Kitobni o'qish: «Газ. Трубопроводы и дипломатия»

© Трухин Г., 2026

© ООО «Издательство АСТ», 2026

* * *

Введение

С давних времен человечество стремилось обуздать все стихии и природные элементы, которые только попадались под руку. Мы научились использовать солнце сначала для определения времени, затем – для добычи огня. Землю мы использовали для сельскохозяйственных нужд, потом работали в каменоломнях, затем – в рудниках. Вода всегда служила для нас источником жизни, рыболовства, реки стали первыми торговыми магистралями. Воздух был двигателем кораблей, открыв возможность мореплавания, ветряные мельницы обеспечивали пищей. Огонь также давал пищу, тепло, защиту.

О пользе природных стихий можно рассуждать бесконечно. Но все они объединены тем, что являются источником энергии, которую сложно оценить в джоулях, калориях, киловатт-часах или электронвольтах. Эта энергия направлена людьми на созидание, открытия, развитие. Ведь решая многие проблемы в энергетическом секторе, можно освободить мысли и отправить их в полет. Эти мысли преобразуются в действия – человечество создало цивилизацию. Мы получили картины И. Е. Репина и И. К. Айвазовского, литературные труды А. С. Пушкина и Ф. М. Достоевского, музыку М. П. Мусоргского и С. С. Прокофьева. Благодаря пытливости человеческого ума появился на свет и плод этого труда – человеческий гений.

Так как все же мы добываем энергию? Солнце дает нам солнечную энергию, ветер преобразуем с помощью ветряков, вода течет через гидроэлектростанции, земля же питает геотермальные станции. Но все это было бы сказкой, если бы земля не давала нам полезных ископаемых. Из металлов мы изготавливаем провода и электросхемы, многие металлы являются катализаторами химических реакций. Уголь до сих пор используем в качестве топлива. Песок, мрамор и прочие материалы полезны в строительстве. Однако ведущим полезным ископаемым является нефть. Занимает она это место уже второй век. Хотя относительно недавно появился еще один претендент – природный газ.

Природный газ – это смесь газов: метана, этана, пропана, бутана, пентана, а также азотных, сернистых и кислородных соединений. В числе таких газов также присутствуют и непредельные углеводороды, и даже могут присутствовать циклические соединения. Стоит отметить, что если в газе содержится больше метана и этана, то такой газ называется сухим, если же в газе больше бутана и пентана – жирным. Газ часто добывают вместе с нефтью, но в последнее время разрабатываются и отдельные газовые месторождения. Казалось бы, к использованию природного газа мы пришли из-за постепенного истощения нефтяных месторождений, но это в корне не так. Конечно, раньше газ сжигали на факелах, как ненужный побочный продукт, но с развитием химии стало понятно, насколько это было опрометчиво.

Природный газ может быть использован в виде простого топлива, но все же главная его значимость заключается в возможности получения более ценных соединений, а именно галогенсодержащих углеводородов и полимеров, резины, пластмассы. Всем этим мы пользуемся ежедневно, все это необходимо для комфортной жизни.

Такое сырье, как природный газ, является по своей сути уникальным природным ресурсом, даже несмотря на пренебрежительное отношение к нему в начале зарождения нефтегазовой промышленности. Он открывается нам весьма необычным образом и играет большую роль в развитии науки и техники.

Газ прост в переработке, удобен в транспортировке, более экологичен по сравнению с другими видами топлива. Для сравнения: сгорание одного литра бензина – это всего около 44 МДж, в то время как один литр метана даст 50 МДж. А этого достаточно, чтобы превратить 2,4 килограмма льда в пар. Но если уж говорить о природном газе как об источнике энергии, то из-за более полного сгорания выбросы угарного газа (CO) меньше на 70 % по сравнению с бензином, оксидов азота (окислов азота) меньше на 20–30 %, сернистые соединения и бензол отсутствуют, а сажи (сухого продукта горения) или чистого углерода меньше на 95–99 %.

Фактически научившись использовать газ как топливо, мы сделали большое дело для экологии. Так почему же газ не используют в качестве топлива повсеместно? Логичный вопрос, ответ на который весьма банален – из природного газа можно получить больше, чем просто топливо.

Из природного газа вырабатывают так называемый синтез-газ, который служит основой для производства водорода, аммиака и метанола. Сам по себе синтез-газ является смесью угарного газа и водорода. В последующем аммиак находит свое применение в производстве удобрений. Метанол проходит другие цепочки. Из него можно синтезировать уксусную кислоту или олефины (сырье для пластмасс), метил-трет-бутиловый эфир (является добавкой к бензину для регулировки октанового числа), формальдегид. Ацетилен (С₂Н₂) – еще один продукт синтеза, из него получают винилхлорид (ПВХ). Конечно же, сажа тоже находит свое применение, например в полиграфической печати или как наполнитель в резинотехнических изделиях.

Также отметим, что именно из-за газа нефть стали рассматривать не только в качестве топлива. Для химика-органика сжигание нефтяных углеводородов – непростительное расточительство. Ведь эти углеводороды можно использовать для нефтехимического синтеза. Из них можно сделать так много ценных химических продуктов. И нефтехимический синтез выступил мощным конкурентом транспорта в потреблении нефти. Прежде всего стали использовать в качестве сырья нефтяные газы, состоящие из углеводородов с числом атомов углерода от одного до пяти. Из этилена стали получать этиловый спирт, полиэтилен и многие другие вещества. Из пропилена – изопропиловый спирт, ацетон, акрилонитрил, полипропилен. Другие нефтяные газы тоже находят важное применение в нефтехимическом синтезе.

Если рассмотреть отдельно производство полимеров, то можно ввести пару цепочек. Так, чтобы получить каучук, требуется выработать из бутана бутилены или бутадиены, возможен вариант из пентана, который превращается в изопрен. Этан преобразуют в этилен, который, в свою очередь, переходит в винилхлорид и поливинилхлорид соответственно или акрилонитрил, из которого также извлекают каучук. Пропан – пропилен – полипропилен, однако можно из пропилена получить метакрилат или эпихлоргидрин, полимерами которых являются оргстекло и эпоксиполы соответственно. А самый большой спектр полимеров имеет метан. Первая цепочка: хлорсиланы – каучук. Вторая: тетрафторэтилен – фторопласты. Если же из метана получить ацетилен, то к рассмотренным ранее продуктам можно добавить такие мономеры, как хлоропрен, бутадиен, виниловые эфиры, акрилонитрилы.

Природный газ – самое чистое среди видов ископаемого углеводородного топлива. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола. Кроме того, выделение парникового углекислого газа при сжигании природного газа самое низкое, за это природный газ получил название «зеленое топливо». Благодаря своим высоким экологическим характеристикам природный газ занимает доминирующее место в энергетике мегаполисов.