تعريف الغاز الطبيعى و المخاطر المتعلقة به ومكوناتة

الغاز الطبيعي - تعريفه و المخاطر المتعلقة به
What is Natural Gas 

ما هو الغاز الطبيعي؟

·                     الغاز الطبيعي هو أحد أشكال الطاقة الآمنة ذات الأداء العالي

·                     هو غاز بلا لون و هو أخف من الهواء

·                     معظم مكوناته من غاز الميثان الذي يشكل 95% من مكوناته. النسبة المتبقية 5% تحتوي علي غازات أخري مثل الإيثان و النيتروجين و البروبان و هيدروكربونات ثقيلة بالإضافة لعوالق مثل الماء و السلفر.

من أين يأتي الغاز الطبيعي؟

·                     يوجد الغاز الطبيعي تحت طبقات القشرة الأرضية – تحت مستوى المياه العميقة في حالتنا- حيث يتجمع عبر ملايين السنين نتيجة لتراكم المواد العضوية مثل النباتات و الحيوانات .

·                     و بئر الغاز الطبيعي عبارة عن فتحة يتم حفرها في الصخور عبر طبقات القشرة الأرضية و من خلالها يتدفق الغاز الطبيعي المخزون تحت ضغط إلي أعلي حيث يتم تجميعه .

·                     ثم يتم تكرير الغاز لإزالة العوالق بالغاز مثل المياه و الهيدروجين و غيرهم .

·                     و بعد تنقيته يتم شحنه من خلال خط المواسير إلي شركات التوزيع .

حقائق عن الغاز الطبيعي

·                     الغاز الطبيعي أخف من الهواء . فهو يتطاير سريعا في الأماكن جيدة التهوية إلا إذا تجمع في المناطق المغلقة و الجيوب.

·                     الغاز الطبيعي مع الهواء يمكن أن يشتعل من الشرر أو من مفاتيح الكهرباء أو أي مصادر للهب المكشوف مثل أعواد الثقاب, الولاعات, لمبة القطع و التسخين. قد يحدث بسبب ذلك حريق أو انفجار.

·                     الغاز الطبيعي غير سام. و لكن التعرض لنسبة عالية من الغاز يمكن أن تؤدي ألي غثيان و فقدان الوعي لأنه يحل محل الأوكسجين اللازم للتنفس.

·                     الغاز الطبيعي ليس له رائحة. الغاز الخام - و هو الغاز المعني في مشروعنا- ليس له رائحة و لذلك تقوم شركات التوزيع بإضافة رائحة نفاذة وذلك للتعرف عليه بالشم في حالة حدوث أي تسرب.

المخاطر الصحية للغاز الطبيعي

· في حالة تعرض العين أو الجلد له. لا يعتقد أنه يمكن أن يسبب حساسية للجلد.
· في حالة استنشاق الغاز. يسبب الاختناق, حيث أن وجوده بتركيز عال يؤثر علي نسبة الأوكسجين المتاحة للتنفس.
· الأعراض المصاحبة لاستنشاق الغاز. الدوخة و الغثيان, الاضطراب, الرؤية المتقطعة, القيء, فقدان الوعي, الوفاة.

مخاطر الحريق و الانفجار

· غاز سريع الاشتعال
· باعد بين الغاز وبين أي مصادر للحرارة كالشرر و اللهب المكشوف, أو أي مصادر أخرى مثل الكهرباء الاستاتيكية, و المعدات الميكانيكية أو الكهربائية
· الغاز المتطاير يمكن أن يصل إلي مسافات يجب أن تؤخذ في الاعتبار.
· الغاز مع الهواء يشكلان مخلوط انفجاري (في الأماكن المغلقة و المكشوفة أيضا)
· حاويات الغاز المغلقة – مثل المواسير و التانكات – يمكن أن تنفجر و تتمزق إذا ما تعرضت لدرجات حرارة عالية كنتيجة للضغط المتنامي بداخلها.

