Prirodni plin je smjesa ni?ih alifatskih ugljikovodika , prete?ito metana , koja se u prirodnim podzemnim le?i?tima nalazi u plinovitom stanju (slobodni plin ), otopljena u sirovoj nafti ili je s njom u dodiru (vezani ili naftni plin). Naziva se i zemni plin . Rabi se prvenstveno kao gorivo u ku?anstvima i gospodarstvu, te u petrokemijskoj industriji za proizvodnju amonijaka , metanola , formaldehida , vodika , ugljikova monoksida i mnogih drugih kemijskih proizvoda. Prirodni plin je, kao i nafta, bio poznat prije vi?e tisu?a godina. Kinezi su ga koristili za osvjetljavanje hramova i za isparavanje vode pri dobivanju soli , a iz Cezarova doba postoje podatci o izbijanju prirodnoga plina u Galiji . Prva tr?i?na upotreba prirodnoga plina datira oko 1802., kada se koristio za osvjetljavanje ulice u Genovi . Postoji vi?e teorija o njegovu postanku, od kojih je naj?ire prihva?ena ona o organskom podrijetlu. ^[1]

Prirodni plin smjesa je metana ( molni udjel ve?i od 90%) s manjim udjelima etana , propana i vi?ih ugljikovodika, a mo?e sadr?avati i ne?to ugljikova dioksida , sumporovodika (takav se plin naziva kiselim), du?ika , a katkad i helija i ?ive . S obzirom na udjel te?ih ugljikovodika razlikuju se: suhi plin, s neznatnim udjelom, i vla?ni plin ili mokri plin, s pove?anim i znatnim udjelom te?ih ugljikovodika iz plinskih i plinsko-kondenzatnih le?i?ta. Kao fosilno gorivo, prirodni plin ima ograni?ene zalihe. Procjene su da bi zalihe prirodnog plina, uz dana?nju razinu iskori?tavanja, mogle potrajati jo? nekih sto godina. Najve?i problemi s plinom le?e u tome ?to se udio metana u njemu mijenja od dr?ave do dr?ave, pa tako na primjer udio metana u prirodnom plinu u Rusiji se kre?e oko 98% dok je u Nizozemskoj taj udio od 80% do 85%.

Najve?i izvor zemnog plina u Republici Hrvatskoj se nalazi u Molvama gdje se proizvodi ?ak 70% plina za Republiku Hrvatsku. Tamo je i najmoderniji pogon za vađenje, prerađivanje i raspodjelu plina u ovom dijelu Europe.

Dobivanje prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Nalazi?ta [ uredi | uredi kod ]

Prirodni plin, kao i nafta, nalazi se u prirodnim zamkama, izoliranima pokrovnim naslagama iz kojih plin ne mo?e migrirati prema povr?ini. To su le?i?ta prirodnoga plina , koja se nalaze uglavnom u sedimentnim stijenama ( pje??enjacima , karbonatima i dolomitima ), na dubinama od nekoliko stotina do nekoliko tisu?a metara. S pove?anjem dubine pove?ava se, u odnosu na naftu, i koli?ina prirodnoga plina. Le?i?ta se razvrstavaju prema fizikalnim i termodinami?kim zna?ajkama na nekoliko tipova: le?i?ta suhoga plina, iz kojih se dobiva samo plin; le?i?ta vla?noga plina, iz kojih se uz plin dobiva i manja koli?ina kondenzata ( kondenziranih vi?ih ugljikovodika), koji se stvara tek pri tlaku i temperaturi koji vladaju na povr?ini; plinsko-kondenzatna le?i?ta, iz kojih se uz plin dobivaju i velike koli?ine kondenzata.

Dobivanje [ uredi | uredi kod ]

U plinskim i plinsko-kondenzatnim podzemnim le?i?tima prirodni plin se nalazi pod tlakom , pa se izradbom bu?otina i kontroliranim eruptiranjem dovodi na povr?inu ( bu?enje na veliku dubinu ). Le?i?ta koja su izolirana od ostalih naslaga i fluida iskori?tavaju se samo zahvaljuju?i energiji stla?enoga plina i stijena, koja se smanjuje s odvođenjem plina iz le?i?ta (volumetrijski re?im iskori?tavanja); tako se posti?e vrlo velik iscrpak zaliha plina (70 do 90%). Međutim, u le?i?tima koja su okru?ena vodenim bazenima (akviferima ili vodonosnim slojevima ) primjenjuje se takozvani vodonaporni re?im: s po?etkom iskori?tavanja po?inje u njih prodirati voda iz akvifera, ?ime se energija stalno nadoknađuje. Zato se tlak u le?i?tima snizuje sporije, a voda djelomi?no zarobljava plin pod visokim tlakom, pa je njegov iscrpak manji (40 do 60%).

Pro?i??avanje i preradba [ uredi | uredi kod ]

Nakon izlaska iz bu?otine prirodnomu se plinu jednostavnom separacijom uklanja le?i?na voda, zatim se u potpunosti odvaja ukupna kapljevita faza , po potrebi se plin ?isti i od takozvanih kiselih plinova i drugih ?tetnih primjesa i kona?no se od metana odvajaju vi?i ugljikovodici.

Kapljevita faza [ uredi | uredi kod ]

Kapljevita faza mo?e se sastojati od nafte , od vode nastale kondenzacijom vodene pare , od plinskoga kondenzata iz le?i?ta (smjesa ugljikovodika s pribli?no 5 do 30 ugljikovih atoma ) te od naknadno kondenziranih ugljikovodika (vi?i ugljikovodici koji se kondenziraju tek pri ni?em tlaku i temperaturi koji vladaju na povr?ini). Plinski kondenzat izdvaja se u gravitacijskom ili ciklonskom separatoru , katkad i uz hlađenje radi pove?anja iscrpka, te se ?alje na daljnju preradbu. Preostala vlaga uklanja se iz plina su?enjem u protustrujnim kolonama, i to apsorpcijom u glikolu ili adsorpcijom na silikagelu , molekularnim sitima ili aluminijevu oksidu.

