Часть 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ История использования натурального газа людьми, если не врут историки, насчитывает более 2000 лет. Уже в то древнее время китайцы разрабатывали газовое месторождение, используя вместо труб стволы бамбука. Определили сей факт историки благодаря найденному рисунку. Как они определили, что на нем нарисована именно добыча натурального газа, а не воды, к примеру, сказать трудно. Но мне, как человеку, работающему в этой индустрии, наверняка льстит мысль, что корни его профессии уходит столь далеко вглубь веков. Что интересно, газовая индустрия в Китае с тех пор не стояла на месте, порой рождая еще более странные способы транспортировки газа - например, китайские крестьяне доставляли газ к себе домой в этаких газовых шариках-баллонах… Разумеется, с природным газом в древние времена были знакомы не только китайцы. В разных местах нашей планеты рядом со свободными, горящими выходами газа на поверхность нередко строили храмы, поклонялись пламени и, само собой, использовали горящий газ для нехитрых нужд – для тепла, света, выпаривания соли и так далее. Ещё одна интересная историческая информация, такой же степени правдоподобности, – хочешь верь, а хочешь не верь, относится к первому опыту транспортировки газа морем, и уж совершенно точно повествует об опасностях этой транспортировки. Ну, а ещё, возможно, относится к происхождению одного слова, столь любимого англо-саксами. Согласно этой истории, первая, хотя и невольная транспортировка газа морем началась уже в 16-17 веке. Дело в том, что в то время с удобрениями было туго. Точнее сказать, удобрений в нынешнем понимании слова ещё не существовало. Однако существовал навоз — удобрение всех времён и народов. Проблема состояла в том, что в некоторых местах его было мало (ну не было столько коров и людей для достаточного производства столь нужного и полезного для почвы продукта), а растить всякие злаки и овощи все равно хотелось. Выход не заставил себя долго ждать, и из мест, богатых навозом, данную субстанцию повезли в места, навозом бедные… И частенько везли морем — в сухом виде, ибо в таком виде он намного легче. Однако, порой, по неопытности грузили его в нижние, довольно сырые твиндеки. А что делается с сухим навозом, при его соприкосновении с водой? Навоз начинает процесс ферментации, то есть начинает бурлить и бродить. И при этом процессе он активно начинает выделять газ. Именно этот газ и назвали позже (а, может, и тогда) – натуральным или природным. Натуральнее, действительно придумать трудно. И вот, когда газ скапливался в достаточном количестве, одного матроса с лампой вполне хватало, чтобы судно уже никогда больше не вернулось в порт. Оно взрывалось и исчезало в пучине, добавляя печали к истории мореплавания. Впрочем, причину, в конечном итоге, все же нашли, и сразу же придумали способ, как с ней бороться – просто грузить тюки с навозом повыше, чтобы вода и сырость до них не добирались. И с тех пор на тюках с сухим навозом стали ставить клеймо: Ship High In Transit Если прочитать первые буквы клейма по вертикали, то станет вполне очевидно, что этот термин и мореплавание связаны давно и тесно, базируется на убедительной исторической основе. Но, опять таки, насколько верить этой истории, остаётся личным делом каждого. А теперь факты, которые реально подтверждены доказательствами. Точно известно, что в 1802 году в Женеве впервые в истории улицы стали освещаться горелками с натуральным газом. Начиная с этого, тоже довольно далёкого времени, потребление и использование натурального газа на благо человека постоянно растёт и совершенствуется, но сейчас газ используют уже не столь расточительно — в основном для производства энергии, тепла и удобрений. Кстати, использовать натуральный газ как топливо для машин начали гораздо раньше, чем многие думают. Это сейчас с первого взгляда и не разобрать, какое топливо использует автомобиль, то первые эксперименты были заметны и невооруженным глазом. Первый газ, который был сжижен — аммиак (NH3). Добился этого Майкл Фарадей в 1823 году. Будучи ещё скромным лаборантом и проводя какой-то опыт по заданию руководителя, Хампри Деви, Фарадей заметил зеленоватые капельки на стенках пробирки. Друг руководителя лаборатории, маститый учёный – доктор Пари, которому Фарадей показал эти капли, попенял молодому лаборанту, укорив: «Пробирки, молодой человек, надо мыть тщательнее!». Ну, не считали юного Майкла джентльменом в той лаборатории, церемоний с ним не разводили. Фарадей оскорбился, помыл пробирки ещё раз — и получил ещё раз тот же результат. Возможно, что и еще пару раз перемыл – для научной