التركيب الكيماوي

المكون الرئيسي للغاز الطبيعي هو الميثان (CH4), أقصر وأخف جزيء هيدروكربون. ويحتوي أيضاً على هيدروكربونات غازية أثقل مثل إيثان (C2H6), پروپان (C3H8) والبيوتان (C4H10), وكذلك غازات أخرى محتوية على الكبريت, بكميات متفاوتة, انظر أيضاً مكثف الغاز الطبيعي. الغاز الطبيعي المحتوي على هيدروكربونات غير الميثان يسمى غاز طبيعي مبتل. الغاز الطبيعي المحتوي فقط على الميثان يسمى غاز طبيعي جاف. المكوّن % الوزن
ميثان (CH4) 70-90
إيثان (C2H6) 5-15
پروپان (C3H8) و بيوتان (C4H10) < 5
CO2, N2, H2S, إلخ. الباقي
النيتروجين والهليوم, ثاني اكسيد الكربون وكميات طفيفة من كبريتيد الهيدروجين والماء وodorants يمكن تواجدهم [1]. ويمكن أن يحتوي الغاز الطبيعي أيضاً على الهليوم وهو مصدر رئيسي في السوق له.
ويتواجد الزئبق بكميات صغيرة في الغاز الطبيعي المستخرج من بعض الحقول[2]. التركيبة الدقيقة للغاز الطبيعي تتغير من حقل غاز إلى آخر.
تصنيف الغازات الطبيعيةنص مائل - مقدمة: يشكل تركيب الغاز الطبيعي العامل الرئيسي الأول المؤثر على سلوكيته عند تغيرات الضغط و درجة الحرارة، لذلك تمثل المعرفة الكاملة و الصحيحة لهذا التركيب المرحلة الأولى و الأهم في كل العمليات المرافقة للصناعة الغازية. فالغاز الطبيعي (Natural Gas) بالتعريف هو مزيج من مركبات هيدروكربونية بارافينية خفيفة (ألكانات)، يوجد في حالة غازية عند الشروط النظامية من الضغط و درجة الحرارة، و يشمل على نسبة عالية من غاز الميتان  بالإضافة إلى كميات متفاوتة من الإيتان  و البروبان  و البوتان  ومركبات هيدروكربونية أثقل  و يمكن أن يحتوي على كميات ضئيلة من غاز ثنائي أوكسيد الكربون وغاز الآزوت  و غاز كبريت الهيدروجين  ------التركيب الكيميائي النموذجي للغاز الطبيعي.
يختلف تركيب الغازات الطبيعية عن بعضها البعض اختلافاً ملحوظاً من حقل إلى آخر سواء من جهة عدد العناصر الهيدروكربونية و غير الهيدروكربونية أو من جهة تركيز العناصر الداخلة في تركيبها (كماً و نوعاً) و ذلك نتيجة لتفاوت أعماق توضع الطبقات المنتجة لها و بالتالي نتيجة لاختلاف ظروف و شروط إنتاجها. و بالنتيجة يمكن أن 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 تركيب الغازات الطبيعية تبعاً لحالتها الفيزيائية إلى ما يلي: ---. الميتان و الإيتان و الإتيلين عبارة عن غازات حقيقية في الشروط النظامية.--. البروبان ، البروبيلين ،و الأيزوبوتان، والبوتان النظامي ،و البوتلين عبارة عن أبخرة في الشروط النظامية، كما و عند ارتفاع الضغط توجد بحالة سائلة، وهي تندرج عادة في عداد الغازات الهيدروكربونية المسيلة. --. المركبات الهيدروكربونية الأثقل من البوتان، ابتداء من الأيزوبنتان  حيث  توجد بحالة سائلة في الشروط النظامية وهي تدخل في تركيب قطفات النفط الثقيلة.أما المركبات الهيدروكربونية التي تشمل جزيئتها على (18) ذرة كربون أو أكثر و الواقعة في سلسلة واحدة فتوجد بحالة صلبة في الشروط النظامية.
- أشكال تواجد الغاز الطبيعي:
يتواجد الغاز الطبيعي بعدة أشكال: 1. غازات حرة (Non-Associated Gases): و تعرف أحياناً بالغازات غير المرافقة و يطلق عليها غالباً في الصناعة الغازية اسم الغازات الطبيعية وهي عبارة 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 تركيب هذا النوع من الغازات  في حين تساهم المركبات الهيدروكربونية  بنسبة ضئيلة جداً في تركيبها، ويمكن لهذا النوع من الغازات أن تحتوي على كميات ضئيلة من غاز ثنائي أوكسيد الكربون  وغاز الآزوت  و غاز كبريت الهيدروجين ، و تقسم الغازات الحرة بدورها إلى نوعين: • جافة (Dry): و تتألف 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): و يطلق عليها أحياناً غازات القبعة الغازية وهي عبارة عن مركبات هيدروكربونية توجد على شكل غازات حرة في الشروط الابتدائية للمكمن من ضغط وحرارة و تتواجد في المكامن النفطية على شكل قبعة فوق النفط. 3- غازات منحلة (Dissolved Gases): هي عبارة عن مركبات هيدروكربونية غازية منحلة في النفط عند الشروط الابتدائية للمكمن النفطي، إذ تشكل المركبات الهيدروكربونية البارافينية (ميتان - إيتان - بروبان و مركبات أثقل) المكونات الرئيسية لهذا النوع من الغازات، و ينفصل هذا الغاز عن النفط نتيجة لانخفاض الضغط عن ضغط الإشباع عند خروج المزيج (نفط - غاز) إلى سطح الأرض، و يعتمد تركيب هذا الغاز بشكل رئيسي على: • شروط فصل الغاز من النفط. • التركيب الكيميائي للنفط المنتج.