Kiseli plinovi [ uredi | uredi kod ]

Kiseli plinovi ( ugljikov dioksid i sumporovodik ) uklanjaju se razli?itim tehnolo?kim procesima . Kemijski procesi naj?e??e uklju?uju apsorpciju koja se temelji na kemijskoj reakciji kiselih plinova s etanolaminom u vodenim otopinama ( aminski proces), dok se plin s ve?im udjelom ugljikova dioksida propu?ta kroz vodenu otopinu kalijeva karbonata (Benfieldov proces). To su povrative kemijske reakcije pri kojima nastaju aminske soli ili hidrokarbonati, pa se apsorpcija obavlja pri ni?im temperaturama, a desorpcija i ujedno regeneracija (obnavljanje) apsorbensa pri vi?im temperaturama (~ 100 °C):

K ₂ CO ₃  + CO ₂  + H ₂ O → 2 KHCO ₃

K ₂ CO ₃  + H ₂ S → KHS + KHCO ₃

Poznati su i fizikalni procesi uklanjanja kiselih plinova kao ?to je apsorpcija u nekom organskom otapalu, na primjer u dimetil-eteru poli(etilen-glokola), ili adsorpcija na molekularnim sitima, aktivnom ugljenu , ?eljeznom prahu, cinkovu oksidu. Izdvojeni kiseli plinovi odvode se u postrojenje u kojem se sumporovodik prevodi u elementarni sumpor Clausovim ili kelatnim procesom.

Nakon uklanjanja kapljevite faze, a po potrebi i kiselih plinova, prirodni plin razdvaja se na metan i na smjesu vi?ih ugljikovodika. Izdvojeni metan mo?e slu?iti kao petrokemijska sirovina ili se, i dalje pod imenom prirodni plin, ?alje  plinovodom u raspodjelu kao plinovito gorivo za grijanje ili kao industrijsko gorivo.

Vi?i ugljikovodici [ uredi | uredi kod ]

Vi?i ugljikovodici u o?i??enom plinu, smjesa alkana s 2 do 8 ugljikovih atoma (?esto nazvana i gazolin), nakon odvajanja metana, razdvaja se u pojedine sastojke niskotemperaturnom destilacijom (takozvana degazolina?a), i to apsorpcijskim ili ekspanzijskim postupkom.

Apsorpcijski postupak temelji se na apsorpciji vi?ih ugljikovodika, naj?e??e u plinskom ulju (naftna frakcija s vreli?tem 200 do 360 °C) pri niskim temperaturama, te na njihovu postupnom odvajanju zagrijavanjem i destilacijom . Prvo se izdvaja neapsorbirani metan, a blagim zagrijavanjem i etan . Postupnim zagrijavanjem apsorpcijskog ulja ili destilacijom vodenom parom (stripiranje) odvajaju se ostali sastojci, koji se zatim u potpunosti razdvajaju u destilacijskim kolonama. Tako se zasebno dobivaju propan , butan i vi?i ugljikovodici (laki benzin ), a plinsko se ulje vra?a u apsorpcijsku kolonu.

Ekspanzijski postupak temelji se na izdvajanju vi?ih ugljikovodika hlađenjem adijabatskom ekspanzijom . Plin se tla?i na pribli?no 40 bara , zatim se hladi, naj?e??e preko izmjenjiva?a topline s ukapljenim propanom (pri ?40 °C) i ekspandira na pribli?no 10 bara, pri ?em se ohladi na temperaturu od pribli?no ?100 °C i ukapljuje. Metan se odvaja (demetanizacija), a ukapljeni se sastojci, uz postupno smanjenje tlaka, frakcijski razdvajaju na etan, propan, butan i vi?u frakciju (laki benzin).

Preradbom gazolina, posebice dobivenog od naftnoga plina, mo?e se vrlo djelotvornim separacijskim procesima dobiti desetak prakti?ki kemijski ?istih alkana: etan, propan, n-butan, izobutan, n-pentan, izopentan, izoheksan, oktan, izooktan, cikloheksan. Ti ugljikovodici imaju razli?itu primjenu. Etan je sirovina za proizvodnju etilena piroliti?kom dehidrogenacijom. Smjesa propan/butan pri normalnim je uvjetima u plinovitom stanju, dok je pri povi?enom tlaku kapljevina; naziva se ukapljeni naftni plin ( engl . Liquified Petroleum Gas , akronim LPG) i slu?i kao gorivo za industriju i ku?anstva, u koja se dostavlja u plinskim bocama pod tlakom od 20 do 25 bara. Vi?i ugljikovodici (takozvani stabilizirani gazolin) dodaju se motornim benzinima.

Preradba plinskoga kondenzata [ uredi | uredi kod ]

Preradba plinskoga kondenzata provodi se frakcijskom destilacijom pri atmosferskom tlaku . Dobivene frakcije mogu poslu?iti kao sirovine za petrokemijsku industriju ili se izdvajaju kao laki, srednji i te?ki benzin , petrolej , plinsko i lo?ivo ulje , od kojih se dobivaju motorni benzin i dizelsko gorivo.

Ukapljeni prirodni plin (engl. Liquified Natural Gas , akronim LNG) naziv je za prirodni plin (prakti?ki samo metan) u ukapljenom stanju, koji se, radi prijevoza morem na velike udaljenosti posebnim brodovima (metanijerima), pripravlja hlađenjem vrlo ?istoga prirodnoga plina (bez kapljevite faze, vlage, kiselih plinova i vi?ih ugljikovodika) na temperaturu ni?u od vreli?ta metana (?161,15 °C).

Proizvodnja i potro?nja [ uredi | uredi kod ]

Osim otkri?a novih naftnih le?i?ta, sve se vi?e otkrivaju i le?i?ta slobodnoga prirodnog plina. Godine 1950. dokazane su zalihe iznosile oko 8,5 ? 10 ¹²  m³, 1960. oko 17 ? 10 ¹²  m³, 1980. oko 72 ? 10 ¹²  m³, a do 2004. zalihe su se pove?ale na 179,53 ? 10 ¹²  m³. Najvi?e je plina otkriveno u Europi (zemlje biv?ega Isto?noga bloka, Norve?ka, Nizozemska) i zemljama Bliskog istoka (Saudijska Arabija, Katar i druge). Raspolo?ive dokazane zalihe plina, uz dana?nju potro?nju, dostatne su za 61 godinu, a dokazane i vjerojatne zalihe za 108 godina. Osim toga, treba uzeti u obzir i goleme zalihe pronađene u morskim dubinama u obliku ?vrstih metanskih hidrata (CH ₄  · 6 H ₂ O). Njihova eksploatacija, međutim, jo? nije ekonomi?na. Do mjesta potro?nje prirodni plin prenosi se plinovodima (u plinovitom stanju) i posebno građenim brodovima za prijevoz plina u ukapljenu stanju (metanijerima). Prirodni plin koristi se prvenstveno kao ekolo?ki najprihvatljivije gorivo te u petrokemijskoj industriji za proizvodnju umjetnih gnojiva i drugih proizvoda.

