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 .

الغاز الطبيعي يمثل عنصرا حيويا من إمدادات العالم من الطاقة. انها واحدة من أنظف ، والأكثر أمانا ، وأكثر فائدة من جميع مصادر الطاقة. على الرغم من أهميته ، إلا حتى هناك الكثير من المفاهيم الخاطئة عن الغاز الطبيعي. على سبيل المثال ، فإن حدثة 'غاز' نفسها مجموعة متنوعة من الاستخدامات المتنوعة ، والمعاني.عندما نحن لدينا وقود السيارات . عندما نملأ السيارة بالوقود, فنحن نضع فيها الجازولين أوالبنزين ، فإن البنزين الذي يمضى الى السيارة ،هومن الوقود الأحفوري نفسه ، مختلف جدا من الغاز الطبيعي. و'الغاز' الذى نستخدمه في الشواء العامل المشهجر هوفي الواقع البروبان ، والذى ، وإن كان مرتبطا ارتباطا وثيقا ، ويوجد عادة في الغاز الطبيعي ، وليس حقا للغاز الطبيعي في حد ذاته. بينما يشيع في تجميع مع أنواع الوقود الأحفوري وغيرها من مصادر الطاقة ، وهناك الكثير من الخصائص من الغاز الطبيعي التي تجعلها فريدة من نوعها. أقل قليلا من المعلومات الأساسية عن الغاز الطبيعي ، ما بالضبط ، وكيف يتكون ، وكيف عثر في الطبيعة.

ماهوالغاز الطبيعى?

الغاز الطبيعي, في حد ذاته, قد يعتبر الغاز موضوعا غير مسلى - إنه عديم اللون, والشكل, ولا رائحة له في صورته النقية. إنه غير ممتع بالمرة - إلا حتى الغاز الطبيعي هوقابل للاحتراق ، وعندما يحترق فإنه يعطي قدرا كبيرا من الطاقة. خلافا لبقية أنواع الوقود الحفري ، إلا حتى الغاز الطبيعي هوهوأيضا نظيف وعند حرقه تنبعث منه مستويات أدنى من مركبات يحتمل حتى تكون ضارة في الهواء. نحن بحاجة للطاقة باستمرار ، لتدفئة منازلنا ، وطهي طعامنا ، وتوليد الكهرباء لدينا. هذه هى حاجتنا من الطاقة , ولذلك إرتقى الغاز الطبيعي لمثل هذا المستوى من الأهمية في مجتمعنا وفي حياتنا.

الغاز الطبيعي هوخليط من الغازات القابلة للاحتراق المواد الهيدروكربونية. في حين حتى الغاز الطبيعي يتكون أساسا من الميثان ، كما يمكن حتى تضم الإيثان والبروبان والبوتان والبنتان. تكوين الغاز الطبيعي يمكن حتى تتفاوت على نطاق واسع ، ولكن أدناه رسما بيانيا يبين الهجريبة النموذجية للغاز الطبيعي قبل حتى يتم صقلها

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.

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

ويتواجد الزئبق بكميات صغيرة في الغاز الطبيعي المستخرج من بعض الحقول. 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. • يتطلب 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.

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 أو الماء ، 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

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 +).

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 المسيلان كمواد أولية لتصميغ الكيماويات أويعبأ في اسطوانات معدنية كوقود للسخّانات ومواقد الطبخ في المنازل. ما يتبقى من الغاز الطبيعي يمكن ضخه عبر شبكة امداد أويمكن تسييله بالتبريد والضغط وترويجه كغاز طبيعي مسيّل.

فواصل الغازات الطبيعية

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:

1. فصل أولي للمركبات السائلة من المركبات الهيدروكربونية الغازية.
2. تنقية الغازات عن طريق إزالة معظم المركبات السائلة العالقة فيها.
3. تنقية السائل عن طريق إزالة الفقاعات الغازية المنحلة فيه.
4. 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.

