Таныг дулаахан, тав тухтай, цэвэр агаарт амьдруулах Метан хий /Байгалий хий/

Нийтэлсэн: Б. Саруултөр

МЕТАН ХИЙ (БАЙГАЛИЙН ХИЙ) vs ПРОПАН, БУТАН (ШИНГЭРҮҮЛСЭН НЕФТИЙН ХИЙ)

Дэлхийн улс орнуудын хотууд Метан хий /Байгалийн хий/-г эрчим хүчинд ашиглаж агаарын бохирдлоосоо бүрэн салдаг туршлагатай билээ. Юуны өмнө эрчим хүчинд ашигладаг шатагч хийнүүдийн ялгааг мэдэж, тэдгээрийн үйлдвэрлэл, хэрэглээний онцлогыг ялган ойлгох нь чухал юм. 

Шатагч хий нь олон төрөл байдаг бөгөөд түгээмэл ашигладаг нь метан /CH₄/, пропан /C₃H₈/, бутан /C₄H₁₀/ зэрэг химийн элементүүд юм. Эдгээр хийнүүдийг байгалиас олборлон ашиглах ба заримыг нь боловсруулж гарган авдаг.

Хийн нэр томъёолол

• Natural gas (NG) / Liquefied Natural Gas (LNG) / Compressed Natural Gas (CNG) / Pipeline Natural Gas (PNG)

 - Байгалийн хий / Шингэрүүлсэн байгалийн хий / Шахсан байгалийн хий / Хийн нэгдсэн сүлжээгээр дамжих байгалийн хий

• Liquefied Petroleum Gas (LPG)

- Шингэрүүлсэн нефтийн  хий

• Coal Gas / Synthetic gas (SG)

  - Нүүрсний хий - Нийлэг хий (нүүрстөрөгчийн исэл /CO/ + устөрөгч /H₂/+....)

Хүн төрөлхтөн түлшний хэрэглээнд шатдаг хийнүүдийг ашигласаар ирсэн.

Та бүхэнд хамгийн түгээмэл хэрэглэгдэг шатдаг хийнүүдээс товч танилцуулъя.

- Дэлхийд хамгийн их ашигладаг шатагч хий бол Байгалийн хий (Natural Gas) юм. Химийн нэр нь метан (CH₄) бөгөөд  байгаль дээр органик гаралтай ашигт малтмалтай хамт үүсэн бий болсон байдаг.  Метан хий/Байгалийн хийг шингэн байдлаар болон өндөр даралтад шахаж автобус автотээврийн хэрэгсэлд ашиглана.  

Бас дэлхий нийтэд хийн төлөв байдлаар нь түгээж дамжуулдаг хамгийн өргөн хөгжсөн систем бол "хийн нэгдсэн сүлжээ" юм.

Энэ онцлогоор нь  LNG, CNG, PNG гэж нэрлэдэг.

 

• БАЙГАЛЬД ОРШИХ ХИЙ /БАЙГАЛИЙН ХИЙ/

METHANE (МЕТАН) AND NATURAL GAS (NG) - ПРИРОДНЫЙ ГАЗ/ ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ ПРИРОДНЫЕ 

Байгалийн хий нь өөрөө метан хий юм. Метан хий гэдэг нь химийн албан ёсны нэршил юм. Метан хий нь нүүрс-устөрөгчийн хий бөгөөд байгалийн хийн үндсэн бүрэлдхүүн болно. Метаны молекул бүтэц нь нэг нүүрстөрөгчийн 1 атом болон 4 устөрөгчийн атомаас бүрдэнэ. (Томъёо нь СН₄).  Өнгөгүй, үнэргүй, хоргүй хий.

Хүндийн хүчний таталцал  0.554 (агаар=1), дэгдэмхий хий тул агаараас хөнгөн хий юм. Энэ хий нь эрчим хүчний хий бөгөөд маш хямд өртгөөр борлогддог.