Prirodni plin u Hrvatskoj [ uredi | uredi kod ]

Prvo nalazi?te prirodnoga plina u Hrvatskoj otkriveno je 1917. u Bujavici . Proizvodnja je zapo?ela 1926., a plin se koristio za proizvodnju ?ađe u mjesnoj tvornici te za rasvjetu ?eljezni?kih vagona i pogon automobila. Godine 1931. zapo?elo je iskori?tavanje plina i na polju Gojlo , zbog ?ega je 1938. u Kutini izgrađena tvornica ?ađe . Proizvodnja se pove?ala nakon otkri?a le?i?ta na poljima Okoli (1964.), Legrad (1973.), Bok?i? (1974.) i Veliki Otok (1975.), a nagli porast proizvodnje zabilje?en je uz po?etak iskori?tavanja na poljima Molve (1981.), Kalinovac (1985.) i Stari Gradac (1988.). Otkriveno je i nekoliko plinskih le?i?ta u sjevernom dijelu Jadranskoga mora ; najve?e je polje Ivana, na kojem je proizvodnja zapo?ela potkraj 1999. U Hrvatskoj je 2004. proizvedeno 2200 ? 10 ⁶  m³ plina. Da bi se zadovoljile potrebe, prirodni plin se od 1978. uvozi iz Rusije, ?ime se trenuta?no podmiruje oko tre?ina potro?nje. Kako bi se uravnote?ila sezonska proizvodnja i potro?nja plina, jedno od iscrpljenih plinskih le?i?ta na polju Okoli pretvoreno je 1987. u podzemno skladi?te, u koje se skladi?ti vi?ak plina proizveden u toplom godi?njem razdoblju, a crpi se tijekom zimskih mjeseci.

Izvori [ uredi | uredi kod ]

Prirodni plin [ uredi | uredi kod ]

U 19.stolje?u, prirodni plin obi?no je dobivan kao usputni proizvod kod crpljenja nafte, po?to se oslobađaju određene koli?ine plina kada teku?ina prođe redukciju tlaka na putu iz podzemnih spremnika do povr?ine, reakcijom sli?nom poput otvaranja boce gaziranog pi?a. U takvim slu?ajevima prirodni plin koji nije imao potencijalno tr?i?te u blizini crpili?ta, postaje problem po?to ga je potrebno plinovodima dopremiti do krajnjeg korisnika. U 19. i po?etkom 20. stolje?u, takav neisplativi plin palio se na samim crpili?tima nafte. Danas se pak takav plin upumpavanjem vra?a natrag u podzemni spremnik od kuda je i do?ao, te se njegova distribucija odla?e za budu?e potencijalno tr?i?te ili zbog reguliranja tlaka u podzemnim spremnicima ne bi li se pove?alo crpljenje preostale nafte. Ovisno o potra?nji za prirodnim plinom ponekad se grade plinovodi s takvih crpili?ta ako se utvrdi ekonomska isplativost istih. Druga mogu?nost je da se prirodni plin otpremi kao teku?ina ukapljivanjem GTL (engl. gas-to-liquids ) tehnologijom u sitneti?ki benzin, dizel ili kerozin kroz Fischer-Tropschov postupak . Takav se plin lako distribuira putem tankera i konvencionalnih plinovoda. Smatra se da GTL plin gori ?i??e od naftnih goriva. Ve?ina velikih naftnih korporacija distribuira GTL goriva. Ipak ve?ina prirodnog plina komercijalno se vadi iz polja prirodnog plina. S tvrtkom Gazprom , Rusija je najve?i svjetski dobavlja? prirodnog plina, a njene rezerve procjenjuju se na 4,757×10 ¹³ m³. Ukupne svjetske rezerve (u miljardama kubi?nih metara) plina procjenjuju se na 175 000 (2006). Ostali veliki dobavlja?i su redom Iran s 26 370 (2006.), Katar s 25 790 (2006.), Saudijska Arabija sa 6 568 (2006.) te Ujedinjeni Arapski Emirati s 5 823 (2006) miljardi kubi?nih metara plina. Procjenjue se da postoji oko 900 biljuna kubnih metara nekonvencionalnog plina poput plina iz ?kriljevca , od ?ega se smatra da je 180 bilijuna mogu?e iscrpiti. Mnoge znanstvene studije vide prirodni plin kao jedan od va?nijih resursa za proizvodnju elektri?ne struje i toplana u budu?nosti. Najve?e svjetsko plinsko polje nalazi se u Qatarskom podmorju koje je procjenjeno na 25 bilijuna kubnih metara plina. Dovoljno da traje vi?e od 420 godina uz optimalnu eksploataciju. Drugo najve?e polje nalazi se pod Iranskim morem Perzijskog zaljeva i reda je veli?ine od 8 14 bilijuna kubnih metara prirodnog plina.

Gradski plin [ uredi | uredi kod ]

Gradski plin je sinteti?ki proizvedena mje?avina metana i drugih plinova, prvenstveno visokotoksi?nog ugljikovog monoksida. Ta mje?avina se mo?e upotrebljavati na sli?an na?in kao i prirodni plin, a proizvodi se kemijskim tretiranjem ugljena . Proces dobivanja umjetnog plina prvi je 1792. usavr?io ?kotski in?enjer William Murdoch . On je, naime, pro?i??avao plin ?to se oslobađao prilikom izgaranja ugljena i vodio ga kroz cijevi kako bi mu slu?io za osvjetljivanje ku?a. Nekoliko godina poslije toga, Murdoch je uspio istim takvim postupkom osvijetliti jednu tvornicu u Birminghamu u Engleskoj. Danas se vi?e upotrebljava prirodni plin nego plin proizveden na umjetan na?in, jer su u međuvremenu otkrivena mnoga velika nalazi?ta zemnog plina, a i zbog toga ?to je upotreba plina u međuvremenu postala neusporedivo raznovrsnija nego u doba po?etaka proizvodnje umjetnog plina