тщательности. После чего стал исследовать полученный эффект и заслуженно получил лавры первооткрывателя процесса. Первому, кому он сообщил об открытии, при этом очень нагло и самодовольно улыбаясь, был тот самый доктор Пари. Впрочем, на полвека вот этим все и ограничилось – ничего, кроме академического интереса. И аммиак не был в те времена чем-то востребованным, да и сжижение газа по методу Фарадея не было тем, что подразумевается под сжижением сейчас – сжижение при помощи охлаждения. В 1877 году Луи Поль Кайете – французский физик и швейцарский физик Рауль Пикте, работая абсолютно независимо друг от друга, добились сжижения кислорода, причем методы у обоих были абсолютно разными. Пикте использовал сжатие кислорода до 320 бар и одновременное его охлаждение до -140 градусов. Кайете пошел другим путем, использовал эффект Джоуля-Томпсона – сжатие кислорода до большого давления с одновременным охлаждением, а потом быстрое его расширение. Газ при этом охлаждается еще глубже, и Кайете сумел получить капли жидкого кислорода. Оба этих способа, пусть и с изменениями, обусловленными развитием техники, используется для сжижения газов и в настоящее время. В 1883 году российские ученые (поляки по национальности, родившиеся в Гродно) Зигмунд Врублевский и Кароль Ольшевский, используя кипение этилена под низким давлением, добились достижения температуры в -150 градусов. При такой температуре Врублевски смог добиться сжижения таких газов как метан, азот и кислород. Им же впервые была создана установка для производства количеств сжиженного газа, значимых для проведения дальнейших экспериментов. Водород сжижил в 1898 году Джеймс Дьюар, а в 1899 году он получил водород и в твердом состоянии. Он же, кстати, изобрел и так называемый сосуд Дьюара, до сих пор используемый при хранение криогенных жидкостей. Сосуд представляет собой термос с вакуумом между стенками сосуда. Вакуумная колба оказалась настолько эффективна для теплоизоляции, что позволила сохранять газы в жидком состоянии на протяжении достаточно длительного периода, позволив изучить многие их свойства. Изобретение это используется до сих пор в том же виде, в каком его изобрёл Дьюар, однако сам он так и не получил никаких выгод от своего изобретения, поскольку компания “Тhermos” перехватила его изобретение и запатентовала его. Судебное разбирательство он проиграл и, хотя он остался в истории изобретателем очень нужного всем сосуда, но название “Термос” используется до сих пор, а вот термин “сосуд Дьюара” знают лишь узкий круг специалистов. Дьюар пытался сжижать и гелий, но в этом его опередил другой ученый – Голландский физик Хейке Камерлинк-Оннес в 1906 году. Еще в 1894 году Камерлинг-Оннес в Лейденской криогенной лаборатории (которую он же и основал) разработал экспериментальную установку для сжижения газов. Эта установка имела такую производительность, что смогла удовлетворить быстро растущие потребности лаборатории в течение нескольких десятилетий. С помощью этой установки был сжижен в значимых количествах водород и неон. В 1908 году, используя эту установку и совершенствуя ее, он сумел, наконец, приблизиться к температуре, близкой к абсолютному нулю – −273,15 °C при сжижении гелия (точка кипения –268,9 °С). За серию работ по изучению свойств материи, приведших к сжижению гелия, Камерлинг-Оннес в 1913 году был удостоен Нобелевской премии. Не отставали от физиков и инженеры – впрочем, в то благословенное время зачастую было трудно отличить ученого от инженера. В 1873 году немецкий механик Карл фон Линде в Мюнхене сконструировал первую компрессорную холодильную установку, используя контрпотоковый теплообменник для сжижения кислорода. Деловая хватка у Карла, в отличии от Дьюара, была что надо — все свои патенты (а их было немало) он удачно использовал и открыл свое дело, которое передал сыновьям в 1910 году. До самой своей смерти в 1934-м он оставался и директором фирмы, и ее научным руководителем. Фирма, основанная им, существует и до сих пор. С тех пор развитие техники ушло далеко вперед, но базовые принципы термодинамики остались теми же. Сжижение газов используется и по сию пору в основном для целей разделения различных газов по фракциям за счет разниц в температурах кипения, а также для транспортировки и хранения газов. Газ при сжижении уменьшается в объеме от 365 (бутан) до 615 (метан) раз, что позволяет при сжижении хранить и перевозить его в компактном жидком виде. Интересно посмотреть, как со временем меняются приоритеты развития отрасли. Во время первой Мировой войны, в 1917 году, в США, в Техасе был построен завод по производству гелия из природного газа (содержание гелия в том