أنواع الغازات الصناعية و التجارية: تطورت صناعة الغاز الطبيعي في منتصف القرن العشرين تطوراً ملحوظاً و سريعاً في معظم دول العالم الغنية بالمكامن الغازية، و ذلك نتيجة للأسباب و المبررات التالية: • تلبية حاجات الاستهلاك الأعظمي للنمو السكاني المتزايد. • اعتماد الصناعات البتروكيميائية و صناعة الأسمدة و محطات توليد الطاقة الكهربائية في السنوات العشرة الأخيرة على الغاز الطبيعي كمادة أولية. • تطور تقنيات تخزين و توزيع الغاز الطبيعي. • تطور عمليات المعالجة للحصول على الغازات الطبيعية المسالة (LNG) ذات القيمة الهامة اقتصادياً. و بناء على ما سبق يمكن تصنيف العناصر الداخلة في تركيب الغاز الطبيعي من وجهة النظر الصناعية و التجارية، إلى الأنواع التالية: 1. الغازات الخاملة (Inert Gas): و هي بالتعريف الغازات التي لا يمكن أن تتفاعل كيميائياً مع الوسط المحيط، ويشكل عملياً غازي الآزوت و الهليوم أحد أهم الغازات الخاملة الداخلة في تركيب الغازات الطبيعية. 2. الغازات الحامضية (Acid Gas): و أهمها غازي كبريت الهيدروجين و ثنائي أوكسيد الكربون. 3. سوائل الغاز الطبيعي (Natural Gas Liquids): وهي تلك المركبات الهيدروكربونية المنزوعة على السطح إما في الوحدات الحقلية أو في وحدات المعالجة الرئيسية و تشمل: الإيتان، البروبان، البوتان، و الغازولين الطبيعي، ويرمز لها عادة بـ (NGL). 4. الغازات الطبيعية المسالة (Liquefied Natural Gas): و هي بالتعريف المركبات الهيدروكربونية الخفيفة التي يمكن أن تتميع، حيث يشكل غاز الميتان النسبة العظمى فيها، و يرمز له عادة بـ (LNG). 5. الغازات النفطية المسالة (Liquefied Petroleum Gas): و يشكل غازي البروبان و البوتان (الموجودان بشكل منفصل أو على شكل مزيج غازي) النسبة العظمى في تركيبها، حيث تحافظ هذه الغازات على طورها السائل تحت ضغط معين في أوعية مغلقة، و يرمز له عادة بـ (LPG) أو (LP-Gas). 6. الغازولين الطبيعي (Natural Gasoline): وهو مزيج من البنتان ومركبات هيدروكربونية أثقل و التي يمكن انتزاعها من الغاز الطبيعي. 7. المتكاثفات (Condensate): و هي عبارة عن المركبات الهيدروكربونية السائلة المفصولة عن الغازات الطبيعية عند انتقال التيار الغازي من المكمن إلى وحدات الفصل السطحية و ذلك 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 بتركيب كيميائي بسيط نسبياً و بطاقة حرارية عالية. • يتطلب عمليات معالجة بسيطة جداً قبل استعماله مقارنة مع الفحم الحجري (Coal) و النفط الخام (Crude Oil). • ذات احتراق سهل وكامل نتيجة لسهولة اتحاده مع الأوكسجين. • ذات احتراق نظيف (لا يعطي عند احتراقه أي رماد) و ذلك لعدم احتواءه على شوارد معدنية
يختلف " الغاز الطبيعى المضغوط ( Compressed Natural Gas ) " عن " الغاز السائل Liquefied Petroleum Gas ) " المعروف اختصاراً بـ ( LPG ) ، و هذا الأخير يحتوى أثقل مكونات " الغاز الطبيعى " : " البروبان " و " البيوتان " اللذان يتم فصلهما من " الغاز الطبيعى " فى صورته السائلة بنسب معينة عند درجة حرارة ( - 40 درجة مئوية ) ، بينما يتم رفع ضغط " الغاز الطبيعى " إلى ضغوط عالية – حوالى 160 بار - ليصبح ما يُعرف بـ " الغاز الطبيعى " المضغوط " الذى يُعرف اختصاراً بـ ( CNG ) ، و يتميز بنقائة مقارنة بأنواع الوقود الحفرى الأخرى مثل " البنزين " و " الكيروسين ( السولار ) " ، و يستخدم أيضاً " " الغاز الطبيعى " المسال ( Liquefied Natural Gas ) كوقود للمركبات المختلفة.

