แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติและการใช้ประโยชน์ แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติ
– ประกอบด้วย (ส่วนใหญ่) ของมีเธนและ (ในปริมาณที่น้อยกว่า) ความคล้ายคลึงกันที่ใกล้เคียงที่สุด - อีเทน, โพรเพน, บิวเทน, เพนเทน, เฮกเซน ฯลฯ สังเกตพบในก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง เช่น ก๊าซธรรมชาติที่พบในธรรมชาติเหนือน้ำมัน หรือละลายในก๊าซภายใต้ความดัน
น้ำมัน
เป็นของเหลวไวไฟในน้ำมันที่ประกอบด้วยอัลเคน ไซโคลอัลเคน อารีน (ส่วนใหญ่) รวมถึงสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจน ไนโตรเจน และกำมะถัน
ถ่านหิน
– แร่เชื้อเพลิงแข็งจากแหล่งกำเนิดอินทรีย์ ประกอบด้วยกราไฟต์เพียงเล็กน้อยและสารประกอบไซคลิกที่ซับซ้อนจำนวนมาก รวมถึงธาตุ C, H, O, N และ S โดยพบแอนทราไซต์ (เกือบไม่มีน้ำ) ถ่านหิน (ความชื้น -4%) และถ่านหินสีน้ำตาล (ความชื้น 50-60%) เมื่อใช้วิธีการถ่านโค้ก ถ่านหินจะถูกแปลงเป็นไฮโดรคาร์บอน (ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง) และโค้ก (กราไฟท์ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์)
โค้กของถ่านหิน
การทำความร้อนถ่านหินโดยไม่ให้อากาศเข้าถึงอุณหภูมิ 900-1,050 ° C ทำให้เกิดการสลายตัวเนื่องจากความร้อนด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ระเหยได้ (น้ำมันถ่านหิน น้ำแอมโมเนีย และก๊าซเตาอบโค้ก) และสารตกค้างที่เป็นของแข็ง - โค้ก
ผลิตภัณฑ์หลัก: โค้ก - คาร์บอน 96-98%; ก๊าซเตาอบโค้ก - ไฮโดรเจน 60% มีเทน 25% คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) 7% เป็นต้น
ผลพลอยได้: น้ำมันถ่านหิน (เบนซีน โทลูอีน) แอมโมเนีย (จากก๊าซเตาอบโค้ก) ฯลฯ
การกลั่นน้ำมันโดยใช้วิธีเรียงกระแส
น้ำมันที่บริสุทธิ์ล่วงหน้าจะถูกกลั่นด้วยบรรยากาศ (หรือสุญญากาศ) เป็นเศษส่วนโดยมีช่วงจุดเดือดที่แน่นอนในคอลัมน์การกลั่นแบบต่อเนื่อง
ผลิตภัณฑ์หลัก: น้ำมันเบนซินเบาและหนัก น้ำมันก๊าด น้ำมันแก๊ส น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันดิน
การกลั่นน้ำมันโดยตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็กกิ้ง
วัตถุดิบ: เศษส่วนน้ำมันที่มีจุดเดือดสูง (น้ำมันก๊าด น้ำมันแก๊ส ฯลฯ)
วัสดุเสริม: ตัวเร่งปฏิกิริยา (อะลูมิโนซิลิเกตดัดแปลง)
กระบวนการทางเคมีขั้นพื้นฐาน: ที่อุณหภูมิ 500-600 °C และความดัน 5·10 5 Pa โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนจะถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลง การแตกตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาจะมาพร้อมกับปฏิกิริยาอะโรมาไทเซชัน ไอโซเมอไรเซชัน และปฏิกิริยาอัลคิเลชัน
ผลิตภัณฑ์: ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนจุดเดือดต่ำ (เชื้อเพลิง วัตถุดิบสำหรับปิโตรเคมี)
ค 16 ส 34 → ค 8 ชม 18 + ค 8 ชม 16
ค 8 ชม. 18 → ค 4 ชม. 10 + ค 4 ชม. 8
ค 4 ชม. 10 → ค 2 ชม. 6 + ค 2 ชม. 4
แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติที่สำคัญที่สุดคือ น้ำมัน , ก๊าซธรรมชาติ และ ถ่านหิน - พวกมันก่อตัวเป็นแหล่งสะสมที่อุดมสมบูรณ์ในภูมิภาคต่างๆ ของโลก
ก่อนหน้านี้ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่สกัดได้ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเท่านั้น ปัจจุบันวิธีการประมวลผลได้รับการพัฒนาและใช้กันอย่างแพร่หลาย ทำให้สามารถแยกไฮโดรคาร์บอนที่มีคุณค่าซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงคุณภาพสูงและเป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ต่างๆ แปรรูปแหล่งวัตถุดิบจากธรรมชาติ อุตสาหกรรมปิโตรเคมี - ลองดูวิธีการหลักในการแปรรูปไฮโดรคาร์บอนธรรมชาติ
แหล่งวัตถุดิบธรรมชาติที่มีคุณค่าที่สุดคือ น้ำมัน - เป็นของเหลวมันที่มีสีน้ำตาลเข้มหรือสีดำมีกลิ่นเฉพาะตัวซึ่งแทบไม่ละลายในน้ำ มีความหนาแน่นของน้ำมัน 0.73–0.97 ก./ซม.3น้ำมันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของไฮโดรคาร์บอนเหลวหลายชนิดซึ่งมีการละลายไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซและของแข็ง และองค์ประกอบของน้ำมันจากแหล่งต่างๆ อาจแตกต่างกัน อัลเคน ไซโคลอัลเคน อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน รวมถึงสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยออกซิเจน ซัลเฟอร์ และไนโตรเจน อาจมีอยู่ในน้ำมันในสัดส่วนที่แตกต่างกัน