Bioplin [ uredi | uredi kod ]

Bioplin se ubraja u takozvane alternativne ili obnovljive izvore energije i tek u posljednjem desetlje?u sve vi?e dobiva na zna?aju, a njegova se ve?a primjena o?ekuje u bliskoj budu?nosti. U bioplinove se ubrajaju deponijski i svi plinovi koji nastaju procesima biolo?ke razgradnje tvari ?ivotinjskog i biljnog podrijetla. Tako primjerice u postrojenjima za pro?i??avanje otpadnih voda nastaje plin s oko 65% volumnog udjela metana, oko 35% uglji?nog dioksida i ne?to malo (otrovnog) sumporovodika. Takav se plin u razvijenim zemljama ve? du?e vrijeme koristi, prije svega za potrebe samih postrojenja. Deponijski plin nastaje na smetli?tima, zbog ?ega nerijetko predstavlja opasnost za neposrednu okolicu (mogu?nost eksplozije). U najve?em udjelu sastoji se od metana (oko 65%), uglji?nog dioksida (do 35%), a ostatak ?ine vodena para i drugi, vrlo ?tetni plinovi sa smetli?ta. Klasi?ni bioplin nastaje kontroliranom proizvodnjom iz otpada ?ivotinjskog i biljnog podrijetla (na primjer izmet, sijeno, li??e i drugo). Njegova je primjena vrlo ?esta na malim poljoprivrednim gospodarstvima bogatih i ekolo?ki svjesnih zapadnoeuropskih zemalja.

Kristalizirani prirodni plin - hidrati [ uredi | uredi kod ]

Velike koli?ine prirodnog plina (prvenstveno metana) postoji u formi hidrata pod sedimentom podmorskih kontinentalnih kora te na kopnu i arkti?kim regijama koje su bogate permafrostom poput onih u Sibiru (za nastajanje hidrata potrebna je kombinacija visokog tlaka i niske temperature). Ipak, do danas (2011.) tehnologija jo? nije razvijena kako bi se prirodni plin iz hidrata odvojio i ekonomi?no pripremio za distribuciju. S dana?njom tehnologijom, cijena vađenja prirodnog plina iz kristaliziranog prirodnog plina je otprilike 100% - 200% vi?a od cijene konvencionalih izvora prirodnog plina, pa ?ak i vi?e na morskim nalazi?tima.

Upotreba i iskori?tenje prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Upotreba prirodnog plina je raznovrsna. Plin se upotrebljava u ku?anstvu, koristi se kao sredstvo za grijanje, u industriji i drugo, ali se u zadnje vrijeme sve vi?e javlja kao i alternativno gorivo prema nafti za pogon motornih vozila, gdje se upotrebljava u jednom od naziva CNG (engl. compressed natural gas ) ili ukapljen na temperaturi od - 162°C LNG (engl. liquefied natural gas ). Prednosti upotrebe prirodnog plina za pogon je u tome ?to motori pogonjeni prirodnim plinom ispu?taju za polovicu manje ?tetnih plinova od odgovaraju?ih dizel motora koji ispunjavaju normu Euro 2. Osim toga, prednost mu se o?ituje i u ?injenici nepostojanja krutih ?estica u ispu?noj cijevi, buka je neusporedivo manja kao i ni?a cijena u odnosu na dizel ili benzin. Prirodni plin je zna?ajan i u pogledu da su autonomija kretanja i nosivost bitno ve?i nego kod ostalih alternativnih goriva. Budu?i da CNG ima visoku oktansku vrijednost (120), upotrebljava se kod motora s Ottovim postupkom sagorijevanja, a ?to ima ne?to lo?ije iskori?tenje u odnosu na dizel , ali kako se koristi u re?imu siroma?ne smjese razlike nisu velike. Danas u svijetu postoji vi?e od milijun komercijalnih vozila koja su bivalentna, odnosno koja osim plina mogu koristiti i benzin , ali vozila pogonjena samo plinom imaju bolju iskoristivost . Jedno od najpoznatijih je Sprinter NTG ( Natural Gas Technology ), koji je opremljen posebnim sustavom za takozvano sekvencijalno ubrizgavanje plina koje dodatno smanjuje buku i koli?inu ?tetnih ispu?nih plinova kod motora pogonjenih plinom.

Utjecaji na okoli? [ uredi | uredi kod ]

Emisija CO ₂ [ uredi | uredi kod ]

Prirodni je plin ?esto opisan kao naj?i??e fosilno gorivo jer njegovim sagorijevanjem, po d?ulu energije, nastaje manje uglji?nog dioksida nego sagorijevanjem nafte ili ugljena . Također nastaje puno manje ostalih zagađiva?a okoli?a. Unato? tome, u apsolutnim izrazima, on bitno pridonosi pove?anju globalne emisije uglji?nog dioksida te se pretpostavlja da ?e njegov udio i rasti. Prema ?etvrtom izvje??u IPCC-a (IPCC Fourth Assessment report), godine 2004., izgaranjem prirodnog plina nastalo je 5,3 milijarde tona uglji?nog dioksida, dok ga je izgaranjem ugljena i nafte nastalo 10,6, odnosno 10,2 milijarde tona. Prema novoj verziji izvje??a o razvoju emisija plinova SRES B2 bi pak, do godine 2030., prirodni plin bio uzrokom nastanka 11 milijardi tona uglji?nog dioksida godi?nje jer se potra?nja za tim energentom pove?ava za oko 1,9 % godi?nje. Izgaranjem ugljena i nafte nastalo bi pak 8,4, odnosno 17,2 milijarde tona uglji?nog dioksida (ukupna emisija uglji?nog dioksida godine 2004. procijenjena je na 27 200 milijuna tona).