Дэлхийн улс орнууд хамгийн ихээр ашигладаг хий бөгөөд хийн хангамжийн сүлжээгээр дамжуулж, түгээж ашиглагдаг.

Улаанбаатар хот хийн нэгдсэн сүлжээтэй болсноор хэрэглэгч 24 цагийн турш найдвартай хямд өртгөөр аюулгүй, тав тухтай, цэвэр, дулаахан орчинд амьдрах нөхцөл бүрдэх юм. Яг бусад дэлхий дээрх хотуудын адилаар.

Тайлбар: Байгальд үүссэн байдлаар нь “Байгалийн хийн бие даасан орд”, “Газрын тосны дагалдах хий”, “Нүүрсний давхаргын метан”, “Занарын хий”, “Хийн гидрат” гэх мэтээр нэрлэдэг. Харин зохиомлоор гарган авсан метаныг “Био хий”, “Нийлэг байгалийн хий” гэж нэрлэдэг.

 

• LIQUEFIED NATURAL GAS (LNG) - ШИНГЭРҮҮЛСЭН БАЙГАЛИЙН ХИЙ (ШиБХ) - СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (СПГ)

Атмосферийн 101,33 кПа даралттай нөхцөлд 110 К (-162⁰С) орчим температураас буцалж эхлэх бөгөөд өнгөгүй, үнэргүй, хоргүй, шатагч тунгалаг шингэн.

Доорхи бичлэгнээс үзнэ үү.

Тайлбар: Атмосферийн даралтын орчинд метан нь -162⁰С-аас доош температурт шингэн төлөвт шилжиж, -162⁰С-аас дээш температурт буцалж, хийн төлөвт шилждэг.

 

• COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) - ШАХСАН БАЙГАЛИЙН ХИЙ (ШaБХ) – КОМПРИМИРОВАННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (КПГ)

Атмосферийн даралтын орчинд хий төлөвт байх байгалийн хийг 1 хувьд багтаан савласныг хэлнэ. 20–25 MПа (2,900–3,600 psi) даралтыг тэсвэрлэх цилиндр болон бөмбөрцөг хэлбэртэй тусгай саванд байгалийн хийг шахаж савлана. Уг хийг олон улсад хүнд даацын автомашин, автобусанд өргөнөөр ашигладаг.

Доорхи бичлэгнээс үзнэ үү.

Айл өрхийн хэрэглээ

Дэлхийн нийтэд хамгийн өргөн хэрэглэдэг, инженерийн шийдэлд бүрэн хүрсэн технологитой шатагч хий нь метан хий /байгалийн хий/ юм. Байгалийн хийг байгалиас олборлон шууд ашигладаг бэлэн түлш тул хамгийн хямд байдаг.

 

 

• PIPELINE NATURAL GAS (PNG) - ХИЙН НЭГДСЭН СҮЛЖЭЭ, бүтэц зохион байгуулалт

Түүнчлэн Метан хий нь -162⁰С  хүртэл хэмд тэсвэртэй тул өвлийн улиралд хоолойгоор дамжуулах, эрчим хүч үйлдвэрлэхэд нэн тохиромжтой, инженерийн шийдэл төгс, бүтээмж сайтай цэвэр түлш юм.  Метан хийг дэлхийн 110 оронд автотээврийн хэрэгсэл, ахуйн хоол боловсруулах, цахилгаан дулаан үйлдвэрлэх, бордоо, эмийн үйлдвэр, устөрөгчийн технологи, химийн үйлдвэр, хуванцар, гоо сайханд халаах, хайлуулах зууханд түлшний зориулалтаар ашиглаж байна.

ДЭЛХИЙ ДЭЭРХ ЦЭВЭР АГААРТАЙ ХОТУУДЫН НУУЦ НЬ МЕТАН ХИЙ/БАЙГАЛИЙН ХИЙН ХЭРЭГЛЭЭНД БАЙДАГ 

АНУ-ын эрчим хүч үйлдвэрлэлтийн 30 хувиас илүүг байгалийн хийгээр харин ОХУ-д 50 орчим хувь, Европд 32 хувь тус тус үйлдвэрлэдэг. 