น้ำมันดิบนั้นไม่ได้ใช้จริง แต่ผ่านการประมวลผลแล้ว
แยกแยะ การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น (การกลั่น ), เช่น. แบ่งเป็นเศษส่วนโดยมีจุดเดือดต่างกันและ การรีไซเคิล (แคร็ก ) ในระหว่างที่โครงสร้างของไฮโดรคาร์บอนมีการเปลี่ยนแปลง
dovs รวมอยู่ในองค์ประกอบ
การกลั่นน้ำมันเบื้องต้นขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่ายิ่งจุดเดือดของไฮโดรคาร์บอนสูงเท่าใดมวลโมเลกุลก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น น้ำมันประกอบด้วยสารประกอบที่มีจุดเดือดตั้งแต่ 30 ถึง 550°C จากการกลั่น น้ำมันจะถูกแบ่งออกเป็นเศษส่วนซึ่งเดือดที่อุณหภูมิต่างกันและมีส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมลาร์ต่างกัน เศษส่วนเหล่านี้มีประโยชน์หลายอย่าง (ดูตาราง 10.2)
ตารางที่ 10.2. ผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ำมันเบื้องต้น
เศษส่วน | จุดเดือด, °C | สารประกอบ | แอปพลิเคชัน |
ก๊าซเหลว | <30 | ไฮโดรคาร์บอน C 3 -C 4 | เชื้อเพลิงก๊าซ วัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมี |
น้ำมันเบนซิน | 40-200 | ไฮโดรคาร์บอน C 5 – C 9 | เชื้อเพลิงการบินและรถยนต์ ตัวทำละลาย |
แนฟทา | 150-250 | ไฮโดรคาร์บอน C 9 – C 12 | น้ำมันดีเซลตัวทำละลาย |
น้ำมันก๊าด | 180-300 | ไฮโดรคาร์บอน C 9 -C 16 | เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล เชื้อเพลิงในครัวเรือน เชื้อเพลิงแสงสว่าง |
น้ำมันแก๊ส | 250-360 | ไฮโดรคาร์บอน C 12 -C 35 | น้ำมันดีเซล วัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา |
น้ำมันเชื้อเพลิง | > 360 | สารไฮโดรคาร์บอนที่สูงขึ้น, สารที่ประกอบด้วย O-, N-, S-, Me | เชื้อเพลิงสำหรับโรงงานหม้อไอน้ำและเตาอุตสาหกรรม วัตถุดิบสำหรับการกลั่นต่อไป |
น้ำมันเชื้อเพลิงมีสัดส่วนประมาณครึ่งหนึ่งของมวลน้ำมัน ดังนั้นจึงต้องผ่านกระบวนการทางความร้อนด้วย เพื่อป้องกันการสลายตัว น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกกลั่นภายใต้แรงดันที่ลดลง ในกรณีนี้จะได้เศษส่วนหลายส่วน: ไฮโดรคาร์บอนเหลวซึ่งใช้เป็น น้ำมันหล่อลื่น - ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนของเหลวและของแข็ง – ปิโตรเลียม ใช้ในการเตรียมขี้ผึ้ง ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของแข็ง – พาราฟิน ใช้สำหรับการผลิตยาขัดรองเท้า เทียน ไม้ขีด และดินสอ ตลอดจนสำหรับชุบไม้ สารตกค้างไม่ระเหย - ทาร์ ใช้ในการผลิตยางมะตอยก่อสร้างและมุงหลังคา
การรีไซเคิลน้ำมันเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีที่เปลี่ยนองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีของไฮโดรคาร์บอน ความหลากหลายของมันคือ
ty - การแตกร้าวด้วยความร้อน, การแตกตัวเร่งปฏิกิริยา, การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา
การแตกร้าวด้วยความร้อนมักจะต้องเติมน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันส่วนหนักอื่นๆ ที่อุณหภูมิ 450-550°C และความดัน 2-7 MPa โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนจะถูกแบ่งโดยกลไกอนุมูลอิสระออกเป็นชิ้นเล็กๆ โดยมีอะตอมของคาร์บอนจำนวนน้อยกว่า และสารประกอบที่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัวจะถูกสร้างขึ้น:
ส 16 ชม. 34 ¾® S 8 ชม. 18 + ส 8 ชม. 16
C 8 H 18 ¾®C 4 H 10 +C 4 H 8
วิธีนี้ใช้เพื่อให้ได้น้ำมันเบนซิน
ตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็กดำเนินการต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (โดยปกติคืออะลูมิโนซิลิเกต) ที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ 550 - 600°C ในขณะเดียวกัน น้ำมันเบนซินสำหรับการบินก็ผลิตจากน้ำมันก๊าดและน้ำมันแก๊สที่เป็นส่วนประกอบของน้ำมัน
การสลายไฮโดรคาร์บอนต่อหน้าอะลูมิโนซิลิเกตเกิดขึ้นตามกลไกไอออนิกและมาพร้อมกับไอโซเมอไรเซชันเช่น การก่อตัวของส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวด้วยโครงกระดูกคาร์บอนที่แตกแขนงเช่น:
ช3 ช3ช3ช3ช3
แมว., ที||
C 16 H 34 Ⓟ® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C = C - CH-CH 3
การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา ดำเนินการที่อุณหภูมิ 470-540°C และความดัน 1–5 MPa โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมหรือแพลตตินัม-รีเนียมที่สะสมอยู่บนฐาน Al 2 O 3 ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงของพาราฟินและ
