Doğalgaz

Doğalgaz yer kabuğunun içindeki fosil kaynaklı bir çeşit yanıcı gaz karışımıdır. Bir petrol türevidir. Yakıt olarak önem sıralamasında ham petrolden sonra ikinci sırayı alır. Doğalgazın büyük bölümü (%70-90'ı), Metan gazı (CH4) adı verilen hidrokarbon bileşiğinden oluşur. Diğer bileşenleri; etan (C2H6), propan(C3H8), bütan (C4H10) gazlarıdır. İçeriğinde eser miktarda karbondioksit (CO2), azot (N2), helyum(He) ve hidrojen sülfür (H2S) de bulunur. Doğalgaz konvansiyoneldir ve konvansiyonel olmayan doğalgaz türleri arasında kaya gazı, kum gazı ve kömür gazı bulunur.

Doğalgazı oluşturan hidrokarbon bileşikleri, yeraltındaki petrolün de bileşenleridir. Doğalgaz geçmişte petrol üretimi esnasında ortaya çıkan yararsız bir atık olarak görülmüş ve petrol üretim tesislerinde yakılarak uzaklaştırılmıştır. Günümüzde ise değerli ve stratejik bir enerji kaynağı olarak sıklıkla evlerde ve endüstride kullanılmaktadır.

Dünya üzerinde Antarktika dışında tüm kıtalarda doğalgaz üretilmektedir. Dünyadaki en büyük üretici Bağımsız Devletler Topluluğu'dur. ABD, Kanada ve Hollanda ve İran da önemli doğalgaz üreticileri ülkelerdendir.

Doğalgazı en verimli ve en ucuz taşıma yöntemi boru hattı kullanımıdır. ABD'de büyük bölümü II. Dünya Savaşı sırasında döşenmiş yaklaşık 3,2 milyon km doğalgaz boru hattı vardır.

Bunun yanında doğalgaz basınçlı tanklarda sıvılaştırılmış olarak da taşınabilir. Sıvılaştırılmış doğalgazın (LNG) taşıma sırasında çok yüksek basınç altında ve düşük sıcaklıklarda tutulması zorunluluğu, bu taşıma yöntemini boru hattı yöntemine göre daha verimsiz kılmaktadır.

19. yüzyılda, doğal gaz öncelikle petrol çıkarmada yan ürün olarak elde edildi. Karbondioksitin köpürdüğü bir meşrubat şişesinin kapağının açılmasına benzer şekilde, küçük, hafif gaz karbon zincirleri, çıkarılan sıvılar rezervuardan yüzeye doğru basıncı düştüğünde çözeltiden çıkar. Gaz genellikle aktif petrol sahalarında bir yan ürün, bir tehlike ve bertaraf sorunu olarak görülüyordu. Çıkan büyük hacimli doğalgaz, gazı tüketici pazarlarına ulaştırmak için nispeten pahalı boru hattı ve depolama tesisleri inşa edilene kadar kullanılamadı.

20. yüzyılın başlarına kadar, petrolle ilgili doğal gazın çoğu ya serbest bırakıldı ya da petrol sahalarında yakıldı. Gaz tahliyesi ve üretim alevi modern zamanlarda hala uygulanır ancak dünyada bunları kullanımdan kaldırmak ve ticari olarak uygun ve kullanışlı diğer alternatiflerle değiştirmek için çabalar devam etmektedir.

İstenmeyen gaz (veya piyasası olmayan gaz), gelecekteki olası bir piyasayı beklerken veya diğer kuyulardan petrol çıkarma oranlarını artırabilen oluşumu yeniden basınçlandırmak için genellikle 'enjeksiyon' kuyularıyla rezervuara geri gönderilir. Doğal gaz talebinin yüksek olduğu bölgelerde, gazı kuyu sahasından son tüketiciye taşımak ekonomik olarak mümkün olduğunda boru hatları inşa edilir.