التخزين والنقل

الاستخدامات

توليد الطاقة

الهيدروجين

سيارات الغاز الطبيعي

يختلف " الغاز الطبيعى المضغوط ( Compressed Natural Gas ) " عن " الغاز السائل ( Liquefied Petroleum Gas ) " المعروف اختصاراً بـ ( LPG ) ، وهذا الأخير يحتوى أثقل مكونات " الغاز الطبيعى " : " البروبان " و" البيوتان " اللذان يتم فصلهما من " الغاز الطبيعى " في صورته السائلة بنسب معينة عند درجة حرارة ( - 40 درجة مئوية ) ، بينما يتم حمل ضغط " الغاز الطبيعى " إلى ضغوط عالية – حوالى 160 بار - ليصبح ما يُعهد بـ " الغاز الطبيعى " المضغوط " الذى يُعهد اختصاراً بـ ( CNG ) ، ويتميز بنقائة مقارنة بأنواع الوقود الحفرى الأخرى مثل " البنزين " و" الكيروسين ( السولار ) " ، ويستخدم أيضاً " " الغاز الطبيعى " المسال ( Liquefied Natural Gas ) كوقود للمركبات المتنوعة . والدول التى لها الريادة في هذا المجال هى " أيطاليا " و" هولندا " و" الولايات المتحدة " – التى حددت برامج زمنية لإحلال " الغاز الطبيعى " كوقود في وسائل النقل بها خاصة أوتوبيسات نقل الطلاب للمدارس - ، ويصل عدد دول العالم التى يوجد بها مركبات تعمل ب" الغاز الطبيعى " حالياً إلى ما يزيد عن 40 دولة بعضها دول نامية مثل " مصر " و" المكسيك " و" الهند " و" بنجلاديش " و" نيجيريا " ، منها دول وصلت لمراحل متقدمة في هذا المجال مثل " فرنسا " و" البرازيل " و" الصين ".كما حتى الكثير من الشركات العالمية اتجهت لتصنيع سيارات تعمل ب" الغاز الطبيعى " فقط مثل شركات : " مرسيدس" و" مان " الالمانية و" سكانيا " السويدية و" فولفو" السويدية و" جنرال موتورز " الأميركية و" كاتر بيلر " الاميركية و" فيات " الأيطالية و" تويوتا " اليابانية و" رينو- ستروين " الفرنسية . ومن السيارات الحديثة التى تم انتاجها للعمل ب" الغاز الطبيعى " كوقود السيارة الالمانية " رين سبيد " طراز " بدوين " ، وذلك عن طريق محرك من إنتاج شركة " بورش " الألمانية قدرته 420 حصاناً عند سرعة محرك 6.000 دورة / دقيقة ( R P M ) ، وأيضاً الطراز Civic GX من السيارة اليابانية " هوندا " .

كذلك فقد قامت شركة " مان " الألمانية في معرض " كولون " بـ " ألمانيا " عام 2006 بعرض محرك الشاحنة طراز ( PGI 40 / 32 ) الذى يعمل ب" الغاز الطبيعى " ولا يستخدم شمعات احتراق ( بوجيهات ) ، وإنما يتم الحقن بالغاز لبدء عملية الاشتعال ، حيث يعتمد المحرك على تقنية خاصة تقوم بعزل جانب من الوقود الموجود في غرفة الاحتراق داخل غرفة صغيرة تكون أرضيتها الساخنة جداً بمثابة وحدة الإشعال ( الولاعة ) ، ويُفتَرض حتى يؤدى اختصار الشمعات لزيادة كفاءة المحرك ، وتقول الشركة حتى عمر هذا المحرك أطول بكثير من عمر محركات " البنزين " و" الديزل ".

بصورة عامة نجد ان كفاءة المحرك العامل ب" الغاز الطبيعى " لا تقل كثيراً عن كفاءة المحركات العاملة بـ " البنزين " – تقل بنسبة 10 % فقط - ، ويتميز " الغاز الطبيعى " بخواص فيزيقية وحرارية منها انخفاض العوادم الضارة ، كما حتى الحريق في حالة " الغاز الطبيعى "قد يكون كاملاً وبكفاءة عالية نظراً للطبيعة الغازية للغاز الطبيعى التى تساعد على إيجاد تجانس أفضل لخليط الوقود والهواء ، ويتميز محرك " الغاز الطبيعى " بانخفاض مستوى الاهتزازات والضوضاء وبارتفاع " الرقم الأوكتينى " له حيث يتراوح بين 120 و130 ، وإن كان العمر الافتراضى للمحرك الذى يتم تحويله للعمل ب" الغاز الطبيعى " بجانب " البنزين " – كما يحدث في " مصر " – يقل نتيجة لتكون رواسب كربونية عند قواعد " الصبابات " و" البساتم " في المحرك .

