lắng của khí sẽ là phần còn lại sau khi các ankan được rút khỏi khí ướt.
– Khí chua là khí chứa nồng độ H2S cao.
– Khí ngọt là khí có chứa ít chất H2S.
Quy trình khai thác và xử lý khí thiên nhiên
Các nhà địa chất sẽ thăm dò để tìm nơi chứa khí thiên nhiên
Để xác định được vị trí của các mỏ khí thiên nhiên, các nhà địa chất sẽ tiến hành thăm dò những nơi chứa các thành phần cần thiết cho việc hình thành khí và sử dụng công nghệ hiện đại để định vị chính xác vị trí tồn tại khí. Sau đó khoan các giếng lấy khí. Nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp có chứa một lượng lớn khí thiên nhiên thì áp lực bên trong lớp đá này sẽ đẩy khí lên trên bề mặt. Tuy nhiên, sau một thời gian khai thác thì áp lực này sẽ giảm và người ta phải dùng bơm để hút khí lên bề mặt.
Sau khi được đưa lên mặt đất, khí thiên nhiên sẽ được vận chuyển bằng đường ống dẫn khí đến nhà máy để tinh lọc và xử lý.
Khí thiên nhiên sẽ được vận chuyển bằng đường ống dẫn khí đến nhà máy
Tại đây, người ta sử dụng các thiết bị tách lọc khí để loại bỏ các hợp chất không phải là hydrocarbon, đặc biệt là H2S và CO2 ra khỏi khí thiên nhiên. Hai quá thực hiện công việc này là hấp thụ và hút bám.
– Quá trình hấp thụ sử dụng một chất lỏng (nước, amin nước và natri cacbonat) để hấp thụ khí tự nhiên và các tạp chất, sau đó phân tán chúng trong chất lỏng này. Khí thiên nhiên sau đó sẽ thoát ra khỏi chất hấp thụ và để lại tạp chất trong dung dịch.
– Quá trình hút bám là quá trình cô đặc khí thiên nhiên trên bề mặt một chất rắn (chủ yếu là than) hoặc lỏng để loại bỏ tạp chất.
Sau khi đã loại bỏ tạp chất, khí thiên nhiên được vận chuyển đến các nhà máy chế biến để tách các hợp chất như etan, butan, propan…và sử dụng cho các mục đích khác nhau. Nhiên liệu được tạo ra từ khí thiên nhiên cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng lượng thế giới.
Khí thiên nhiên được lọc bỏ tạp chất tại nhà máy
Vì khí thiên nhiên là khí không màu, không mùi nên để hỗ trợ cho việc phát hiện rò rỉ, các nhà sản xuất đã cho thêm chất tạo mùi vào khí này, thông thường là tert-Butylthiol (t-butyl mercaptan), thi thoảng lại là thiophane. Và để vận chuyển khí thiên nhiên đi xa, người ta tiến hành hóa lỏng nó ở nhiệt độ -160 °C (-256 °F). Khí thiên nhiên sau khi hóa lỏng chỉ chiếm 1/600 so với dạng khí và người ta gọi nó là khí LNG. Khí này sau đó sẽ được vận chuyển bằng tàu có trọng tải lớn rồi được đưa tới các khu vực vùng sâu vùng xa, hải đảo,…bằng hệ thống xe bồn, tàu hỏa,…
Vận chuyển khí thiên nhiên bằng tàu biển
Ứng dụng khí thiên nhiên trong thực tiễn
Khí thiên nhiên sau khi được khai thác và tinh lọc thành các khí khác sẽ được sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho ngành công nghiệp sản xuất hóa chất và nhiên liệu đốt cháy:
– Dùng làm nhiên liệu đốt của bếp gas, lò gas trong chế biến thực phẩm, sấy khô.
Dùng làm nhiên liệu đốt của bếp gas
– Làm nhiên liệu đốt trong các lò gạch, lò gốm, lò sản xuất xi măng, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh, lò đốt các tua bin nhiệt điện để phát điện.