Uz to je prirodni plin sam po sebi stakleni?ki plin , te kada je ispu?ten u atmosferu djeluje ja?e na efekt staklenika od samog uglji?nog dioksida, ali se on u atmosferu ispu?ta u znatno manjim koli?inama. Metan , dodu?e, oksidira u atmosferi i u njoj ostaje otprilike 12 godina , a u usporedbi s njim uglji?ni dioksid, koji je sam po sebi ve? oksidiran, ima efekt 100 do 500 godina. Prirodni plin se uglavnom sastoji od metana, ?iji je utjecaj na zra?enje 20 puta ve?i od utjecaja uglji?nog dioksida. Zbog takvih svojstava jedna tona metana u atmosferi uhvati jednaku koli?inu zra?enja kao i 20 tona uglji?nog dioksida, ali se zadr?ava u atmosferi 8 - 40 puta kra?e. Unato? tome, uglji?ni dioksid privla?i puno vi?e pozornosti nego bilo koji drugi stakleni?ki plin jer se u atmosferu ispu?ta u puno ve?im koli?inama. Ipak, neizbje?no je istjecanje dijela prirodnog plina u atmosferu tamo gdje se koristi u velikoj mjeri. Metan koji je nastao sagorijevanjem ugljena i koji nije pohranjen modernim na?inima u posebnim spremnicima za spremanje metana jednostavno odlazi u atmosferu. No, unato? tome, uzrok ve?ine metana u atmosferi su ?ivotinje i bakterije , a ne curenja plina koja je izazvao ?ovjek. Trenuta?na procjena EPA-e smje?ta globalnu emisiju metana na razinu od 90 milijardi kubi?nih metara godi?nje, ?to je 3,2 % svjetske proizvodnje. Izravne emisije metana predstavljaju 14,3 % svih svjetskih emisija antropogenih stakleni?kih plinova godine 2004.

Ostali zagađiva?i [ uredi | uredi kod ]

Sagorijevanjem prirodnog plina nastaju puno manje koli?ine sumporovog dioksida i du?ikovih oksida nego sagorijevanjem bilo kojeg drugog fosilnog goriva. Sagorijevanjem prirodnog plina nastaje 117 000 ppm (eng. kratica za "?estica po milijunu") uglji?nog dioksida, dok sagorijevanjem ugljena nastaje 208 000 ppm uglji?nog dioksida. Nadalje, sagorijevanjem prirodnog plina nastaje 40 ppm uglji?nog monoksida , naspram 208 ppm sagorijevanjem ugljena. Du?ikovih oksida nastaje 92 ppm u usporedbi s 457 ppm koliko ih nastaje sagorijevanjem ugljena. Sumpornog dioksida nastaje 1 ppm naspram 2 591 ppm koji nastaju sagorijevanjem ugljena. Sagorijevanjem prirodnog plina ne nastaje ?iva , dok je sagorijevanjem ugljena nastaje 0,016 ppm. ?estice, sitni komadi?i u krutom ili teku?em agregatnom stanju su također veliki doprinos globalnom zatopljenju. Omjer njihova nastanka kod prirodnog plina i ugljena je 7 ppm naspram 2 744 ppm.

Spremanje i transport [ uredi | uredi kod ]

Zbog njegove male gusto?e , prirodni plin nije lagano spremati ni transportirati. Plinovodi su neprakti?ni za prijenos preko oceana . Mnogi postoje?i plinovodi u Sjevernoj Americi su pri rubu svoga kapaciteta, te su nagnali mnoge politi?are sjevernih dr?ava SAD -a da progovore o mogu?im nedostacima. Kada se pak govori o Europi , na njenom zapadu su plinovodi poprili?no gusti. Novi plinovodi se planiraju ili su ve? u procesu izgradnje u Isto?noj Europi i među nalazi?tima plinova u Rusiji , Bliskom Istoku , Sjevernoj Africi i Zapadnoj Europi.

Nosa?i, odnosno tankeri LNG-a, prenose ukapljeni prirodni plin (LNG) preko oceana, dok cisterne mogu prenositi ukapljeni, ali i komprimirani prirodni plin (CNG) na manje udaljenosti. U razvoju je transport plina preko mora tankerima koji bi prevozili komprimirani prirodni plin. U nekim uvjetima, takav bi transport mogao konkurirati prijevozu ukapljenog plina.

Op?enito o sabiranju i pripremi prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Osnovna je svrha sustava za sabiranje i pripremu prirodnog plina za transport do potro?a?kih sredi?ta da se fluid sakupi sa svih proizvodnih bu?otina u centralnu plinsku stanicu za promatrano eksploatacijsko podru?je i da se zatim pro?isti i pripremi za potro?nju. To obi?no uklju?uje uklanjanje kapljevite faze ( vode i plinskog kondezata), grubo izdvajanje vi?ih ugljikovodika i su?enje plina. Kada prirodni plin sadr?i ve?e koli?ine kiselih komponenata (ugljik-dioksid , sumporovodik ), one se moraju ukloniti posebnim postupcima. To vrijedi i za uklanjanje drugih ?tetnih primjesa( npr. ?ive), ako se takve nalaze u prirodnom plinu.

Sustav za sabiranje i pripremu prirodnog plina mo?e imati i uređaj za komprimiranje plina. Taj je uređaj potreban ako je tlak bu?otine manji od transportnog tlaka (0.5 MPa). To se događa u fazi eksploatacije bu?otine kad je smanjena energija fluida u nalazi?tu.

Sabiranje prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Postupak sabiranja prirodnog plina od u??a bu?otine ovisi o koli?ine vode (kondenzirane ili slobodne le?i?ne vode) koja ?e se uz plin na?i u cjevovodu. Udio je vode vrlo va?an jer plinoviti ugljikovodici, ugljik-dioksid i sumporovodik pri određenoj temperaturi i tlaku stvaraju hidrate . To su nestabilne kristalne tvorevine u kojima je uz molekule ugljikovodika vezano vi?e molekula vode (npr. CH ₄ *H ₂ O). Uvjeti za stvaranje hidrata pojedinih ugljikovodika i kiselih primjesa prirodnog plina prikazani su na slici 1.

Podru?je ispod pojedinih krivulja predstavlja podru?je tlakova i temperatura u kojem su hidrati stabilni. To zna?i da se hidrati stvaraju pri relativno niskim temperaturama i uz sni?enje tlaka. Hidrati su ?vrste tvari, pa je njihovo nagomilavanje u cjevovodima nepo?eljno i ?tetno. Oni mogu, kad su temperature vrlo niske, smanjiti propusnost transportnih cjevovoda, pa i potpuno onemogu?iti protok plina.

