Zemný plyn

O iných významoch výrazu Zemný plyn pozri Zemný plyn (rozlišovacia stránka).

Vrtná veža na dobývanie zemného plynu, Texas, USA.

Zemný plyn je vysokohodnotná horľavá plynná zmes vyskytujúca sa vo veľkých ložiskách v zemskej kôre (často spolu s ropou). Z chemického hľadiska je to plynná zmes najmä alkánov (najčastejšie najnižších päť alkánov, čiže metán, etán, propán, bután, pentán) s prímesou vyšších uhľovodíkov a ďalších plynov (dusík, oxid uhličitý, sulfán, vzácne plyny a pod.), v ktorej prevažuje metán (od 50 % či 75 % do 99 % objemu). [1][2][3]. V užšom zmysle pojem zemný plyn nezahŕňa vyššie uvedené neuhľovodíkové prímesi [4].

Zemný plyn je ľahší ako vzduch, nie je otravný, ale je nedýchateľný a dusivý. Je bezfarebný a bez zápachu, preto sa pri úprave odorizuje tetrahydrotiofénom, aby bol identifikovateľný.

Vlastnosti

Zemný plyn je bezfarebná zmes najjednoduchších nasýtených uhľovodíkov (alkánov), hlavne metánu (CH₄), bután (C₄H₁₀), propán (C₃H₈), kvapalné uhľovodíky (C₅H₁₂ do C₁₀H₂₂) a ďalších neuhľovodíkových plynov (ako je CO₂, H₂S, H₂) a vzácnych plynov (napr. He, ktoré zvyčajne tvoria menej ako 1%).[5]

Súčasti zemného plynu: etán, propán, bután a kvapalné uhľovodíky sa súborne označujú skratkou (NGL - natural gas liquids), sú dôležitou surovinou pre petrochemický priemysel. Tieto sú väčšinou pri spracovaní zemného plynu odstraňované, väčšinou skvapalňovaním pri rôznych kombináciách teplôt a tlakov. Skvapalnený plyn sa označuje ako (LPG - liquefied petroleum gas), obyčajne obsahuje propán a bután, skladuje sa pod tlakom.

V tabuľke sú uvedené obvyklé rozsahy hodnôt základných vlastností pre zemný plyn. Zloženie a výhrevnosť plynu výrazne závisí od jeho pôvodu (náleziska). Pre porovnanie sú v tabuľke uvedené aj hodnoty zemného plynu, distribuovaného Slovenským plynárenským priemyslom na Slovensku.

Parameter	jednotka	hodnota (obvyklý rozsah)	hodnota (na Slovensku)[6]
objemový podiel metánu (CH4)	-	50 - 98 %	97,6 %
objemový podiel ťažších uhľovodíkov (CmHn)	-	0 - 20 %	1,5 %
objemový podiel oxidu uhličitého (CO2)	-	0 - 30 %	0,1 %
objemový podiel kyslíka	-	0 - 12 %	0 %
objemový podiel dusíka	-	0 - 28 %	0,8 %
hustota	kg.m^-3	0,69 - 0,76	0,6981
teoreticky potrebné množstvo vzduchu	m^3.m^-3	8,35 - 10	-
dolná výhrevnosť zemného plynu	kJ.m^-3	16 000 - 34 300	34 250
výhrevnosť stechiometrickej zmesi so vzduchom	kJ.m^-3	3 663	-

Ďalšie vlastnosti

• Hustota v kvapalnom stave: 400 kg/m³
• Hutnosť: 0,6 %
• Výbušná koncentrácia so vzduchom: 5 až 15 % plynu vo vzduchu.