معلومات و حقائق عن الغاز الطبيعي المسال

هناك طلب متزايد على الغاز الطبيعي كوقود حول العالم. وهو وقود نظيف يوجد في مناطق معينة فقط ومنطقة الشرق الأوسط إحدى هذه المناطق. ولكن أكبر المستهلكين للغاز الطبيعي - مثل أوروبا والشرق الأقصى - بعيدين جدا من مناطق الانتاج. ولذلك من المهم اقتصاديا نقل الغاز الطبيعي ومثل الهواء الذي حولنا تماما، فالغاز الطبيعي في حالته الطبيعية يحتل مساحة كبيرة.

ولكن يجب إرساله بكميات كبيرة لكي يكون مجديا اقتصاديا. ويمكن إرساله إلى الزبائن في شكله الطبيعي عبر خطوط الأنابيب ولكن مد خطوط أنابيب إلى الزبائين الذين يبعدون آلاف الكيلومترات من مواقع الإنتاج ليس بالأمر العملي أو الاقتصادي ولكن هناك طريقة أخرى. فإذا تم تبريد الغاز الطبيعي إلى 160 درجة مئوية تحت الصفر فإنه يصبح سائلا وفي شكله السائل فإن حجمه ينقص بمقدار 600 مرة مما يجعل من الممكن تحميل كميات ضخمة من الغاز في ناقلات البترول وشحنه إلى الزبائين حول العالم .
ما هو الغاز الطبيعي؟

عند تبريد الغاز الطبيعي إلى درجة حرارة 160 درجة فهرنهايت تحت الصفر في ضغط جوي فإنه يتكثف في شكل سائل يسمى الغاز الطبيعي المسال ويعرف اختصار في اللغة الإنجليزية بـ (LNG) . فمقدار واحد من هذا السائل يأخذ 600/1 من حجم الغاز الطبيعي في رأس شعلة الموقد. ويزن الغاز الطبيعي المسال أقل من واحد ونصف من حجم الماء وفي الحقيقة يبلغ 45% تقريبا.