ومقارنةً بمحركات الديزل الحديثة التى تعمل بـ " السولار " ، فكفاءة محركات الغاز تقل عنها كثيراً ، وإذا كانت بعض بلاد العالم كـ " الولايات المتحدة " يتم تشغيل " سيارات النقل الثقيل " ( Heavy Duty Trucks ) باستخدام محركات تعمل ب" الغاز الطبيعى " المسال ( LNG ) بجانب " السولار " بتقنية " الحقن المباشر بضغط عالٍ ( High Pressure Direct Injection ) " التى تُعهد اختصاراً بـ ( HPDI ) بكفاءة تماثل محركات الديزل ولأنه يخلومن الشوائب الكبريتية ومركبات الرصاص فإن " الغاز الطبيعى " كوقود تقل جداً نسبة العوادم الضارة المُنبعِثة عن تلك المُنبعِثة من استخدام أنواع الوقود الحفرى الأخرى ، حيث أنه بالنسبة لنواتج احتراق " الغاز الطبيعى " تقل نسبة " ثانى أكسيد الكربون " بحوالى 21 % ، وكذلك تقل نسبة " أول أكسيد الكربون " و" ثانى أكسيد الكربون " و" أكاسيد النتروجين " و" الأكاسيد الكبريتية " وغيرها من المواد الضارة ، ينتج عن ذلك تقليل تلوث الهواء الجوى وتوفير كبير في استهلاك المواد البترولية المٌستخدمة كوقود .

لا يتم استخدام " الغاز الطبيعى " كوقود للسيارت إلا بعد حمل ضغطه إلى ضغوط عالية ، ويتم استخدام روافع ضغط ( Compressors ) لتوصيل الغاز للضغط المطلوب ، كما يتم استخدام اسطوانات مُحكَمة تحمل تلك الضغوط العالية ويتم تزويدها بـ " محبس سولونويد ( Solenoid Valve ) " ، ويعيب هذه الاسطوانة أنها تشغل حيزاً كبيراً من حقبية السيارة . ومن أحدث التقنيات في هذا المجال جهاز " فيل ( Phill ) " الذى تنتجه شركة " فيويل ميكر ( Fuel Maker ) " الكندية – والتى أعربت عنه لأول مرة في " المؤتمر الدولى للغاز الطبيعى للسيارات " المنعقِد في " واشنطن العاصمة بالولايات المتحدة " عام 2002 - وهو" جهاز إعادة تموين منزلى ( Home Refueling Appliance HRA ) " يستخدم " الغاز الطبيعى " الموجود في المنازل عند ضغوط منخفضة تتراوح بين 17 إلى 34 مللى بار لتموين السيارات التى تعمل بـ " الغاز الطبيعى المضغوط " بعد حمل ضغطه عن طريق وحدة تزن 43 كيلوجرام تقريباً بمعدل 1.5 متر مكعب في الساعة تعمل باستخدام التيار الكهربى المنزلى باستهلاك حوالى 0.8 كيلووات ، ويمكن حتى يصل عمر الجهاز إلى 24.000 ساعة تشغيل .

المصادر

الاحتياطيات العالمية من الغاز الطبيعى

نظراً لارتفاع المستوى المادى للبشر في العالم فقد زاد استهلاكهم من الطاقة بشدة من أجل تسيير السيارات التى تحملهم لأعمالهم ، ومن أجل الكهرباء التى صارت لا غِنى عنها في الحضارة الحديثة ، وغير ذلك كثير . وحيث حتى مصادر الطاقة في العالم ناضبة وغير متجددة.