ไซโคลพาราฟินปิโตรเลียมเป็นอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน
แมว., ที, พี
⁃⁄⁄⁄® + 3Н 2
แมว., ที, พี
C 6 H 14 ⁴⁶⁶⁶® + 4H 2
กระบวนการเร่งปฏิกิริยาทำให้ได้น้ำมันเบนซินที่มีคุณภาพดีขึ้นเนื่องจากมีไฮโดรคาร์บอนที่มีกิ่งก้านและอะโรมาติกสูง คุณภาพของน้ำมันเบนซินนั้นมีลักษณะเฉพาะ หมายเลขออกเทน. ยิ่งส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศถูกบีบอัดโดยลูกสูบมากเท่าใด กำลังของเครื่องยนต์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การบีบอัดสามารถทำได้จนถึงขีดจำกัดที่กำหนดเท่านั้น ซึ่งเกินกว่าจะเกิดการระเบิด (การระเบิด)
ส่วนผสมของก๊าซทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและการสึกหรอของเครื่องยนต์ก่อนวัยอันควร พาราฟินปกติมีความต้านทานต่อการระเบิดต่ำที่สุด ด้วยความยาวของโซ่ที่ลดลงการแตกแขนงเพิ่มขึ้นและจำนวนสองเท่า
มันเพิ่มจำนวนการเชื่อมต่อ มีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนสูงเป็นพิเศษ
ก่อนคลอด เพื่อประเมินความต้านทานต่อการระเบิดของน้ำมันเบนซินประเภทต่าง ๆ จะถูกเปรียบเทียบกับตัวบ่งชี้ที่คล้ายกันสำหรับส่วนผสม ไอโซออกเทน และ เอ็น-เฮป-ทาน่า ด้วยอัตราส่วนของส่วนประกอบที่แตกต่างกัน หมายเลขออกเทนเท่ากับเปอร์เซ็นต์ของไอโซออกเทนในส่วนผสมนี้ ยิ่งสูงเท่าไรคุณภาพของน้ำมันเบนซินก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เลขออกเทนยังสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มสารป้องกันการน็อคพิเศษ เช่น ตะกั่วเตตระเอทิล อย่างไรก็ตาม Pb(C 2 H 5) 4 น้ำมันเบนซินและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของน้ำมันดังกล่าวเป็นพิษ
นอกเหนือจากเชื้อเพลิงเหลวแล้ว กระบวนการเร่งปฏิกิริยายังผลิตไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซต่ำกว่า ซึ่งจะถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์
แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่งซึ่งมีความสำคัญเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องคือ ก๊าซธรรมชาติ. มีเทนมากถึง 98% โดยปริมาตร 2–3% ความคล้ายคลึงกันที่ใกล้เคียงที่สุดตลอดจนสิ่งสกปรกของไฮโดรเจนซัลไฟด์, ไนโตรเจน, คาร์บอนไดออกไซด์, ก๊าซมีตระกูลและน้ำ ก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการผลิตน้ำมัน ( ผ่าน ) มีเทนน้อยกว่า แต่มีความคล้ายคลึงกันมากกว่า
ก๊าซธรรมชาติถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง นอกจากนี้ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวแต่ละตัวยังถูกแยกออกจากมันโดยการกลั่นเช่นกัน ก๊าซสังเคราะห์ ประกอบด้วย CO และไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ใช้เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ต่างๆ
ขุดได้ในปริมาณมาก ถ่านหิน – วัสดุแข็งต่างกันสีดำหรือสีเทาดำ เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงหลายชนิด
ถ่านหินถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงแข็งและยังถูกนำไปใช้อีกด้วย โค้ก – การกลั่นแบบแห้งโดยไม่มีอากาศเข้าถึง ที่อุณหภูมิ 1,000-1200°C จากกระบวนการนี้ จะเกิดสิ่งต่อไปนี้: โค้ก ซึ่งเป็นกราไฟท์บดละเอียดและใช้ในโลหะวิทยาเป็นตัวรีดิวซ์ น้ำมันถ่านหิน ซึ่งกลั่นเพื่อผลิตอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (เบนซีน โทลูอีน ไซลีน ฟีนอล ฯลฯ) และ ขว้าง ใช้สำหรับเตรียมสักหลาดหลังคา น้ำแอมโมเนีย และ แก๊สเตาอบโค้ก ประกอบด้วยไฮโดรเจนประมาณ 60% และมีเทน 25%
ดังนั้นแหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติจึงมีให้
อุตสาหกรรมเคมีที่มีวัตถุดิบหลากหลายและค่อนข้างถูกสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ทำให้สามารถได้รับสารประกอบอินทรีย์มากมายที่ไม่พบในธรรมชาติแต่จำเป็นสำหรับมนุษย์
รูปแบบทั่วไปของการใช้วัตถุดิบธรรมชาติสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์และปิโตรเคมีขั้นพื้นฐานสามารถนำเสนอได้ดังนี้
ก๊าซสังเคราะห์ Arenas อะเซทิลีน แอลคีน อัลเคน
การสังเคราะห์สารอินทรีย์และปิโตรเคมีขั้นพื้นฐาน
งานทดสอบ
1222. การกลั่นน้ำมันขั้นต้นและการกลั่นขั้นที่สองแตกต่างกันอย่างไร?
1223. สารประกอบอะไรเป็นตัวกำหนดน้ำมันเบนซินคุณภาพสูง?
