DOĞAL GAZ'IN OLUŞUMU ve ÖZELLİKLERİ
Milyonlarca yıl önce yaşamış bitki ve hayvan kalıntılarının yeraltında yüksek sıcaklık ve basınca maruz kalması ile oluşan doğal gaz, gözenekli kaya boşluklarına sıkışmış olarak yada petrol yataklarının üzerinde gaz formunda büyük hacimler halinde bulunur. Doğal gazın büyük bölümünü (~ % 95) metan oluşturur. Metan (CH4) dışında değişen oranlarda etan (C2H6), propan (C3H8), bütan (C4H10) gibi diğer hidrokarbonlar da bulunur. Büyük kısmının tek karbon atomlu metan oluşu nedeniyle, atık gazlar içindeki karbondioksit (CO2) miktarı diğer yakıtlara nazaran minimum miktardadır. Bu ise küresel ısınma ve iklim değişiklerine sebep olan “sera etkisini” azaltır (Bu etkiye yolaçan gazların azaltılmasını amaçlayan “Kyoto Protokolü” 140 ‘ı aşkın ülke tarafından imzalanmıştır). Yeraltında bulunan doğal gazın yapısında ayrıca azot (N2), oksijen (O2), karbondioksit (CO2), hidrojensülfür (H2S) ve kısmen helyum (He) gazlarına rastlanır. Ancak doğal gaz kullanıma sunulmadan önce ; ağır hidrokarbonlar, nem ve sülfür bileşikleri ayrıştırılır.
Doğal gaz renksiz, kokusuz, nemsiz ve havadan hafif bir gazdır. Kaçakların farkedilebilmesi için özel olarak kokulandırılır. Bu amaçla THT (tetra hidro teofen) veya TBM (tersiyer bütil merkaptan) kullanılır. Doğal gaz zehirli değildir, ancak bir hacmi yüksek oranda doldurduğunda, oksijen kalmayacağından boğucu etkisi vardır.
Doğal gazın hava ile % 5~15 oranında karışması halinde yanma gerçekleşir. Yani 1 m3 doğal gazın yanması için 10 m3 havaya ihtiyaç vardır. 1 m3 doğal gazın yanmasıyla 1 m3 karbondioksit (CO2), 2 m3 su buharı (H2O), 8 m3 azot (N2) ve 8.250 kcal ısı elde edilir. Doğal gazın bünyesinde yanmayan madde yoktur. Ayrıca kükürtlü bileşikler içermediğinden, yanma sonunda kükürtoksit (SOX) gibi zehirleyici atıklar oluşturmaz. Uygun yanma şartları sağlanamaz ve tam yanma gerçekleşmez ise, diğer yakıtlara göre çok düşük miktarda karbonmonoksit (CO) ve azotoksitler (NOX) oluşur.
CH4 + 2 O2 + 8 N2 à CO2 + 2 H2O + 8 N2 + enerji
Doğal gazın dünya ekonomisi ve enerji sektöründe yaygın olarak kullanımı 1973 petrol bunalımı sonrasıdır. Alternatif enerji kaynak arayışları, varolan doğal gaz rezervlerine yenilerinin eklenmesine ve tüketimin giderek yaygınlaşmasına neden olmuştur. Belirlenen doğal gaz kaynaklarına çeşitli sondaj teknikleri ile ulaşılır. Sondaj kuleleri kullanılarak yeryüzüne çıkartılan doğal gaz, temizleme (karbondioksit, azot, ağır hidokarbonların ayrıştırılması) ve kurutma (suyun giderilmesi) işlemlerinden geçirildikten sonra basınç altında gaz formda (NG) boru hatları, sıvı formda (CNG, LNG) tanker ve gemilerle taşınarak uzak tüketim noktalarına ulaştırılır. Taşınabilir ve depolanabilir olması doğal gazın önemini daha da artmaktadır. Doğal gazın çıkarıldığı kaynaktan tüketim noktalarına kadar nakli, uluslararası antlaşmalarla güvence altına alınmaktadır. Mevsimlik talep dalgalanmalarını bertaraf etmek ve ihtiyacı karşılamak üzere doğal gazın gaz ve sıvı formda depolanması yoluna gidilmektedir. Doğal gazın depolandığı başlıca mahaller ; yeraltı su gölleri, yeraltı kayatuzu yatakları, terk edilmiş madenler, doğal gaz ve petrol yataklarıdır.