يُعرَّف الاحتياطى المؤكد – من البترول أو الغاز الطبيعى - لحقل ما بأنه الكمية القابلة للاستخلاص على مدى عمر الحقل في ظل التكنولوجيا والاعتبارات الإقتصادية السائدة ، وطبقاً لتعريف مجلة البترول والغاز ( Oil And Gas Journal ) الأميركية المتخصصة يتم تعريف الاحتياطى المؤكد من الغاز الطبيعى بأنه : الكميات التى يمكن استخراجها في ظل ما معروف حالياً من الأسعار والتكنولوجيا ، أما هيئة سيديجاز ( Cedigas ) الفرنسية فتُعرِّفه بأنه : الكميات المكتشفة التى يتأكد بقدر معقول من اليقين إمكانية إنتاجها في ظل الظروف الاقتصادية والفنية السائدة . ويُعدَّ التعريف الأول الأكثر تحفظاً لذا نجد حتى احتياطيات الغاز الطبيعى العالمية في أول يناير عام 1999 طبقاً لتقدير مجلة البترول والغاز تقل بنسبة 7 % عن تقديرات سيديجاز ، بل إذا احتياطيات الغاز الطبيعى لمنطقة الشرق الأقصى كانت طبقاً للمجلة تقل بنسبة 30 % عن تقديرات سيديجاز ! .

وكلا التعريفين يخضع للتقدير الشخصى أكثر منه لمعايير موضوعية ثابتة يمكن قياسها بدقة ، لذا نجد بعض الدول تلجأ للمبالغة في تقدير ما لديها من احتياطيات - وتسميها بالمؤكدة – لأسباب كثيرة سياسية واقتصادية كالرغبة في الاقتراض بضمان ثروتها البترولية والغازية ، كما إذا شركات البترول العالمية تميل أحياناً للمبالغة في التقديرات بهدف تقوية مراكزها المالية أولتبرر قيامها بالإنتاج بوفرة ، أولتبرر إمكانية التصدير لخارج الدول المنتجة.

ومن أمثلة عدم دقة حسابات احتياطيات الثروة البترولية ما قامت به المكسيك من خفض احتياطياتها المؤكدة من الغاز الطبيعى بأكثر من النصف من 64 تريليون قدم مكعب عام 1999 إلى 30 تريليون قدم مكعب في عام 2000 ، وأيضاً قيام بريطانيا في التسعينات بخفض احتياطياتها المؤكدة من البترول بنفس القدر .

وتصل إجمالى احتياطيات الغاز الطبيعى في العالم - طبقاً لأرقام عام 2005 - لحوالى 6112 تريليون قدم مكعب ، وأكبر احتياطى للغاز الطبيعى في العالم يوجد في روسيا الاتحادية، ويبلغ قدره 1680 تريليون قدم مكعب ) ( Oil & Gas Journal, Vol. 103, No. 47 (Dec. 19, 2005). From: U.S. Energy Information Administration. http://www.eia.doe.gov/emeu/international/petroleu.html )

الغاز الطبيعي

منذ قديم الزمن لاحظ البشر في أماكن متعددة من العالم مثل داغستان وهجرمانستان وحول بحر قزوين وفى موطن الهنود الحمر بجبال أبلاش بأمريكا الشمالية " النيران المشتعلة باستمرار والقادمة من باطن الأرض ، ولم يعهدوا حينها حتى ذلك هوما يعهد الآن باسم " الغاز الطبيعي".

وقد استُخدِم " الغاز الطبيعى " في " الصين " كوقود منذ عام 250 م، وفى القرن السابع عشر الميلادى استُخدِم للتسخين والإضاءة في شمال " إيطاليا " ، كما استخدم لإنارة الشوارع في إنجلترا في القرن الثامن عشر الميلادى، ولكنه كان في الغالب يُعامَل كعادم . وقديماً لم يكن ممكناً نقله أوتخزينه ، مما أدى لاستخدامه في المناطق القريبة من حقول الانتاج ، ومع النموالكبير في صناعة " البترول " في القرنين التاسع عشر والعشرين عُومِل " الغاز الطبيعى " الخارج مع " البترول " كعادم وكان يتم حرقه عادةً ، أما الآن فإن حرق " الغاز الطبيعى " مُجرَّم قانوناً في الكثير من بلاد العالم ، بل إذا دولاً عربية مثل " مصر " و" قطر " و" الجزائر " و" السعودية " و" الإمارات " أصدرت قوانيناً مشدّدة تمنع ذلك العمل في العقدين الأخيرين ، وإن تم فيكون في الحدود الدنيا فقط ويستخدم " الغاز الطبيعى " حالياً في كـافة أنحاء العالم كوقود للتدفئة والتسخين ، وكوقود للسيارات ولمحطات توليد القوى الكهربية .