1224. เสนอวิธีการที่ทำให้ได้เอทิลแอลกอฮอล์จากน้ำมัน
ควรสังเกตว่าไฮโดรคาร์บอนมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ สารอินทรีย์ส่วนใหญ่ได้มาจากแหล่งธรรมชาติ ในกระบวนการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ ก๊าซธรรมชาติและก๊าซที่มาพร้อมกัน ถ่านหินและถ่านหินสีน้ำตาล น้ำมัน พีท และผลิตภัณฑ์จากสัตว์และพืชจะถูกใช้เป็นวัตถุดิบ
แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติ: ก๊าซธรรมชาติ
ก๊าซธรรมชาติเป็นส่วนผสมตามธรรมชาติของไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างต่างกันและก๊าซเจือปนบางชนิด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์) ที่เติมเต็มหินในเปลือกโลก สารประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของสารอินทรีย์ที่ระดับความลึกมากของโลก พวกมันถูกพบในสถานะอิสระในรูปแบบของการสะสมจำนวนมาก - ก๊าซ, คอนเดนเสทก๊าซและแหล่งน้ำมันและก๊าซ
ส่วนประกอบโครงสร้างหลักของก๊าซธรรมชาติไวไฟคือ CH₄ (มีเทน - 98%), C₂H₆ (อีเทน - 4.5%), โพรเพน (C₃H₈ - 1.7%), บิวเทน (C₄H₁₀ - 0.8%), เพนเทน (C₅H₁₂ - 0 .6%) . ก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้องเป็นส่วนหนึ่งของน้ำมันในสถานะละลายและถูกปล่อยออกมาเนื่องจากความดันลดลงเมื่อน้ำมันลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ในแหล่งก๊าซและน้ำมัน น้ำมันหนึ่งตันประกอบด้วยพื้นที่ตั้งแต่ 30 ถึง 300 ตร.ม. เมตรของก๊าซ แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงและวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับอุตสาหกรรมการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ก๊าซจะถูกส่งไปยังโรงงานแปรรูปก๊าซซึ่งสามารถแปรรูปได้ (น้ำมัน การดูดซับที่อุณหภูมิต่ำ การควบแน่น และการแก้ไข) แบ่งออกเป็นส่วนประกอบแยกกัน ซึ่งแต่ละส่วนใช้เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ ตัวอย่างเช่นจากก๊าซสังเคราะห์มีเทนซึ่งเป็นวัตถุดิบพื้นฐานในการผลิตไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ อะเซทิลีน เมทานอล เมทานอล คลอโรฟอร์ม
แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติ: น้ำมัน
น้ำมันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนแนฟเทนิก พาราฟินิก และอะโรมาติกเป็นหลัก องค์ประกอบของน้ำมันประกอบด้วยสารแอสฟัลต์เรซิน โมโนและไดซัลไฟด์ เมอร์แคปแทน ไทโอฟีน ไทโอเพน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ พิเพอริดีน ไพริดีน และสารที่คล้ายคลึงกัน รวมถึงสารอื่น ๆ จากผลิตภัณฑ์ที่ใช้วิธีการสังเคราะห์ปิโตรเคมี ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันมากกว่า 3,000 รายการ รวมถึง เอทิลีน, เบนซิน, โพรพิลีน, ไดคลอโรอีเทน, ไวนิลคลอไรด์, สไตรีน, เอทานอล, ไอโซโพรพานอล, บิวทิลีน, พลาสติกชนิดต่างๆ, เส้นใยเคมี, สีย้อม, ผงซักฟอก, ยารักษาโรค, วัตถุระเบิด ฯลฯ
พีทเป็นหินตะกอนที่มีต้นกำเนิดจากพืช สารนี้ใช้เป็นเชื้อเพลิง (สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นหลัก) วัตถุดิบเคมี (สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายชนิด) ขยะน้ำยาฆ่าเชื้อในฟาร์ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฟาร์มสัตว์ปีก และส่วนประกอบของปุ๋ยสำหรับทำสวนและการเพาะปลูกในไร่
แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติ: ไซเลมหรือไม้
ไซเลมเป็นเนื้อเยื่อของพืชชั้นสูง ซึ่งน้ำและสารอาหารที่ละลายจะไหลผ่านระบบเหง้าไปยังใบ รวมถึงอวัยวะอื่นๆ ของพืช ประกอบด้วยเซลล์ที่มีเปลือกแข็งซึ่งมีระบบการนำหลอดเลือด ไม้ประกอบด้วยสารเพคตินและสารประกอบแร่ธาตุในปริมาณที่แตกต่างกัน (ส่วนใหญ่เป็นเกลือแคลเซียม) ไขมัน และน้ำมันหอมระเหย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของไม้ ไม้ใช้เป็นเชื้อเพลิง สามารถสังเคราะห์เมทิลแอลกอฮอล์ กรดอะซิเตต เซลลูโลส และสารอื่นๆ ได้ ไม้บางชนิดใช้ในการผลิตสีย้อม (ไม้จันทน์ ไม้ซุง) แทนนิน (โอ๊ค) เรซินและยาหม่อง (ซีดาร์ สน สปรูซ) อัลคาลอยด์ (พืชในตระกูลราตรี ดอกป๊อปปี้ รานันคูเลเซีย และตระกูลอัมเบลเซียม) อัลคาลอยด์บางชนิดใช้เป็นยา (ไคติน คาเฟอีน) ยากำจัดวัชพืช (อะนาบาซีน) ยาฆ่าแมลง (นิโคติน)