Gazın elektrik üretiminde kullanılmak üzere boru hatlarıyla taşınmasına ek olarak, doğal gazın diğer nihai kullanımları arasında sıvılaştırılmış doğalgaz (LNG) olarak ihracat veya doğal gazın gazdan sıvıya (GTL) teknolojileriyle diğer sıvı ürünlere dönüştürülmesi yer alır. GTL teknolojileri, doğal gazı benzin, motorin veya jet yakıtı gibi sıvı ürünlere dönüştürebilir. Fischer–Tropsch (F–T), metanolden benzine (MTG) ve sentez gazdan benzine artı (STG+) dahil olmak üzere çeşitli GTL teknolojileri geliştirilmiştir. F-T, nihai ürünlere daha da rafine edilebilecek sentetik bir ham petrol üretirken, MTG doğal gazdan sentetik benzin üretebilir. STG+, tek döngülü bir süreçle doğrudan doğal gazdan damla benzin, motorin, jet yakıtı ve aromatik kimyasallar üretebilir.

Doğal gaz "ilişkili" (petrol sahalarında bulunur) veya "ilişkisiz" (doğal gaz sahalarında izole) olabilir ve ayrıca kömür yataklarında (kömür yatağı metan olarak) bulunur.

Bazen önemli miktarda etan, propan, bütan ve pentan içerir—metan tüketici yakıtı veya kimyasal tesis hammaddesi olarak satılmadan önce ticari kullanım için daha ağır hidrokarbonlar çıkarılır. Karbondioksit, azot, nadiren helyum ve hidrojen sülfür gibi hidrokarbon olmayanlar da doğal gazın nakledilebilmesinden önce uzaklaştırılmalıdır.

Petrol kuyularından çıkarılan doğal gaza mahfaza başı gazı (halkanın yukarısında ve bir mahfaza başı çıkışından gerçekten üretilmiş olsun veya olmasın) veya ilgili gaz denir. Doğal gaz endüstrisi, zorlu, geleneksel olmayan kaynak türlerinden artan miktarda şu gazları çıkarır: asitli gaz, kum gazı, kaya gazı ve kömür yatağı metanı.

Hangi ülkenin kanıtlanmış en büyük gaz rezervine sahip olduğu konusunda bazı anlaşmazlıklar vardır. Rusya'nın açık ara en büyük kanıtlanmış rezervlere sahip olduğunu düşünen kaynaklar arasında ABD Merkezi İstihbarat Teşkilatı (47,600 km3) ve Enerji Bilgi İdaresi (47,800 km3), ile Petrol İhraç Eden Ülkeler Örgütü (48,700 km3) vardır.. Tersine, BP Rusya'ya yalnızca 32,900 km3, olduğunu ifade eder ki bu ise Rusya'yı İran'ın biraz gerisinde (kaynağa bağlı olarak 33.100 to 33.800 km3) ikinci sıraya koyar.

Kaya gazı gibi yaklaşık 900.000 km3 "geleneksel olmayan" gaz olduğu ve bunun 180.000 km3'ünün geri kazanılabileceği tahmin edilmektedir. Buna karşılık, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Black & Veatch ve ABD Enerji Bakanlığı tarafından yapılan birçok araştırma, gelecekte elektrik üretimi ve ısının daha büyük bir kısmının doğal gazdan kaynaklanacağını öngörür.

Dünyanın en büyük gaz sahası, İran ve Katar arasında paylaşılan açık deniz South Pars / North Dome Gaz-Yoğuşma sahası'dır. doğal gaz ve doğal gaz yoğuşmaları olduğu tahmin edilmektedir.

Doğal gaz saf bir ürün olmadığı için, süperkritik(basınç/sıcaklık) koşullar altında bir alandan ilişkili olmayan gaz çıkarıldığında rezervuar basıncı düştüğünden, daha büyük molekül ağırlıklı bileşenler izotermik basınç düşürme üzerine kısmen yoğunlaşabilir - bu etkiye retrograd yoğunlaşma denilir. Bu şekilde oluşan sıvı, gaz rezervuarının gözenekleri boşaldıkça sıkışabilir. Bu problemle başa çıkmanın bir yöntemi, yer altı basıncını korumak ve kondensatların yeniden buharlaşmasına ve çıkarılmasına izin vermek için yoğuşmadan arındırılmış kuru gazı yeniden enjekte etmektir. Daha sıklıkla sıvı yüzeyde yoğuşur ve gaz santralinin görevlerinden biri de bu yoğuşmayı toplamaktır. Ortaya çıkan sıvı doğal gaz sıvısı (NGL) olarak adlandırılır ve ticari değeri vardır.

