Kömürden elde edilen doğal gaz evleri ve sokakları
aydınlatmada ilk olarak Britanya’da (1785) daha sonra Amerika’da (1816)
kullanıldı. Ancak kömür yataklarından “üretilen” doğal gaz, yeraltında doğal
olarak “oluşan” doğal gaz kadar verimli değildir ve çevre kirliliği yönünden de
olumsuz bir yakıttır.
Amerika’da doğal gaz endüstrisi 69 feet derinliğinde ilk yer
altı doğal gaz kuyusunun Edwin Drake (1859) tarafından açılmasıyla başladı.
1885’de Robert Bunzen hava+doğal gazla yanan ve ısıtma ve yemek pişirmede
güvenle kullanılan Bunzen bekini yaptı. Sıcaklık ayarlamalı termostatik
sistemlerin keşfedilmesiyle doğal gazın ısıtma potansiyelinden daha fazla
yaralanılmaya başlandı. Doğal gaz taşımacılığı 1891’de boru hatlarıyla başladı
ve dolayısıyla kullanımı da evler, iş yerleri, sanayi, elektrik üretimi gibi
alanlarda da hızla genişledi ve gelişti. Geliştirilen güvenli taşıma ve
depolama yöntemleri doğal gazın popüler bir enerji kaynağı olmasını sağladı.
Bileşimi ve Özellikleri
Doğal gaz metan, etan, propan, bütanlar, pentanlar ve
heksanlar karışımıdır. Bunların dışında az miktarlarda (%0-0.5 hacimce) karbon
dioksit, helyum, hidrojen sülfür ve nitrojen de içerir. Doğal gazın bileşimi
çıkarıldığı bölgeye ve rezervuara göre değişir. Kabaca en önemli bileşeni hacimce
%70-90 arasında değişen metan ve %0-20 etandır. Propan miktarı etandan biraz
daha azdır.
Hampetrol gibi doğal gaz da içerdiği sülfür miktarına göre
tatlı veya yumuşak (düşük sülfürlü) ve acı veya sert (yüksek sülfürlü) olarak
tanımlanır. Ayrıca sıvılaşabilen gazlar içeriğine göre de ıslak ve kuru (metan
>%85) doğal gaz olarak adlandırılır.
Doğal gazın diğer bir tanımı bulunduğu yatakta hampetrolle
birarada olup olmadığını belirtir; bağlı (associated) doğal gaz hampetrol
yataklarında bulunan doğal gazı tanımlar, bir yatakta önemli miktarlarda petrol
olmadığında doğal gaz bağımsızdır (non-associated).
Doğal gaz, temiz yanan bir yakıttır. Kömür, petrol ve diğer
fosil yakıtların kimyasal yapıları doğal gaza göre çok karmaşık olduğundan
yandıklarında çeşitli zararlı maddeler oluşur. Doğal gaz korozif ve zehirli
değildir, kolay ve kalıntı bırakmadan yanar, hava kirliliğine neden olabilecek
emisyonları çok azdır.
Doğal gazda yapılacak işlemler içindeki bileşiklere göre
değişir. Hidrojen sülfür miktarı az olan kuru bir gazda, nem miktarının
ayarlanması dışında bir rafinas- yona gerek olmaz. Gaz kuru, fakat acı ise
hidrojen sülfür ve karbon dioksitin uzaklaştırılması gerekir. Doğal gaz rafine
edilerek diğer hidrokarbonlar ayrılır ve hemen hemen saf metan (CH4)
olarak pazarlanır.
Fiziksel Özellikler
Doğal gaz renksiz, kokusuz ve tatsızdır, havadan daha
hafiftir, -161º C’nin üstündeki sıcaklıklarda gaz halindedir; kullanılırken
herhangi bir kaçak olması halinde kokusundan tanınması için merkaptan
bileşikleri ilave edilir.
Doğal gaz nem, yoğunlaşabilen hidrokarbonlar
(NGL), gerekliyse H2S ve CO2’den arındırıldıktan sonra
fiziksel özellikleri, metana çok benzer. Yoğunlaşabilen hidrokarbonlar etan,
propan, bütanlar, pentanlar ve daha ağır hidrokarbonlardır (Tablo-1).
Tablo-1: Doğal gazda bulunan
hidrokarbonlar
Bileşik
|
K. noktası, 0C
|
Bileşik
|
K. noktası, 0C
|
Metan
|
−161.6
|
İzopentan
|
28.0
|
Etan
|
-88.6
|
n-Pentan
|
36.1
|
Propan
|
−42.1
|
Heksan
|
69.0
|
İzobütan
|
−11.7 °
|
Heptan
|
98.4
|
n-Bütan
|
−0.5
|
Kimyasal Özellikler
Doğal
gazın enerjisi içerdiği hidrokarbonların tür ve miktarlarına göre değişir; hidrokarbon
gazlarda ne kadar çok karbon atomu varsa yandığında elde edilen enerji de o
kadar yüksek olur. Doğal gazın %95
kadarı yakıt olarak kullanıldığından kalori değeri çok önemlidir. Kalori
değeri, gazdaki hidrokarbonların oranına bağlıdır ve doğal gazın satışında “1
milyon Btu/1000 ft3 gaz esas alınır.
Doğal
gazın kalorifik değeri 33.4-40.9 MJ/m3 (900-1100 Btu/ft3)
aralığındadır. 1 mol metan gazı yandığında karbon dioksit ve su yanında 891 kJ
enerji açığa çıkar; reaksiyonda oluşan su buharlaşır ve gerektiğinde buhar elde
edilmekte kullanılabilir.
CH4(g) + 2 O2(g)
® CO2(g) + 2 H2O(l) + 891
kJ