Günümüzde bilinen doğal gaz rezervleri yaklaşık 150 trilyon m3 düzeyinde olup, bu rezervin henüz % 15 ‘i gibi küçük bir bölümüne erişilip işletilir hale getirilmiştir. Rezervlerin ulaşılabilen bu küçük bölümünün dahi dünya tüketimine yaklaşık 70 yıl yeteceği hesaplanmaktadır. İşletilebilen rezervlerin en büyük kısmı Rusya ‘da bulunmaktadır.
Aşağıda doğal gaz (NG) ve sıvılaştırılmış doğal gaza (LNG) ait teknik veriler görülmektedir.
Özellik
Değer
Yoğunluk (r - kg/m3)
0,830
Bağıl yoğunluk (d)
0,643
Ateşleme sıcaklığı (t - °C)
640
Alev radyasyon sayısı (r)
0,3 ~ 0,5
Yanma hızı (u - m/s)
0,410
Özgül ısı (CP - kJ/kg.K)
1,890
Özgül ısı (CV - kJ/kg.K)
1,440
Özgül gaz sabiti (R - kJ/kg.K)
0,449
Kritik basınç katsayısı (çıkış basıncı / giriş basıncı)
0,545
Üst ısıl değer (HO – kWh/m3 - kcal/m3)
9,77 – 8406,30
Alt ısıl değer (HU – kWh/m3 - kcal/m3)
8,84 – 7606,11
Üst Wobbe katsayısı (WO – kWh/m3 - kcal/m3)
12,18 – 10483,36
Hava fazlalık katsayısı (l)
1,05 ~ 1,10
Yanma için gerekli teorik hava miktarı (lT – m3.hava/m3.doğal gaz)
9,30
Yanma için gerekli gerçek hava miktarı (lG – m3.hava/m3.doğal gaz)
10,35 ~ 10,40
Atıkgaz yoğuşma (çiğlenme noktası) sıcaklığı (°C)
56
Milyonlarca yıl önce yaşamış bitki ve hayvan kalıntılarının yeraltında yüksek sıcaklık ve basınca maruz kalması ile oluşan doğal gaz, gözenekli kaya boşluklarına sıkışmış olarak yada petrol yataklarının üzerinde gaz formunda büyük hacimler halinde bulunur. Doğal gazın büyük bölümünü (~ % 95) metan oluşturur. Metan (CH4) dışında değişen oranlarda etan (C2H6), propan (C3H8), bütan (C4H10) gibi diğer hidrokarbonlar da bulunur. Büyük kısmının tek karbon atomlu metan oluşu nedeniyle, atık gazlar içindeki karbondioksit (CO2) miktarı diğer yakıtlara nazaran minimum miktardadır. Bu ise küresel ısınma ve iklim değişiklerine sebep olan “sera etkisini” azaltır (Bu etkiye yolaçan gazların azaltılmasını amaçlayan “Kyoto Protokolü” 140 ‘ı aşkın ülke tarafından imzalanmıştır). Yeraltında bulunan doğal gazın yapısında ayrıca azot (N2), oksijen (O2), karbondioksit (CO2), hidrojensülfür (H2S) ve kısmen helyum (He) gazlarına rastlanır. Ancak doğal gaz kullanıma sunulmadan önce ; ağır hidrokarbonlar, nem ve sülfür bileşikleri ayrıştırılır.
Doğal gaz renksiz, kokusuz, nemsiz ve havadan hafif bir gazdır. Kaçakların farkedilebilmesi için özel olarak kokulandırılır. Bu amaçla THT (tetra hidro teofen) veya TBM (tersiyer bütil merkaptan) kullanılır. Doğal gaz zehirli değildir, ancak bir hacmi yüksek oranda doldurduğunda, oksijen kalmayacağından boğucu etkisi vardır.