Kad se le?i?te prirodnog plina eksploatira volumetrijski, a to je mogu?e kad ispod akumulacije plina nema akumulirane vode, ukupan se fluid iz svake bu?otine transportira jednim cjevovodom do centralne plinske stanice. Tada se u cjevovodu pojavljuje samo voda od kondenzirane vodene pare iz plina, zbog sni?enja tlaka i temperature plina od le?i?ta do kraja sabirnog sustava. Vodena para kondenzira kad su dostignuti tlak i temperatura rosi?ta , koji su ovisni o koncentraciji vodene pare u prirodnom plinu (Slika 2.). Ako su na kraju sabirnog sustava tlak i temperatura toliko niski da omogu?uju stvaranje hidrata, u struju bu?otinskog fluida injektiraju se inhibitori koji spre?avaju stvaranje hidrata sni?avaju?i temperaturu njihova stvaranja. Kao inhibitori naj?e??e se upotrebljavaju dietilen-glikol i metanol.

Kad se sabire prirodni plin iz le?i?ta s vodonapornim re?imom , o?ekuje se znatna koli?ina slobodne le?i?ne vode u plinu. Tada je potrebno uz svaku bu?otinu postaviti separator slobodne vode. Nakon odvajanja vode, plin se transportira cjevovodom od svake bu?otine do centralne plinske stanice uz dodatak inhibitora, ako je potrebno, protiv stvaranja hidrata. Odvojena le?i?na voda prikuplja se sa svih bu?otina, pa se ili utiskuje u naftna le?i?ta za podr?avanje le?i?nog tlaka ili se deponira u istra?ne bu?otine koje su neprikladne za eksploataciju.

Separacija kapljevite faze [ uredi | uredi kod ]

Na ulazu u centralnu plinsku stanicu plin iz bu?otina prihva?a ulazni razdjelnik u kojem se smanjuje tlak plina. Nakon toga se fluid odvodi u separatore za razdvajanje plina od vode, koja je nastala kondenzacijom vodene pare iz plina, i plinsko kondenzata, tj. od ugljikovodika koji su pri tom tlaku i temperaturi u kapljevitoj fazi . Razdvajanje se najprije provodi u separatorima bez hlađenja (gravitacijski i ciklonski separatori). Postoje dvofazni separatori u kojima se odvaja plin od ukupne kapljevite faze ( voda i plinski kondenzat) i trofazni separatori u kojima se uz plin odvajaju posebno voda i posebno plinski kondenzat.

Nakon toga plin ulazi u postrojenje za odvajanje vi?ih ugljikovodika. U njemu se smanjuje tlak plina propu?tanjem kroz redukcijski ventil, pa plin ekspandira i hladi se. Sam proces ovisi o sastavu plina. Suhi se plin najprije pregrijava, da bi nakon ekspanzije i hlađenja njegova temperatura bila jo? uvijek vi?a od temperature stvaranja hidrata. Pri separaciji mokrog plina mora se zbog velikog udjela vi?ih ugljikovodika posti?i ekspanzijom ?to ni?a temperatura. Istodobno mora se međutim sprije?iti stvaranje hidrata, ?to se posti?e injektiranjem inhibitora.

Za niskotemperaturnu separaciju mo?e se primijeniti i turboekspanzijski proces . Tada plin ekspandira prolaze?i kroz turbinu uz proizvodnju mehani?ke energije. Tada se uz jednake tlakove posti?u ni?e temperature, a dobiva se i mehani?ka energija koja se mo?e iskoristiti za pogon kompresora, pumpa ili elektri?nih generatora.

Su?enje prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Odvajanje vodene pare (vlage) iz prirodnog plina potrebno je da bi se sprije?ila njena kondenzacija i akumuliranje u plinovodima zbog sni?enja tlaka i temperature. Da bi se naime snizila temperatura rosi?ta, potrebno je smanjiti koncentraciju vodene pare u plinu (Slika 2.). Voda je u plinovodima nepo?eljna jer smanjuje transportni kapacitet i pove?ava mogu?nost korozije jer se sa sni?enjem temperature pove?ava mogu?nost stvaranja hidrata i njihova sakupljanja, ?to mo?e uzrokovati i prekid protoka plina. Zbog toga se prirodni plin u centralnoj plinskoj stanici su?i toliko da za na?e klimatske prilike rosi?te ne bude vi?e od ? 15 °C. Za podru?ja s hladnijom klimom rosi?te mora biti i ni?e.

Naj?e??e se vlaga iz plina uklanja apsorpcijom, a kao apsorbent upotrebljava se trietilen- glikol . Apsorpcijsko se postrojenje sastoji od apsorpcijske kolone, u kojoj se vlaga iz plina otklanja protustrujnom cirkulacijom koncentriranog trietilen-glikola, i regeneratora, u kojem se glikol pri temperaturi vi?oj od 200 °C oslobađa voda, pa se mo?e ponovno upotrijebiti kao apsorbent.

?i??enje prirodnog plina od ?tetnih primjesa [ uredi | uredi kod ]

Kao ?to je ve? spomenuto, prirodni plin mo?e sadr?avati i ?tetne primjese od kojih su najva?nije ugljik-dioksid i sumporovodik . Dopu?teni sadr?aj tih ?tetnih primjesa ovisi o namjeni plina.

Za ?i??enje prirodnog plina od ugljik-dioksida i sumporovodika razvijeno je mnogo postupaka. To mogu biti kemijski procesi ( apsorpcija kiselih komponenata u otopini), fizikalni procesi (otapanje kiselih komponenata u prikladnom otapalu), fizikalno-kemijski procesi ( kombinacija apsorpcije i otapanja) i suhi procesi (adsorpcija kiselih plinova na adsorbentima). Kad je udio sumporovodika visok, primjenjuje se postupak kojim se dobiva sumpor .

Izdvajanje vi?ih ugljikovodika iz prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Iz pro?i??enog prirodnog plina koji sadr?i ve?e koli?ine vi?ih ugljikovodika (mokri plin) ?esto se oni izdvajaju u industrijskom mjerilu kao gorivo i petrokemijske sirovine. To su u prvom redu etan , zatim propan , n-butan i izobutan te smjesa preostalih te?ih ugljikovodika. U toj smjesi komponente sadr?e do pribli?no 10 ugljikovih atoma u molekuli. Ta se smjesa ugljikovodika naziva gazolinom i slu?i kao sirovina za proizvodnju lak?ih derivata nafte.