месторождении природного газа было около 0.5-1%). Гелий был нужен для воздушных шаров, использовавшихся военными, а природный газ был лишь «побочным продуктом». В настоящее время все стало с точностью до наоборот - уже гелий является всего лишь «побочным продуктом» при обработке природного газа. Ещё одним важным применением технологии сжижения газов стало получение практически чистого водорода. Этот водород затем химическим способом, смешивался с азотом (N2 + 3H2), и получался аммиак, который использовался для производства удобрений. Начиная с Первой мировой войны, такие заводы широко распространились по миру. В России до революции 1917 года, да, впрочем, и долгое время после нее, газу особого внимания не уделяли. С одной стороны – хватало нефти и угля, с другой стороны, проблем в России всегда было много. Конечно, на газовые месторождения натыкались, но только при поисках нефти. Но иногда, случайно, натыкались на газ, что называется, в чистом виде. Например, в 1906 году саратовский купец Мельников решил выкопать артезинаский колодец. Когда добурились до 100 метровой глубины, по словам очевидцев «Из-под земли подул сильный ветер». Ну конечно дело-то было непонятное, такое, конечно, надо было перекурить. Закурили… Впрочем закурить не успели – взрыв, пламя. Вроде как все остались живы, хотя и слегка подкопчены и изрядно испуганны. По счастью, сын купца был на каникулах дома. Учился он, кстати, в Рижском Политехе и видимо тогда там учили неплохо. Он взял пробы газа, отвёз в институт и подтвердил наличие метана. Ну, а папенька его не зря был купцом – он построил на этом месте стекольный и кирпичный заводики с бесплатным топливом. Стекольный завод, кстати, пережил все революции и войны, и, что втройне удивительно – даже перестройку, хотя вот это уже, честно говоря, только по слухам. Конечно, история с саратовским купцом ближе к историческому анекдоту, но приведена она тут не просто так - газовая индустрия СССР и, стало быть, России, началась именно тут... Продолжение следует... https://geoenergetics.ru/2018/06/14/isto…
История и Ко
ГАЗ.
Часть 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ
История использования натурального газа людьми, если не врут историки, насчитывает более 2000 лет. Уже в то древнее время китайцы разрабатывали газовое месторождение, используя вместо труб стволы бамбука. Определили сей факт историки благодаря найденному рисунку. Как они определили, что на нем нарисована именно добыча натурального газа, а не воды, к примеру, сказать трудно. Но мне, как человеку, работающему в этой индустрии, наверняка льстит мысль, что корни его профессии уходит столь далеко вглубь веков. Что интересно, газовая индустрия в Китае с тех пор не стояла на месте, порой рождая еще более странные способы транспортировки газа - например, китайские крестьяне доставляли газ к себе домой в этаких газовых шариках-баллонах…
Разумеется, с природным газом в древние времена были знакомы не только китайцы. В разных местах нашей планеты рядом со свободными, горящими выходами газа на поверхность нередко строили храмы, поклонялись пламени и, само собой, использовали горящий газ для нехитрых нужд – для тепла, света, выпаривания соли и так далее.
Ещё одна интересная историческая информация, такой же степени правдоподобности, – хочешь верь, а хочешь не верь, относится к первому опыту транспортировки газа морем, и уж совершенно точно повествует об опасностях этой транспортировки. Ну, а ещё, возможно, относится к происхождению одного слова, столь любимого англо-саксами.
Согласно этой истории, первая, хотя и невольная транспортировка газа морем началась уже в 16-17 веке. Дело в том, что в то время с удобрениями было туго. Точнее сказать, удобрений в нынешнем понимании слова ещё не существовало. Однако существовал навоз — удобрение всех времён и народов. Проблема состояла в том, что в некоторых местах его было мало (ну не было столько коров и людей для достаточного производства столь нужного и полезного для почвы продукта), а растить всякие злаки и овощи все равно хотелось.
Выход не заставил себя долго ждать, и из мест, богатых навозом, данную субстанцию повезли в места, навозом бедные… И частенько везли морем — в сухом виде, ибо в таком виде он намного легче. Однако, порой, по неопытности грузили его в нижние, довольно сырые твиндеки. А что делается с сухим навозом, при его соприкосновении с водой? Навоз начинает процесс ферментации, то есть начинает бурлить и бродить. И при этом процессе он активно начинает выделять газ. Именно этот газ и назвали позже (а, может, и тогда) – натуральным или природным. Натуральнее, действительно придумать трудно.