Çeşitli kimyasal ürünlerin başlıca hammaddesi olan doğalgaz Dünya enerji tüketiminin önemli bölümünü karşılamaktadır. Doğalgazın geçmişi yüzlerce yıl öncesine dayanmaktadır. Tarihsel kaynaklar doğalgazın ilk kez M.Ö. 900'lerde Çin'de kullanıldığını göstermektedir. Taşınması, işlenmesi ve stoklanması kolay olan doğalgaz yaygın kullanımı ise 1790’da İngiltere'de başladı. Boru hattı taşımacılığıyla birlikte 1920 lerde artan doğalgaz kullanımı II. Dünya Savaşı'ndan sonra daha da gelişti. Doğalgaz enerji üretim sektöründe ilk kez Amerika'da kullanılmaya başladı. 1950'li yıllarda doğalgazı Dünya'da enerji tüketimindeki oranı %10'u geçmiyordu. Günümüzde ise enerji tüketiminin %24'ü doğalgazla karşılanmaktadır. Dünyada bilinen doğalgaz rezervlerinin yaklaşık 70 yıllık ömrü olduğu tahmin edilmektedir. Bilinen doğalgaz rezervleri petrol rezervlerine eşdeğerdir.

Doğalgazın kaynağından alınıp son kullanılacağı yere kadar taşınmasında kullanılan boru, birleştirme parçası ve ekipmanların tümüne birden doğalgaz tesisatı denir. Tesisatta hesaplamalar basınç kaybı ve hız faktörleri göz önüne alınarak tesisat elemanları ve boru çapları belirlenmektedir.

Doğalgaz patlama ve boğulma yönüyle insan hayatını tehdit eder. Bu iki tehdide karşı en büyük koruma, ocağın bulunduğu mahale açılan menfezdir. LPG patlamaları ise bilinenin aksine tüp patlamaları değildir. LPG tüpleri 27 bar basınca dayanıklı olarak üretilir, bu basıncın üstüne geçildiğinde emniyet sistemi otomatik olarak basınç dengelenene kadar içerideki gazı dışarı tahliye eder. Yangın veya kaçaklarda patlama nedeni tüp değil, kaçak gazın sıkışarak veya tutuşarak patlamasıdır.

Doğalgaz hidrojenle doymuş karbon molekülü ve bunun katlarıdır. Doğada serbest halde ve gaz fazında, genellikle yer altında ve eser miktarda havada bulunur. Renksizdir, kokusuzdur. Kaçakların insan burnu tarafından fark edilmesi için dağıtımdan önce yapay bir kimyasalla (kokarca kokusu) harman edilir. Bilinenin aksine doğalgaz insan için zehirleyici bir gaz değildir. Solunduğunda kısa süre içinde baş dönmesi ve denge kaybı, bir süre sonra da bayılma ve ölüm gerçekleşir. Bunun nedeni ise zehirlenme değil oksijen solunumunun durmasıdır. Doğalgazın havadan hafif olması sonucu solunduğunda ciğerlerde ince bir film tabakası oluşturup alveol yüzeylerini kaplar ve havayla teması keser. Nefes alıp verme devam etse de oksijen ciğerler tarafından emilemez ve beyindeki oksijen miktarının azalması sonucu önce baş dönmesi ve baygınlık, ardından da ölüm gerçekleşir. Medyada ve halk arasında doğalgaz zehirlenmesi olarak geçen vakalar aslında boğulma vakalarıdır. Kişi doğalgaza maruz kalmışsa hemen temiz havaya çıkarılmalı, yere sırtüstü yatırılıp gövde 45 derece yana çevrilerek derin soluma yaptırılarak ciğer içindeki gazın dışarı çıkarılması sağlanmalıdır.

Doğalgaz doğada sıvı fazında bulunmaz, kaynama noktası -161.6 °C'dir. 254 litrelik doğalgaz yüksek basınç ile sıvı hale getirilerek 22 litreye kadar sıkıştırılabilir. Bu sıvı fazı ile temas oluşursa deride ciddi soğuk yanıkları oluşur.

Doğalgaz, petrol ile birleşik olarak bulunduğundan petrol alanlarının yoğun olduğu yerlerdedir. Sürekli gelişen bir doğalgaz endüstrisi vardır. Bugün Dünya'nın en geniş doğalgaz alanı Katar'ın kuzey bölgesindedir. Bu bölgede 25 trilyon metreküp gaz olduğu tahmin edilmektedir.