Za izdvajanje te?ih ugljikovodika iz prirodnog plina u upotrebi su naj?e??e tri postupka: apsorpcijski, rashladni i ekspanzijski.

Apsorpcijski se postupak temelji na apsorpciji sastojaka prirodnog plina u plinskom ulju (frakcija nafte s vreli?tem od 220 do 360 °C) i njihovoj kasnijoj postupnoj desorpciji i razdvajanju zagrijavanjem zasi?enog ulja. Postrojenja za provedbu takvog procesa nazivaju se degazoli?anama. Danas kod nas postoje dva takva postrojenja: u Ivani?-Gradu( INA-Naftaplin) i u Blemiru kod Zrenjanina( Naftagas ).

U takvom postrojenju, nakon ?to je uklonjena vlaga iz plina, plin ulazi u donji dio kolone za apsorpciju i na svom se putu kroz kolonu apsorbira u lakom plinskom ulju koje struji u suprotnome smjeru. Metan se najslabije apsorbira i dobrim se dijelom odvodi s vrha kolone. Ulje zasi?eno ostalim ugljikovodicima u drugoj se koloni zagrijavanjem oslobađa etan i preostali metan, koji se pridru?uju metanu iz apsorpcijske kolone. Ulje se regenerira najprije indirektnim zagrijavanjem, a zatim neposredno vodenom parom, a oslobođeni se sastojci razdvajaju u posebnim kolonama na propansku i butansku frakciju i na gazolin . Cijeli je postupak mnogo djelotvorniji ako se provodi pri niskim temperaturama. Uobi?ajena je radna temperatura od -25 °C. Pri radnim temperaturama ni?im od ?40 °C mo?e se iz prirodnog plina izdvojiti do 65% etana i ?ak 98% ugljikovodika vi?ih od etana.

U rashladnom postupku primjenjuje se kaskadno hlađenje. Prirodni plin postupno se hladi, pa se djelomi?nom kondenzacijom izdvajaju pojedini ugljikovodici. Najprije se ukapljuje sastojak najvi?eg vreli?ta, a zatim pri sve ni?oj temperaturi i ostali sastojci. Za hlađenje se upotrebljavaju kompresijski rashladni strojevi, pa se hlađenjem u dva stupnja posti?u temperature od -70 do -100 °C uz tlak plina od 2,8 do 3,5 Mpa.

Iz izdvojenog kondenzata najprije se zagrijavanjem u koloni istjeruje metan, a zatim se kondenzat podvrgava frakcioniranju. U postrojenju s tri kolone na vrhu prve kolone izdvaja se etan, na vrhu druge kolone propan, a na vrhu tre?e kolone smjesa butana. Kapljeviti se ostatak iz svih triju kolona udru?uje i to je gazolin. Kaskadnim rashladnim postupkom izdvaja se oko 90% butana i vi?ih ugljikovodika, oko 80% propana i oko 70% etana.

Ekspanzijski postupak sli?an je kaskadnom rashladnom postupku, ali se toplina ne odvodi rashladnim strojevima, ve? se sni?enje temperature ostvaruje ekspanzijom plina. To se mo?e ostvariti pomo?u prigu?nih ventila ili ekspanzijom plina u plinskoj turbini koja je izravno povezana s kompresorom , da bi se iskoristila proizvedena mehani?ka energija. Posti?u se temperature od -70 °C do -150 °C. Ostali dio uređaja jednak je onome za kaskadni rashladni postupak. Ekspanzijskim postupkom izdvaja se oko 70% etana i 98 % ostalih vi?ih ugljikovodika. Takvo postrojenje postoji od 1981. U Ivani?-Gradu.

Transport prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Prirodni se plin transportira u plinovitom stanju kopnom i po morskom dnu plinovodima, dok se u udaljene prekomorske zemlje transportira specijalnim brodovima (metajnerima) u ukapljenom stanju.

Transport plinovodima [ uredi | uredi kod ]

Prema transportnoj udaljenosti plinovodi se mogu rasvrstati u tri kategorije: u tranzitne, magistralne i distribucijske plinovode.

Tranzitnim plinovodima transportiraju se velike koli?ine prirodnog plina iz jedne zemlje u drugu prelaze?i i preko teritorija jedne ili vi?e zemalja. Takvi plinovodi naj?e??e prenose plin pod tlakom od 7 do 10 MPa, a grade se od ?eli?nih cijevi promjera do 1500 mm, a dugi su i vi?e tisu?a kilometara.

Magistralni plinovodi slu?e za transport plina unutar granica zemlje ili u?eg podru?ja, naj?e??e od mjesta proizvodnje ili od mjesta uvoza do potro?a?kih sredi?ta ili velikih industrijskih potro?a?a. Rade s tlakom manjim od 7 MPa, a promjer im naj?e??e nije ve?i od 1000 mm. Slika 3. Prikazuje plinsku mre?u u Europi , a Slika 4. Plinsku mre?u u Hrvatskoj .

Distribucijskim se plinovodima dovodi plin od mjesta preuzimanja na magistralnom plinovodu do mjesta predaje potro?a?ima. Glavni dijelovi distribucijske mre?e rade s tlakom manjim od 0,8 MPa, a razdjelna distribucijska mre?a za dovod do stambenih zgrada s tlakom manjim od 3 kPa. Promjeri distribucijskih plinovoda iznose od 50 do 600 mm.

Kad se plin transportira na velike daljine, naj?e??e se radi i o velikim koli?inama plina. Zbog tehni?kih i ekonomskih ograni?enja ne upotrebljavaju se cijevi promjera ve?eg od 1440 mm, a ni tlakovi ve?i od 7 MPa, rjeđe do 10 MPa. U takvim su cjevovodima otpori strujanju toliki da uzrokuju velik gubitak tlaka, pa tlak ve? nakon 100 do 150 km padne na vrijednost koja onemogu?uje ekonomi?an transport plina. Zbog toga se u plinovode ugrađuju kompresorske stanice kojima se tlak plina pove?ava na po?etnu vrijednost. Smatra se da optimalan omjer po?etnog i krajnjeg tlaka između dvije kompresijske stanice treba da iznosi oko 1,45. U praksi taj omjer iznosi 1,33 do 1,60, a katkada i 1,70.