И вот, когда газ скапливался в достаточном количестве, одного матроса с лампой вполне хватало, чтобы судно уже никогда больше не вернулось в порт. Оно взрывалось и исчезало в пучине, добавляя печали к истории мореплавания.
Впрочем, причину, в конечном итоге, все же нашли, и сразу же придумали способ, как с ней бороться – просто грузить тюки с навозом повыше, чтобы вода и сырость до них не добирались. И с тех пор на тюках с сухим навозом стали ставить клеймо:
Ship
High
In
Transit
Если прочитать первые буквы клейма по вертикали, то станет вполне очевидно, что этот термин и мореплавание связаны давно и тесно, базируется на убедительной исторической основе. Но, опять таки, насколько верить этой истории, остаётся личным делом каждого.
А теперь факты, которые реально подтверждены доказательствами.
Точно известно, что в 1802 году в Женеве впервые в истории улицы стали освещаться горелками с натуральным газом. Начиная с этого, тоже довольно далёкого времени, потребление и использование натурального газа на благо человека постоянно растёт и совершенствуется, но сейчас газ используют уже не столь расточительно — в основном для производства энергии, тепла и удобрений. Кстати, использовать натуральный газ как топливо для машин начали гораздо раньше, чем многие думают. Это сейчас с первого взгляда и не разобрать, какое топливо использует автомобиль, то первые эксперименты были заметны и невооруженным глазом.
Первый газ, который был сжижен — аммиак (NH3). Добился этого Майкл Фарадей в 1823 году. Будучи ещё скромным лаборантом и проводя какой-то опыт по заданию руководителя, Хампри Деви, Фарадей заметил зеленоватые капельки на стенках пробирки. Друг руководителя лаборатории, маститый учёный – доктор Пари, которому Фарадей показал эти капли, попенял молодому лаборанту, укорив: «Пробирки, молодой человек, надо мыть тщательнее!». Ну, не считали юного Майкла джентльменом в той лаборатории, церемоний с ним не разводили. Фарадей оскорбился, помыл пробирки ещё раз — и получил ещё раз тот же результат. Возможно, что и еще пару раз перемыл – для научной тщательности. После чего стал исследовать полученный эффект и заслуженно получил лавры первооткрывателя процесса.
Первому, кому он сообщил об открытии, при этом очень нагло и самодовольно улыбаясь, был тот самый доктор Пари.
Впрочем, на полвека вот этим все и ограничилось – ничего, кроме академического интереса. И аммиак не был в те времена чем-то востребованным, да и сжижение газа по методу Фарадея не было тем, что подразумевается под сжижением сейчас – сжижение при помощи охлаждения.
В 1877 году Луи Поль Кайете – французский физик и швейцарский физик Рауль Пикте, работая абсолютно независимо друг от друга, добились сжижения кислорода, причем методы у обоих были абсолютно разными. Пикте использовал сжатие кислорода до 320 бар и одновременное его охлаждение до -140 градусов. Кайете пошел другим путем, использовал эффект Джоуля-Томпсона – сжатие кислорода до большого давления с одновременным охлаждением, а потом быстрое его расширение. Газ при этом охлаждается еще глубже, и Кайете сумел получить капли жидкого кислорода. Оба этих способа, пусть и с изменениями, обусловленными развитием техники, используется для сжижения газов и в настоящее время.
В 1883 году российские ученые (поляки по национальности, родившиеся в Гродно) Зигмунд Врублевский и Кароль Ольшевский, используя кипение этилена под низким давлением, добились достижения температуры в -150 градусов. При такой температуре Врублевски смог добиться сжижения таких газов как метан, азот и кислород. Им же впервые была создана установка для производства количеств сжиженного газа, значимых для проведения дальнейших экспериментов.
Водород сжижил в 1898 году Джеймс Дьюар, а в 1899 году он получил водород и в твердом состоянии. Он же, кстати, изобрел и так называемый сосуд Дьюара, до сих пор используемый при хранение криогенных жидкостей. Сосуд представляет собой термос с вакуумом между стенками сосуда. Вакуумная колба оказалась настолько эффективна для теплоизоляции, что позволила сохранять газы в жидком состоянии на протяжении достаточно длительного периода, позволив изучить многие их свойства. Изобретение это используется до сих пор в том же виде, в каком его изобрёл Дьюар, однако сам он так и не получил никаких выгод от своего изобретения, поскольку компания “Тhermos” перехватила его изобретение и запатентовала его.