แหล่งไฮโดรคาร์บอนตามธรรมชาติ | ลักษณะสำคัญของมัน |
น้ำมัน | ส่วนผสมหลายองค์ประกอบประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก ไฮโดรคาร์บอนส่วนใหญ่ประกอบด้วยอัลเคน ไซโคลอัลเคน และอารีนส์ |
ก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง | ส่วนผสมที่ประกอบด้วยอัลเคนเกือบทั้งหมดซึ่งมีสายโซ่คาร์บอนยาว 1 ถึง 6 อะตอมของคาร์บอน ก่อตัวเป็นผลพลอยได้ในระหว่างการผลิตน้ำมัน จึงเป็นที่มาของชื่อ มีแนวโน้มที่จะมีแนวโน้ม: ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลของอัลเคนลดลง เปอร์เซ็นต์ของก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้องก็จะยิ่งสูงขึ้น |
ก๊าซธรรมชาติ | ส่วนผสมที่ประกอบด้วยอัลเคนน้ำหนักโมเลกุลต่ำเป็นส่วนใหญ่ ส่วนประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติคือมีเทน เปอร์เซ็นต์ของมันขึ้นอยู่กับแหล่งก๊าซสามารถอยู่ระหว่าง 75 ถึง 99% อันดับที่สองที่มีความเข้มข้นโดยมีระยะขอบมากคืออีเทน โพรเพนมีน้อยกว่านั้นเป็นต้น ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างก๊าซธรรมชาติและก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้องคือ สัดส่วนของโพรเพนและไอโซเมอร์บิวเทนในก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้องนั้นสูงกว่ามาก |
ถ่านหิน | ส่วนผสมหลายองค์ประกอบของสารประกอบต่างๆ ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์ ถ่านหินยังมีสารอนินทรีย์จำนวนมากซึ่งมีสัดส่วนสูงกว่าในน้ำมันอย่างมาก |
การกลั่นน้ำมัน
น้ำมันเป็นส่วนผสมหลายองค์ประกอบของสารต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรคาร์บอน ส่วนประกอบเหล่านี้แตกต่างกันในเรื่องจุดเดือด ในเรื่องนี้หากคุณให้ความร้อนน้ำมันส่วนประกอบที่เดือดง่ายที่สุดจะระเหยออกไปก่อนจากนั้นจึงประกอบกับจุดเดือดที่สูงกว่าเป็นต้น ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์นี้ การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น ซึ่งประกอบด้วย การกลั่น (การแก้ไข) น้ำมัน. กระบวนการนี้เรียกว่ากระบวนการปฐมภูมิเนื่องจากสันนิษฐานว่าในระหว่างที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารเกิดขึ้นและน้ำมันจะถูกแบ่งออกเป็นเศษส่วนที่มีจุดเดือดต่างกันเท่านั้น ด้านล่างนี้เป็นแผนผังของคอลัมน์การกลั่นพร้อมคำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับกระบวนการกลั่น:
ก่อนกระบวนการแก้ไข น้ำมันจะถูกเตรียมด้วยวิธีพิเศษ กล่าวคือ จะถูกกำจัดออกจากน้ำที่ไม่บริสุทธิ์โดยมีเกลือละลายอยู่ในนั้น และจากสิ่งเจือปนเชิงกลที่เป็นของแข็ง น้ำมันที่เตรียมด้วยวิธีนี้จะเข้าสู่เตาหลอมแบบท่อซึ่งจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง (320-350 o C) หลังจากให้ความร้อนในเตาเผาแบบท่อ น้ำมันที่มีอุณหภูมิสูงจะเข้าสู่ส่วนล่างของคอลัมน์การกลั่น โดยที่เศษส่วนแต่ละส่วนจะระเหยออกไป และไอระเหยของพวกมันจะลอยขึ้นไปบนคอลัมน์การกลั่น ยิ่งส่วนของคอลัมน์การกลั่นสูง อุณหภูมิก็จะยิ่งต่ำลง ดังนั้นเศษส่วนต่อไปนี้จึงถูกเลือกที่ความสูงต่างกัน:
1) ก๊าซแก้ไข (เลือกจากด้านบนสุดของคอลัมน์ดังนั้นจุดเดือดจึงไม่เกิน 40 o C)
2) เศษน้ำมันเบนซิน (จุดเดือดจาก 35 ถึง 200 o C)
3) เศษส่วนแนฟทา (จุดเดือดจาก 150 ถึง 250 o C)
4) เศษส่วนน้ำมันก๊าด (จุดเดือดจาก 190 ถึง 300 o C)
5) เศษส่วนดีเซล (จุดเดือดจาก 200 ถึง 300 o C)
6) น้ำมันเชื้อเพลิง (จุดเดือดมากกว่า 350 o C)
ควรสังเกตว่าเศษส่วนตรงกลางที่ปล่อยออกมาระหว่างการแก้ไขน้ำมันไม่เป็นไปตามมาตรฐานด้านคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิง นอกจากนี้จากการกลั่นน้ำมันทำให้เกิดน้ำมันเชื้อเพลิงจำนวนมากซึ่งห่างไกลจากผลิตภัณฑ์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ในเรื่องนี้ หลังจากการกลั่นน้ำมันเบื้องต้น ภารกิจคือการเพิ่มผลผลิตของเศษส่วนที่มีราคาแพงกว่าโดยเฉพาะน้ำมันเบนซินและปรับปรุงคุณภาพของเศษส่วนเหล่านี้ ปัญหาเหล่านี้แก้ไขได้โดยใช้กระบวนการต่างๆ การกลั่นน้ำมัน ตัวอย่างเช่นเช่น แคร็กและการปฏิรูป .