– Dùng làm nguyên liệu đầu vào cho ngành hóa dầu để tạo ra các chất hóa dầu, được sử dụng trong sản xuất phân đạm, bột giặt, dược phẩm, các loại chất dẻo,…
Dùng làm nguyên liệu đầu vào để sản xuất các loại chất dẻo
– Sử dụng để sản xuất khí H2 bằng phương pháp hydro reformer. Khí hydro sau đó được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác như làm nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp hóa chất, là tác nhân hydro hóa, là một mặt hàng quan trọng trong các nhà máy lọc dầu và là nguồn nhiên liệu cần thiết để vận hành các phương tiện sử dụng khí hydro.
– Thêm khí thiên nhiên vào vi khuẩn Methylococcus capsulatus để sản xuất thức ăn giàu đạm và thức ăn cho cá.
Dùng để sản xuất thức ăn cho cá
Hiện nay, khí thiên nhiên chủ yếu được sử dụng ở các nước thuộc Bắc Bán cầu, trong đó Bắc Mỹ và Châu Âu là những nơi tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới.
Xem thêm: Khí thiên nhiên – tính chất, thành phần, phân loại
Ảnh hưởng của khí thiên nhiên đến môi trường và con người
– Một số mỏ khí thiên nhiên tạo ra khí chua có chứa hydrogen sulfide. Đây là một khí vô cùng độc, có thể gây tử vong nếu hít phải.
– Khai thác khí thiên nhiên sẽ làm giảm áp lực trong hồ chứa. Điều này có thể gây ra tình trạng sụt lún, chìm xuống mặt đất ở trên khiến hệ sinh thái, đường thủy, hệ thống cấp thoát nước, nền móng,…bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
– Hệ thống sưởi sử dụng khí thiên nhiên có thể gây ngộ độc khí CO nếu không được thông hơi hoặc hệ thống thông hơi kém.
Hệ thống sưởi sử dụng khí thiên nhiên có thể gây ngộ độc khí CO
– Khí thiên nhiên là loại khí gây ngạt: Trong không khí, nồng độ oxy ở mức bình thường sẽ chiếm 20.9% thể tích, nếu môi trường chứa ít hơn 18% lượng oxy thì có khả năng gây ngạt thở. Với trường hợp nồng độ của khí thiên nhiên trong không khí cao vượt mức cho phép, nó sẽ làm nạn nhân bị buồn nôn, chóng mặt do lượng oxy trong máu giảm xuống. Tuy nhiên, nếu di chuyển ra khỏi nơi đó, các triệu chứng này sẽ nhanh chóng mất đi. Vì vậy, bạn phải đo hàm lượng oxy và hydrocacbon trong không khí ở nơi có thể có khi thiên nhiên trước khi đi vào bằng các dụng cụ chuyên dụng. Đồng thời, bạn cũng phải kiểm tra cả khả năng bắt cháy ngay cả khi lượng oxy đủ để không gây ngạt trước khi đưa người vào làm việc.
– Tiếp xúc với khí thiên nhiên hóa lỏng có thể gây ra các hiện tưọng như phồng rộp da. Khí thoát ra LNG rất lạnh và có thể gây bỏng lạnh, các mô ở mắt cũng có thể bị hư hại dù thời gian tiếp xúc rất ngắn. Nếu hít phải hơi LNG, phổi có thể bị tổn thương.
– Quá trình khai thác khí tự nhiên cũng tạo ra một số đồng vị phóng xạ của poloni (Po210–), chì (Pb210–) và radon (Rn220–). Trong đó, radon là một loại khí có hoạt động ban đầu từ 5 -200.000 becquerels trên một mét khối khí và nhanh chóng bị phân hủy thành Po210–có thể tích tụ thành màng mỏng trong các thiết bị khai thác khí.
– Trong một số trường hợp, rò rỉ khí thiên nhiên có thể gây ra các vụ nổ lớn, có thể thiệt hại về người và tài sản.
Hoahocngaynay.com
Nguồn: Ammonia-vietchem.vn