غاز المدن Town Gas

بيوگاز

هيدرات

الأمان

لتأمين المناطق التى يتم تغذيتها ب" الغاز الطبيعى " عديم الرائحة في حالة حدوث تسريبات ، يتم بأى طريقة من الطرق إضافة كمية ضئيلة من " مادة للرائحة ( Odorant ) " مثل " الميركبتان ( Mercaptan ) " الذى له رائحة " الكُرُنب العَفِن " أو" الثيوفين ( Thiophane ) " الذى له رائحة " البيض الفاسد " للغاز الطبيعى ، حتى يمكن – في حالة حدوث تسريب - الكشف عنه قبل حتى يتسبب في حدوث حرائق أوانفجارات .وقد بدأت إضافة الرائحة للغاز الطبيعى في " الولايات المتحدة " بعد انفجار " مدرسة نيولندن " عام 1937 م التى وقع بها تسرب للغاز لم يُشعر به ، وقد أدى الحادث لمقتل ثلاثمائة طالب .وتُعد مواد الرائحة مواد غير سامة في الهجريزات الضعيفة .

عموماً نجد حتى الانفجارات الناتجة عن تسرب " الغاز الطبيعى " قليلة – على مستوى العالم - ، وأكثر من يتأثر بتسرب الغاز هى المنازل والشركات الصغيرة ، وعادةً ما يسبب الانفجار الناجم عن تسرب " الغاز الطبيعى " أضراراً جسيمة قد تصل لتحطيم المبانى مع هجرها قائمة ، مع بعض الإصابات التى عادةً ما تكون بسيطة أومتوسطة .وبالنظر لعدد المبانى التى تستخدم " الغاز الطبيعى " في العالم يُعد خطر استخدام " الغاز الطبيعى " ضئيلاً جداً .

حقول الغاز الطبيعي في مصر

• حقل غاز أبوماضي يعتبر هذا الحقل من أكبر الحقول في مصر ويقع شمال شرقي الدلتا وينقل الغاز المنتج بواسطة خط أنابيب يربط بين الحقل ومدينة طلخا حيث يزود بالغاز مصنع السماد بها وكذلك ينقل الغاز إلي مدينة المحلة الكبري لتزويد مصانع الغزل والنسيج بها

• حقل أبوالغرانيق : يوجد هذا الحقل في الصحراء الغربية علي بعد 300 كيلومن القاهرة ،ويربط هذا الحقل بمناطق الاستهلاك المتنوعة خط أنابيب يصله بدهشور مرورا بوحدة التقنية كما يربط هذا الحقل بمنطقة حلوان الصناعية كما يوجد خط أنابيب يربط منطقة حلوان بمدينة السويس لتزويد مصنع الأسمدة بالغاز الطبيعي وهذا الحقل يقوم أيضا بتزويد المناطق السكنية بالغاز الطبيعي ومنها مناطق حلوان والمعادي ومدينة نصر

• حقل أبوقير البحري ، يقع هذا الحقل علي بعد 18 كيلوداخل البحر المتوسط ويستخدم الغاز الناتج منه في إمداد مصنع الأسمدة بأبي قير بالغاز

بالإضافة إلى الحقول السابق ذكرها فقد تم اكتشاف مناطق أخرى شرق البحر الأبيض المتوسط تضم شمال بورسعيد وبورفؤاد ودمياط ورأس البر وبلطيم وأيضا بالقرب من مرسي مطروح .

انظر أيضاً

• قائمة البلدان حسب انتاج الغاز الطبيعي
• قائمة البلدان حسب الاحتياطيات المحققة من الغاز الطبيعي

المصادر

• http://www.naturalgas.org/overview/background.asp

• وقود سائل من الغاز الطبيعي ...... مجلة العلوم الأميريكية أكتوبر 1998