Судебное разбирательство он проиграл и, хотя он остался в истории изобретателем очень нужного всем сосуда, но название “Термос” используется до сих пор, а вот термин “сосуд Дьюара” знают лишь узкий круг специалистов.
Дьюар пытался сжижать и гелий, но в этом его опередил другой ученый – Голландский физик Хейке Камерлинк-Оннес в 1906 году. Еще в 1894 году Камерлинг-Оннес в Лейденской криогенной лаборатории (которую он же и основал) разработал экспериментальную установку для сжижения газов. Эта установка имела такую производительность, что смогла удовлетворить быстро растущие потребности лаборатории в течение нескольких десятилетий. С помощью этой установки был сжижен в значимых количествах водород и неон. В 1908 году, используя эту установку и совершенствуя ее, он сумел, наконец, приблизиться к температуре, близкой к абсолютному нулю – −273,15 °C при сжижении гелия (точка кипения –268,9 °С). За серию работ по изучению свойств материи, приведших к сжижению гелия, Камерлинг-Оннес в 1913 году был удостоен Нобелевской премии.
Не отставали от физиков и инженеры – впрочем, в то благословенное время зачастую было трудно отличить ученого от инженера. В 1873 году немецкий механик Карл фон Линде в Мюнхене сконструировал первую компрессорную холодильную установку, используя контрпотоковый теплообменник для сжижения кислорода. Деловая хватка у Карла, в отличии от Дьюара, была что надо — все свои патенты (а их было немало) он удачно использовал и открыл свое дело, которое передал сыновьям в 1910 году. До самой своей смерти в 1934-м он оставался и директором фирмы, и ее научным руководителем. Фирма, основанная им, существует и до сих пор.
С тех пор развитие техники ушло далеко вперед, но базовые принципы термодинамики остались теми же. Сжижение газов используется и по сию пору в основном для целей разделения различных газов по фракциям за счет разниц в температурах кипения, а также для транспортировки и хранения газов. Газ при сжижении уменьшается в объеме от 365 (бутан) до 615 (метан) раз, что позволяет при сжижении хранить и перевозить его в компактном жидком виде.
Интересно посмотреть, как со временем меняются приоритеты развития отрасли. Во время первой Мировой войны, в 1917 году, в США, в Техасе был построен завод по производству гелия из природного газа (содержание гелия в том месторождении природного газа было около 0.5-1%). Гелий был нужен для воздушных шаров, использовавшихся военными, а природный газ был лишь «побочным продуктом».
В настоящее время все стало с точностью до наоборот - уже гелий является всего лишь «побочным продуктом» при обработке природного газа. Ещё одним важным применением технологии сжижения газов стало получение практически чистого водорода. Этот водород затем химическим способом, смешивался с азотом (N2 + 3H2), и получался аммиак, который использовался для производства удобрений. Начиная с Первой мировой войны, такие заводы широко распространились по миру.
В России до революции 1917 года, да, впрочем, и долгое время после нее, газу особого внимания не уделяли. С одной стороны – хватало нефти и угля, с другой стороны, проблем в России всегда было много. Конечно, на газовые месторождения натыкались, но только при поисках нефти. Но иногда, случайно, натыкались на газ, что называется, в чистом виде. Например, в 1906 году саратовский купец Мельников решил выкопать артезинаский колодец. Когда добурились до 100 метровой глубины, по словам очевидцев «Из-под земли подул сильный ветер».
Ну конечно дело-то было непонятное, такое, конечно, надо было перекурить. Закурили… Впрочем закурить не успели – взрыв, пламя. Вроде как все остались живы, хотя и слегка подкопчены и изрядно испуганны.
По счастью, сын купца был на каникулах дома. Учился он, кстати, в Рижском Политехе и видимо тогда там учили неплохо. Он взял пробы газа, отвёз в институт и подтвердил наличие метана.
Ну, а папенька его не зря был купцом – он построил на этом месте стекольный и кирпичный заводики с бесплатным топливом. Стекольный завод, кстати, пережил все революции и войны, и, что втройне удивительно – даже перестройку, хотя вот это уже, честно говоря, только по слухам.
Конечно, история с саратовским купцом ближе к историческому анекдоту, но приведена она тут не просто так - газовая индустрия СССР и, стало быть, России, началась именно тут...
Продолжение следует...
https://geoenergetics.ru/2018/06/14/isto…