ومن خصاص الغاز الطبيعي المسال أنه عديم الرائحة واللون ولا يسبب التآكل وغير سام. وعند تبخيره فإنه يشتعل فقط في درجات تركيز من 5% - 15% عند مزجه بالهواء والغاز الطبيعي المسال أو بخاره لا ينفجران في بيئة مفتوحة.
التركيب:

يتكون الغاز الطبيعي أساسا من غاز الميثان (90% على الأقل من ناحية نموذجية) ولكنه أيضا قد يحتوي على غازات الأيثين والبروبين وغازات ثاني أكسيد الكربون الأثل. وقد توجد أيضا كميات صغيرة من النيتروجين والأوكسجين وثاني أكسيد الكربون ومركبات الكبريت والماء في خطوط أنبيب الغاز الطبيعي ويمكن تصميم عملية لتنقية الغاز الطبيعي المسال إلى ميثان بنسبة 100% تقريبا .
كيفية تخزين الغاز الطبيعي المسال:

تحتوي صهاريج نقل الغاز الطبيعي المسال على بناء ذو جدارين مع عزل فعّال بصورة كبيرة بين الجدران تمتاز صهاريج الناقلات الضخمة بنسبة باعية منخفضة (نسبة الارتفاع إلى العرض) وتصميم اسطواني مع سقف في شكل قبة.

ودرجات الضغط للتخزين في هذه الناقلات منخفضة جدا، أقل من 5 درجات (psig) . يمكن تخزين كميات صغيرة مثل 70.000جالون وأقل في صهاريج أفقية أو رأسية ذات فراغ جوي مضغوط. وقد تكون هذه الصهاريج تحت ضغط في أي مكان أقل من 5 درجات (psig) إلى أكثر من 250 درجة (psig) .

ويجب المحافظة على برودة الغاز الطبيعي المسال (84 درجة فهرنهايت تحت الصفر على الأقل) لكي يبقى سائلا ومستقلا عن الضغط .
كيف تتم المحافظة على برودته؟

إن عملية العزل مهما كانت فعاليتها لا تستطيع بمفردها الحفاظ على درجة برودة الغاز الطبيعي المسال ويحفظ الغاز الطبيعي المسال كـ "مبرد في حالة غليان" وهو سائل بارد للغاية عند نقطة غليانه في الضغط المحفوظ فيه. والغاز الطبيعي المسال المخزن يعد نظيرا للماء المغلي غير أن برودته تزيد بـ 260 درجة مئوية فقط .

إن درجة حرارة الماء المغلي التي تعادل 100 درجة مئوية لا تتغير بالرغم من الحرارة المتزايدة بسبب تبريدها بواسطة عملية التبخير (توليد البخار). وبنفس الطريقة سيبقى غاز الطبيعي المسال في درجة حرارة ثابتة تقريبا فيما إذا تم حفظه في ضغط ثابت. وتسمى هذه الظاهرة بـ "التبريد الذاتي" وتظل درجة الحرارة ثابتة ما دام يسمح لبخار الغاز الطبيعي المسال بمغادرة غلاية الشاي (الخزان).

وإذا لم يتم سحب البخار فإن ذلك سيؤدي إلى رفع درجة الحرارة داخل الوعاء. وحتى عند درجة ضغط 100 (psig) فإن درجة حرارة الغاز الطبيعي المسال ستكون 129 درجة فهرنهايت تحت السفر تقريبا