Doğal gazın hava ile % 5~15 oranında karışması halinde yanma gerçekleşir. Yani 1 m3 doğal gazın yanması için 10 m3 havaya ihtiyaç vardır. 1 m3 doğal gazın yanmasıyla 1 m3 karbondioksit (CO2), 2 m3 su buharı (H2O), 8 m3 azot (N2) ve 8.250 kcal ısı elde edilir. Doğal gazın bünyesinde yanmayan madde yoktur. Ayrıca kükürtlü bileşikler içermediğinden, yanma sonunda kükürtoksit (SOX) gibi zehirleyici atıklar oluşturmaz. Uygun yanma şartları sağlanamaz ve tam yanma gerçekleşmez ise, diğer yakıtlara göre çok düşük miktarda karbonmonoksit (CO) ve azotoksitler (NOX) oluşur.
CH4 + 2 O2 + 8 N2 à CO2 + 2 H2O + 8 N2 + enerji
Doğal gazın dünya ekonomisi ve enerji sektöründe yaygın olarak kullanımı 1973 petrol bunalımı sonrasıdır. Alternatif enerji kaynak arayışları, varolan doğal gaz rezervlerine yenilerinin eklenmesine ve tüketimin giderek yaygınlaşmasına neden olmuştur. Belirlenen doğal gaz kaynaklarına çeşitli sondaj teknikleri ile ulaşılır. Sondaj kuleleri kullanılarak yeryüzüne çıkartılan doğal gaz, temizleme (karbondioksit, azot, ağır hidokarbonların ayrıştırılması) ve kurutma (suyun giderilmesi) işlemlerinden geçirildikten sonra basınç altında gaz formda (NG) boru hatları, sıvı formda (CNG, LNG) tanker ve gemilerle taşınarak uzak tüketim noktalarına ulaştırılır. Taşınabilir ve depolanabilir olması doğal gazın önemini daha da artmaktadır. Doğal gazın çıkarıldığı kaynaktan tüketim noktalarına kadar nakli, uluslararası antlaşmalarla güvence altına alınmaktadır. Mevsimlik talep dalgalanmalarını bertaraf etmek ve ihtiyacı karşılamak üzere doğal gazın gaz ve sıvı formda depolanması yoluna gidilmektedir. Doğal gazın depolandığı başlıca mahaller ; yeraltı su gölleri, yeraltı kayatuzu yatakları, terk edilmiş madenler, doğal gaz ve petrol yataklarıdır.
Günümüzde bilinen doğal gaz rezervleri yaklaşık 150 trilyon m3 düzeyinde olup, bu rezervin henüz % 15 ‘i gibi küçük bir bölümüne erişilip işletilir hale getirilmiştir. Rezervlerin ulaşılabilen bu küçük bölümünün dahi dünya tüketimine yaklaşık 70 yıl yeteceği hesaplanmaktadır. İşletilebilen rezervlerin en büyük kısmı Rusya ‘da bulunmaktadır.
Aşağıda doğal gaz (NG) ve sıvılaştırılmış doğal gaza (LNG) ait teknik veriler görülmektedir.
Özellik
Değer
Yoğunluk (r - kg/m3)
0,830
Bağıl yoğunluk (d)
0,643
Ateşleme sıcaklığı (t - °C)
640
Alev radyasyon sayısı (r)
0,3 ~ 0,5
Yanma hızı (u - m/s)
0,410
Özgül ısı (CP - kJ/kg.K)
1,890
Özgül ısı (CV - kJ/kg.K)
1,440
Özgül gaz sabiti (R - kJ/kg.K)
0,449
Kritik basınç katsayısı (çıkış basıncı / giriş basıncı)
0,545
Üst ısıl değer (HO – kWh/m3 - kcal/m3)
9,77 – 8406,30
Alt ısıl değer (HU – kWh/m3 - kcal/m3)
8,84 – 7606,11
Üst Wobbe katsayısı (WO – kWh/m3 - kcal/m3)
12,18 – 10483,36
Hava fazlalık katsayısı (l)
1,05 ~ 1,10
Yanma için gerekli teorik hava miktarı (lT – m3.hava/m3.doğal gaz)
9,30
Yanma için gerekli gerçek hava miktarı (lG – m3.hava/m3.doğal gaz)
10,35 ~ 10,40
Atıkgaz yoğuşma (çiğlenme noktası) sıcaklığı (°C)
56