ควรสังเกตว่าจำนวนกระบวนการที่ใช้ในการรีไซเคิลน้ำมันนั้นมีมากกว่ามากและเรากำลังพูดถึงเพียงบางกระบวนการหลักเท่านั้น ตอนนี้เรามาดูกันว่าความหมายของกระบวนการเหล่านี้คืออะไร
การแคร็ก (ความร้อนหรือตัวเร่งปฏิกิริยา)
กระบวนการนี้ออกแบบมาเพื่อเพิ่มผลผลิตของเศษน้ำมันเบนซิน เพื่อจุดประสงค์นี้ เศษส่วนหนัก เช่น น้ำมันเชื้อเพลิง จะถูกให้ความร้อนสูง ซึ่งส่วนใหญ่มักมีตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ด้วย จากผลนี้ โมเลกุลสายโซ่ยาวที่ประกอบเป็นเศษส่วนหนักจะถูกฉีกขาด และเกิดไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า ในความเป็นจริง สิ่งนี้นำไปสู่ผลผลิตเพิ่มเติมของเศษส่วนน้ำมันเบนซินซึ่งมีค่ามากกว่าน้ำมันเชื้อเพลิงดั้งเดิม สาระสำคัญทางเคมีของกระบวนการนี้สะท้อนให้เห็นได้จากสมการ:
การปฏิรูป
กระบวนการนี้ทำให้งานปรับปรุงคุณภาพของส่วนของน้ำมันเบนซินบรรลุผลสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มความต้านทานการน็อค (เลขออกเทน) เป็นลักษณะของน้ำมันเบนซินที่ระบุไว้ที่ปั๊มน้ำมัน (น้ำมันเบนซิน 92, 95, 98 เป็นต้น)
อันเป็นผลมาจากกระบวนการปฏิรูป สัดส่วนของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนในส่วนของน้ำมันเบนซินเพิ่มขึ้น ซึ่งในบรรดาไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ มีจำนวนออกเทนสูงที่สุดตัวหนึ่ง การเพิ่มสัดส่วนของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนนี้เกิดขึ้นได้ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาดีไฮโดรไซไลเซชันที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการปฏิรูป เช่น ถ้าความร้อนแรงพอ n-เฮกเซนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมจะกลายเป็นเบนซีนและ n-heptane ในลักษณะเดียวกัน - เป็นโทลูอีน:
การแปรรูปถ่านหิน
วิธีการหลักในการแปรรูปถ่านหินคือ โค้ก . โค้กของถ่านหินเป็นกระบวนการที่ให้ความร้อนถ่านหินโดยไม่ต้องเข้าถึงอากาศ ในเวลาเดียวกันจากความร้อนดังกล่าวผลิตภัณฑ์หลักสี่รายการจึงถูกแยกออกจากถ่านหิน:
1) โค้ก
สารที่เป็นของแข็งที่เกือบจะเป็นคาร์บอนบริสุทธิ์
2) น้ำมันดิน
ประกอบด้วยสารประกอบอะโรมาติกส่วนใหญ่จำนวนมาก เช่น เบนซิน, สารคล้ายคลึง, ฟีนอล, อะโรมาติกแอลกอฮอล์, แนฟทาลีน, คล้ายคลึงกันของแนฟทาลีน ฯลฯ
3) น้ำแอมโมเนีย
แม้จะมีชื่อ แต่เศษส่วนนี้นอกจากแอมโมเนียและน้ำแล้ว ยังมีฟีนอล ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และสารประกอบอื่นๆ อีกด้วย
4) แก๊สโค้ก
ส่วนประกอบหลักของก๊าซเตาอบโค้ก ได้แก่ ไฮโดรเจน มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน เอทิลีน ฯลฯ
ไฮโดรคาร์บอนมีความสำคัญทางเศรษฐกิจอย่างมาก เนื่องจากทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบประเภทที่สำคัญที่สุดสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เกือบทั้งหมดของอุตสาหกรรมสังเคราะห์สารอินทรีย์สมัยใหม่ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ด้านพลังงาน ดูเหมือนว่าพวกมันจะสะสมความร้อนและพลังงานจากแสงอาทิตย์ ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาเมื่อถูกเผา พีท ถ่านหิน หินน้ำมัน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติและก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้องประกอบด้วยคาร์บอน ซึ่งรวมกับออกซิเจนในระหว่างการเผาไหม้จะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน
ถ่านหิน | พีท | น้ำมัน | ก๊าซธรรมชาติ |
แข็ง | แข็ง | ของเหลว | แก๊ส |
ไม่มีกลิ่น | ไม่มีกลิ่น | กลิ่นฉุน | ไม่มีกลิ่น |
องค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกัน | องค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกัน | ส่วนผสมของสาร | ส่วนผสมของสาร |
หินสีเข้มที่มีสารไวไฟปริมาณมากเกิดจากการฝังพืชพรรณนานาชนิดในชั้นตะกอน | การสะสมของพืชพรรณกึ่งเน่าสะสมที่ก้นหนองน้ำและทะเลสาบรก | ของเหลวมันไวไฟตามธรรมชาติซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนของเหลวและก๊าซ | เป็นส่วนผสมของก๊าซที่เกิดขึ้นในบาดาลของโลกระหว่างการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของสารอินทรีย์ ก๊าซอยู่ในกลุ่มหินตะกอน |
ค่าความร้อน - จำนวนแคลอรี่ที่ปล่อยออกมาเมื่อเผาผลาญเชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม | |||
7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
ถ่านหิน.