Vlastnosti pri spaľovaní

• Zápalná teplota: 650 °C až 750 °C samovznietenie.
• Oktánové číslo pri použití v spaľovacích motoroch: 120 – 130
• Spaľovacia rýchlosť: 30 až 50 cm.s^-1. Pri explózii vzrastá na 2000 m.s^-1

Vďaka tomu, že obsahuje predovšetkým metán, má v porovnaní s ostatnými fosílnymi palivami pri spaľovaní najmenší podiel CO₂ na jednotku uvoľnenej energie. Ako plynné palivo má všeobecnú schopnosť dobre vytvárať zápalnú zmes, spaľovanie preto prebieha s vysokým využitím kyslíka aj paliva. Spaľovanie je čisté a bezzápachové. Je preto považovaný za ekologické palivo napriek tomu, že v atmosfére taktiež prispieva k spôsobovaniu skleníkového efektu.

Ťažba zemného plynu

Mapa objemu ťažby zemného plynu v metroch kubických za rok.

Zemný plyn sa nachádza v podzemných náleziskách buď samostatne, alebo spoločne s ropou a vodou. V ložisku sa nachádza v jeho vrchnej časti kde tvorí tzv. plynovú čapicu. Ložiská zemného plynu sú rozložené nerovnomerne. Medzi najväčších producentov patria USA, Rusko (Jamalský polostrov) a Kanada. Na mape sú farebne vyznačené štáty podľa ročnej produkcie zemného plynu v metroch kubických.

Zemný plyn ťažený z ložísk v bridličnatých usadených horninách sa označuje ako bridlicový plyn[7].

Horná výhrevnosť podľa pôvodu

Nasledujúca tabuľka uvádza prehľad hornej výhrevnosti zemného plynu z vybraných lokalít. Hodnoty sú zoradené podľa výhrevnosti.

pôvod plynu	Výhrevnosť (kJ/m^3)
Alžírsko	42 000
Indonézia	40 600
Nórsko	39 877
Spojené kráľovstvo	39 710
USA	38 416
Rusko	38 231
Kanada	38 200
Saudská Arábia	38 000
Uzbekistan	37 889
Holandsko	33 320

Využitie

Autobus MHD Mercedes Citaro s pohonom na stlačený zemný plyn (CNG)

Zemný plyn sa používa ako palivo na vykurovanie, vo forme stlačeného zemného plynu (CNG) ako palivo pre motory vozidiel, ako zdroj vodíka pri výrobe dusíkatých hnojív a tiež ako vstupná surovina pri výrobe elektrickej energie (napr. TE Vojany).

Literatúra

• FÍK, Josef. Zemní plyn: tabulky, diagramy, rovnice, výpočty, výpočtové pravítko. Praha : Agentura ČSTZ, 2006. ISBN 80-86028-22-4

Referencie

1. zemní plyn. In: Technický slovník naučný 8 T – Ž. Praha : Encyklopedický dům, 200x. ISBN 80-7335-080-7. s. 542.
2. zemný plyn. In: Pyramída
3. Erdgas. In: KARCHER, Ruth, ed. Lexikon der Chemie. Heidelberg ; Berlin : Spektrum, Akad. Verl., [2003]. ISBN 3-8274-1148-3.
4. BAHADORI, Alireza; NWAOHA; CLARK, Malcolm William. Dictionary of Oil, Gas, and Petrochemical Processing. [s.l.] : CRC Press, 2013. 478 s. ISBN 978-1-4665-8826-4. S. 280.
5. Rojkovič, I., Lintnerová, O., Uhlík, P., Kraus, I., 2006, Nerastné suroviny. Univerzita Komenského, Bratislava, 179 s.
6. Hodnoty vážených priemerov kvalitatívnych parametrov zemného plynu, ktorý na území Slovenska distribuuje spoločnosť SPP - distribúcia, a. s. Bratislava [online]. spp.sk, [cit. 2010-04-29]. Dostupné online. Archivované 2010-03-26 z originálu.
7. Natural gas, Schlumberger Oilfield Glossary [online]. glossary.oilfield.slb.com, 2014, [cit. 2014-04-11]. Dostupné online. (po anglicky)

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Zemný plyn

Externé odkazy

Chemický portál Portál vied o Zemi

• 90 rokov ťažby ropy a zemného plynu na Slovensku (slovensky)