Osim kompresorskih stanica u plinovode se ugrađuju i uređaji potrebni za normalno funkcioniranje plinovoda. To su automatski zaporni uređaji, stanice za ispuhivanje i rastere?enje plinovoda, stanice za uvođenje i vađenje pro?ista?a plinovoda i redukcijsko-mjerne stanice.

Automatski zaporni uređaji ugrađuju se svakih 10 do 20 km. Oni djeluju kad se snizi tlak plina u cjevovodu, ?to je indikacija o?te?enja cjevovoda. Stanice za ispuhivanje i rastere?ivanje plinovoda ugrađuju se obi?no zajedno sa stanicama za ?i??enje cjevovoda, a slu?e za pra?njenje plinovoda ispuhivanjem u atmosferu . To se primjenjuje samo u slu?aju opasnosti. Takve se stanice ugrađuju na po?etku i na kraju plinovoda te ispred i iza kompresorskih stanica. Redukcijsko-mjerne stanice ugrađuju se na mjestima predaje plina drugoj radnoj organizaciji. U takvoj se stanici smanjuje tlak i mjeri predana koli?ina plina.

Prekomorski transport prirodnog plina [ uredi | uredi kod ]

Prvi prekomorski transport prirodnog plina ostvaren je 1959. godine specijalnim brodom ( metajnerom ) nosivosti 2000 t iz SAD u Veliku Britaniju . Godine 1964. zapo?inje transport ukapljenog plina iz Al?ira u Veliku Britaniju. Danas postoji oko 50 metajnera nosivosti 15 000 do 56 000 t ukapljenog plina.

Udio metana u ukapljenom prirodnom plinu iznosi gotovo 99%. Gusto?a je ukapljenog plina 430 kg/m ³ , a ogrjevna mo? 49,1 MJ/kg. Kubi?ni metar ukapljenog plina sadr?i 599,72 m ³ prirodnog plina u standarnim uvjetima.

Da bi bio mogu? prekomorski transport, potrebno je ukapljiti prirodni plin i raspolagati posebno građenim brodovljem za prijevoz ukapljenog prirodnog plina.

Budu?i da se prirodni plin ukapljuje pri vrlo niskim temperaturama (ni?im od -161,15 °C), potrebno je iz plina ukloniti sve nepo?eljne sastojke. Plin namijenjen ukapljivanju mora sadr?avati manje od 1 ppm vode, manje od 150 ppm ugljik-dioksida i manje od 3 ppm sumporovodika. Razvijena su dva postupka za sni?avanje temperature: ekspanzijski postupak i kaskadno hlađenje.

U ekspanzijskom postupku stla?eni se plin ( oko 10 MPa) rashlađuje pomo?u rashladnog medija koji je naj?e??e metan vrlo niske temperature doveden iz procesa ukapljivanja. To se ponavlja u nekoliko ciklusa da bi na kraju ve? duboko rashlađeni plin ekspandirao u turbini i tako se ohladio na jo? ni?u temperaturu. Snaga koju proizvodi turbina upotrebljava se za pogon kompresora.

Za kaskadno hlađenje upotrebljava se vi?e rashladnih medija, a to su mediji dobiveni u postupku ukapljivanja. Tako se najprije uz pomo? vode kondenzira propan pomo?u kojeg se temperatura prirodnog plina snizuje na -36 °C. Na toj se temperaturi kondenzira etan i on rashlađuje metan koji slu?i kao tre?i rashladni medij. U seriji izmjenjiva?a topline metan-prirodni plin snizuje se temperatura prirodnog plina do -95°C, a zatim se ekspanzijom od 10 MPa na 0,4 MPa posti?e temperatura od -139 °C. Kona?no, nakon druge ekspanzije od 0,4 MPa na atmosferski tlak , posti?e se temperatura od -161,15 °C. Ukapljeni plin odvodi se u toplinske izolirane rezervoare. Budu?i da rezervoari nisu potpuno izolirani, plin stalno isparaju. Taj se plin iskori?tava za hlađenje i za pogon strojeva potrebnih pri ukapljivanju.

Brodovi za transport ukapljenog plina znatno se razlikuju od konvencionalnih brodova za prijevoz kapljevitih tereta ( veoma niske temperaature, mala gusto?a, mala viskoznost te zapaljivost i eksplozivnost tereta). Poseban su problem rezervoari za ukapljeni plin jer obi?ni ?elik ve? pri temperaturi od -50 °C postaje krhak , pa je potrebno dodati upotrijebiti druge materijale ( aluminij , neke slitine aluminija, ?elik sa 7%  nikla). Zbog velikih dilatacija rezervoara i svih metalnih dijelova koji dolaze u dodir s ukapljenim plinom, rezervoari se izvode odvojeno od konstrukcije broda, pa se njihove deformacije ne prenose na brod. Budu?i da su rezervoari dobro toplinski izolirani, oni su prakti?ki za?ti?eni od udaraca i o?te?enja.

Terminali za prihvat ukapljenog prirodnog plina sastoje se od brodskog veza s priklju?nim cjevovodom za istovar ukapljenog plina, rezervoara za njegovo skladi?tenje, pumpa za povi?enje tlaka prije uplinjavanja, izmjenjiva?a toline za zagrijavanje ukapljenog plina prije uplinjavanja, pumpa za cirkulaciju medija za grijanje i kotlovnice za zagrijavanje toga medija.

Ukapljeni plin crpi se pumpama koje ga tla?e u ispariva?e gdje se zagrijava i prelazi u pregrijano plinovito stanje pri temperaturi od 0 do 15°C. Pritom tlak poraste na oko 3 MPa, pa se plin mo?e dalje transportirati plinovodom. Za isplinjavanje ukapljenog prirodnog plina potrebna je energija. Da bi se naime dobio m ³ plina iz kapljevitog stanja, pri 15°C i 7,0 MPa, potrebna je energija od 1,015 MJ.

Izvori [ uredi | uredi kod ]

Vanjske poveznice [ uredi | uredi kod ]

Zajedni?ki poslu?itelj ima jo? gradiva o temi Prirodni plin

• Plinacro prirodni plin
• Gradski plin Hrvatska tehni?ka enciklopedija, portal hrvatske tehni?ke ba?tine. LZMK

• Prirodni plin Hrvatska tehni?ka enciklopedija, portal hrvatske tehni?ke ba?tine. LZMK