ถ่านหินเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพในการผลิตพลังงานและผลิตภัณฑ์เคมีหลายชนิดมาโดยตลอด
ผู้บริโภคถ่านหินรายใหญ่รายแรกนับตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 คือการขนส่ง จากนั้นถ่านหินก็เริ่มถูกนำมาใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้า โค้กโลหะ การผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ โดยผ่านกระบวนการทางเคมี วัสดุโครงสร้างคาร์บอน-กราไฟต์ พลาสติก ขี้ผึ้งหิน สังเคราะห์ เชื้อเพลิงแคลอรี่สูงของเหลวและก๊าซ กรดไนตรัสสูงสำหรับการผลิตปุ๋ย
ถ่านหินเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารประกอบโมเลกุลสูง ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบต่อไปนี้: C, H, N, O, S ถ่านหินก็เหมือนกับน้ำมันที่ประกอบด้วยสารอินทรีย์หลายชนิด เช่นเดียวกับสารอนินทรีย์ เช่น น้ำ , แอมโมเนีย, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และแน่นอน คาร์บอนเอง - ถ่านหิน
การแปรรูปถ่านหินเกิดขึ้นในสามทิศทางหลัก: ถ่านโค้ก ไฮโดรจิเนชัน และการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ หนึ่งในวิธีการหลักในการแปรรูปถ่านหินคือ โค้ก– การเผาโดยไม่ให้อากาศเข้าในเตาอบโค้กที่อุณหภูมิ 1,000–1200°C ที่อุณหภูมินี้ เมื่อไม่มีออกซิเจน ถ่านหินจะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อน ส่งผลให้เกิดโค้กและผลิตภัณฑ์ระเหยได้:
1. ก๊าซเตาอบโค้ก (ไฮโดรเจน มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนผสมของแอมโมเนีย ไนโตรเจน และก๊าซอื่น ๆ)
2. น้ำมันถ่านหิน (สารอินทรีย์หลายร้อยชนิด รวมถึงเบนซินและสารที่คล้ายคลึงกัน ฟีนอลและอะโรมาติกแอลกอฮอล์ แนฟทาลีน และสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกต่างๆ)
3. น้ำมันดินหรือแอมโมเนีย น้ำ (แอมโมเนียละลาย รวมทั้งฟีนอล ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และสารอื่นๆ)
4. โค้ก (กากโค้กที่เป็นของแข็ง คาร์บอนเกือบบริสุทธิ์)
โค้กเย็นจะถูกส่งไปยังโรงงานโลหะวิทยา
เมื่อผลิตภัณฑ์ระเหย (แก๊สเตาอบโค้ก) ถูกทำให้เย็นลง น้ำมันถ่านหินและน้ำแอมโมเนียจะควบแน่น
โดยการส่งผ่านผลิตภัณฑ์ที่ไม่ควบแน่น (แอมโมเนีย, เบนซิน, ไฮโดรเจน, มีเทน, CO 2, ไนโตรเจน, เอทิลีน ฯลฯ ) ผ่านสารละลายของกรดซัลฟิวริก แอมโมเนียมซัลเฟตจะถูกปล่อยออกมาซึ่งใช้เป็นปุ๋ยแร่ เบนซีนถูกดูดซึมเข้าสู่ตัวทำละลายและกลั่นจากสารละลาย หลังจากนั้นก๊าซเตาอบโค้กจะถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือเป็นวัตถุดิบทางเคมี น้ำมันถ่านหินได้ในปริมาณเล็กน้อย (3%) แต่เมื่อพิจารณาจากขนาดการผลิต น้ำมันถ่านหินถือเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตสารอินทรีย์หลายชนิด หากคุณนำผลิตภัณฑ์ที่เดือดที่อุณหภูมิ 350°C ออกจากเรซิน สิ่งที่เหลืออยู่คือมวลของแข็ง - พิทช์ มันถูกใช้ในการทำวาร์นิช
การเติมไฮโดรเจนของถ่านหินจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 400–600°C ภายใต้ความดันไฮโดรเจนสูงถึง 25 MPa โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา สิ่งนี้ทำให้เกิดส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนเหลวซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ได้ การผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากถ่านหิน เชื้อเพลิงสังเคราะห์เหลวคือน้ำมันเบนซินออกเทนสูง ดีเซล และเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำ เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงเหลวจากถ่านหิน จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณไฮโดรเจนผ่านการเติมไฮโดรเจน การเติมไฮโดรเจนดำเนินการโดยใช้การหมุนเวียนหลายครั้งซึ่งช่วยให้คุณแปลงมวลอินทรีย์ทั้งหมดของถ่านหินให้เป็นของเหลวและก๊าซ ข้อดีของวิธีนี้คือสามารถเติมไฮโดรเจนให้กับถ่านหินสีน้ำตาลเกรดต่ำได้
การเปลี่ยนสภาพเป็นแก๊สถ่านหินจะทำให้สามารถใช้ถ่านหินสีน้ำตาลและถ่านหินแข็งคุณภาพต่ำในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้ โดยไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วยสารประกอบกำมะถัน นี่เป็นวิธีเดียวในการผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์เข้มข้น (คาร์บอนมอนอกไซด์) CO การเผาไหม้ถ่านหินที่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดคาร์บอน (II) มอนอกไซด์ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (นิกเกิลโคบอลต์) ที่ความดันปกติหรือเพิ่มขึ้นทำให้น้ำมันเบนซินที่มีไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวสามารถรับได้จากไฮโดรเจนและ CO:
nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O
หากดำเนินการกลั่นถ่านหินแบบแห้งที่อุณหภูมิ 500–550°C จะได้น้ำมันดินซึ่งใช้ร่วมกับน้ำมันดินที่ใช้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างเป็นวัสดุยึดเกาะในการผลิตหลังคาและสารเคลือบกันซึม (สักหลาดหลังคาสักหลาดหลังคา ฯลฯ)
ในธรรมชาติพบถ่านหินแข็งในภูมิภาคต่อไปนี้: ภูมิภาคมอสโก, ลุ่มน้ำ Yakutsk ใต้, Kuzbass, Donbass, ลุ่มน้ำ Pechora, ลุ่มน้ำ Tunguska, ลุ่มน้ำ Lena
ก๊าซธรรมชาติ
ก๊าซธรรมชาติเป็นส่วนผสมของก๊าซซึ่งมีส่วนประกอบหลักคือมีเทน CH 4 (จาก 75 ถึง 98% ขึ้นอยู่กับสนาม) ส่วนที่เหลือคืออีเทน โพรเพน บิวเทน และสิ่งสกปรกเล็กน้อย - ไนโตรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV ) ไฮโดรเจนซัลไฟด์และไอระเหยของน้ำ และเกือบทุกครั้งก็คือไฮโดรเจนซัลไฟด์และสารประกอบปิโตรเลียมอินทรีย์ - เมอร์แคปแทน พวกมันเองที่ทำให้แก๊สมีกลิ่นอันไม่พึงประสงค์และเมื่อถูกเผาจะนำไปสู่การก่อตัวของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เป็นพิษ SO 2 .
โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนสูงเท่าใด ก็จะพบได้ในก๊าซธรรมชาติน้อยลงเท่านั้น องค์ประกอบของก๊าซธรรมชาติจากแหล่งต่างๆไม่เหมือนกัน องค์ประกอบเฉลี่ยเป็นเปอร์เซ็นต์โดยปริมาตรมีดังนี้:
ช 4 | ค 2 ชม. 6 | ค 3 ชั่วโมง 8 | ค 4 ชม. 10 | N 2 และก๊าซอื่นๆ |
75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
มีเทนเกิดขึ้นในระหว่างการหมักซากพืชและสัตว์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (โดยไม่สามารถเข้าถึงอากาศ) ดังนั้นจึงก่อตัวขึ้นในตะกอนด้านล่างและเรียกว่าก๊าซ "หนองน้ำ"
การสะสมของมีเทนในรูปแบบผลึกไฮเดรตที่เรียกว่า มีเทนไฮเดรตค้นพบภายใต้ชั้นเพอร์มาฟรอสต์และที่ระดับความลึกมากในมหาสมุทร ที่อุณหภูมิต่ำ (-800°C) และความดันสูง โมเลกุลมีเทนจะอยู่ในช่องว่างของโครงผลึกน้ำแข็ง ในช่องว่างน้ำแข็งที่มีเทนไฮเดรตหนึ่งลูกบาศก์เมตร ก๊าซ 164 ลูกบาศก์เมตรจะถูก "บรรจุกระป๋อง"
ก้อนมีเทนไฮเดรตดูเหมือนน้ำแข็งสกปรก แต่ในอากาศพวกมันจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีเหลืองน้ำเงิน มีการประเมินว่าดาวเคราะห์กักเก็บคาร์บอนไว้ระหว่าง 10,000 ถึง 15,000 กิกะตันในรูปของมีเทนไฮเดรต ("กิกะ" เท่ากับ 1 พันล้าน) ปริมาณดังกล่าวมากกว่าปริมาณสำรองก๊าซธรรมชาติที่ทราบในปัจจุบันหลายเท่า
ก๊าซธรรมชาติเป็นทรัพยากรธรรมชาติหมุนเวียนเนื่องจากมีการสังเคราะห์ในธรรมชาติอย่างต่อเนื่อง เรียกอีกอย่างว่า "ก๊าซชีวภาพ" ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์ด้านสิ่งแวดล้อมจำนวนมากในทุกวันนี้จึงเชื่อมโยงแนวโน้มการดำรงอยู่อันรุ่งเรืองของมนุษยชาติกับการใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงทางเลือก
ก๊าซธรรมชาติในฐานะเชื้อเพลิงมีข้อได้เปรียบเหนือกว่าเชื้อเพลิงแข็งและเชื้อเพลิงเหลว ความร้อนจากการเผาไหม้จะสูงกว่ามากเมื่อเผาแล้วจะไม่ทิ้งขี้เถ้าและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะสะอาดกว่ามากในแง่ของสิ่งแวดล้อม ดังนั้นประมาณ 90% ของปริมาณก๊าซธรรมชาติที่สกัดได้ทั้งหมดจึงถูกเผาเป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงต้มน้ำ ในกระบวนการทางความร้อนในสถานประกอบการอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน ก๊าซธรรมชาติประมาณ 10% ถูกใช้เป็นวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับอุตสาหกรรมเคมี: สำหรับการผลิตไฮโดรเจน อะเซทิลีน เขม่า พลาสติกชนิดต่างๆ และยารักษาโรค มีเทน อีเทน โพรเพน และบิวเทน แยกออกจากก๊าซธรรมชาติ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากมีเทนมีความสำคัญทางอุตสาหกรรมอย่างมาก มีเทนใช้สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายชนิด - ก๊าซสังเคราะห์และการสังเคราะห์แอลกอฮอล์เพิ่มเติม ตัวทำละลาย (คาร์บอนเตตระคลอไรด์, เมทิลีนคลอไรด์ ฯลฯ ); ฟอร์มาลดีไฮด์; อะเซทิลีนและเขม่า
ก๊าซธรรมชาติก่อให้เกิดแหล่งสะสมที่เป็นอิสระ แหล่งสะสมหลักของก๊าซธรรมชาติที่ติดไฟได้ตั้งอยู่ในไซบีเรียทางเหนือและตะวันตก, แอ่งโวลก้า-อูราล, คอเคซัสเหนือ (Stavropol), สาธารณรัฐโคมิ, ภูมิภาคแอสตราคานและทะเลเรนท์