Манай хөрш зэргэлдээ ОХУ байгалийн хийн их нөөцтэй учраас байгалийн хийг олборлох үйлдвэрлэл давамгай хөгжсөн. Жилд 500-450 тэрбум м³ /390-320 сая тонн/  байгалийн хий олборлож, 300 гаруй тэрбум м³–ийг борлуулдаг. Дотоодын эрчим хүчний 50 орчим хувийг байгалийн хийгээр хангадаг.

Харин БНХАУ-д өндөр чанарын нүүрсний нөөц ихтэй учраас нүүрсний давхаргын метан хийг олборлох болон хог хаягдалаас метан хийг гарган авах байгалийн хийн үйлдвэрлэл илүү хөгжсөн байдаг. Тус улс дотоодын эрчим хүчний 65 хувийг нүүрсээр үйлдвэрлэдэг бөгөөд агаарын бохирдол хүлэмжийн хийн ялгарлаас болж нүүрсний хэрэглээг бууруулж 2020 он гэхэд эрчим хүчний үйлдвэрлэлд байгалийн хийн хэрэглээг 32 хувьд хүргэхээр зорилт тавиад байна юм.

 

• LIQUEFIED PETROLEUM GAS (LPG) - ГАЗ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СЖИЖЕННЫЙ (СУГ) - ГАЗРЫН ТОСНЫ ШИНГЭРҮҮЛСЭН ХИЙ/ШИНГЭРҮҮЛСЭН ШАТДАГ ХИЙ

Монголд түлшний хэрэглээнд байгаа шатдаг хий бол шингэрүүлсэн нефтийн /газрын тосны/ хий буюу LPG юм. Энэ хийг газрийн тосыг боловсруулан гарган авдаг шатдаг хий бөгөөд химийн найрлага, бүтэц нь пропон, бутанаас бүрддэг.

Шингэнээр хадгалж тээвэрлэж хийн төлөв байдлаар ашиглагдах пропан хий (Томъёо нь C₃H₈), бутан хий (Томъёо нь C₄H₁₀) агуулсан хийн холимог.

Хүндийн хүчний таталцлаар 1.51-2 (агаар=1) тул агаараас хүнд хий юм. Пропан хий (Томъёо нь C₃H₈) нь -35⁰С шингэрч , бутан хий (Томъёо нь C₄H₁₀) -0,5⁰С шингэрдэг. Учир нь уг хийг хийн төлөвт байдалд ашигладаг учир хүйтэнд шингэрэх үзэгдэл их ажиглагддаг. Монгол шиг маш хүйтэн цаг ууртай нөхцөлд ашиглахад хүнд байдаг.

Энэ хий нь хязгаарлагдмал хүрээнд ашигладаг ахуйн болон автомашины хий юм. Нефтийг боловсруулж гаргаж авдаг хий учир өндөр өртгөөр борлогддог. ОХУ-иин нефть боловсруулах үйлдвэрээс импортлон Дашваанжил, Юнигаз, Горгаз г.м компаниуд монголд борлуулдаг.

Дэлхий нийтэд эрчим хүчинд бага ашигладаг. Баллонд савлан хэрэглэнэ.

Тайлбар: Газрын тосыг боловсруулж, шингэн түлш үйлдвэрлэх явцад гарган авдаг хий бөгөөд шингэн түлшний нэгэн адил тээвэрлэж, хадгалдаг. LPG нь газрын тосны бүтээгдэхүүний нэг төрөлд тооцогддог.

 

• ХИЙН ТЭСРЭЛТ ЯЛГАА

Тэсрэлтийн дээд доод хязгаар, агаарт эзлэх хувь, %

 

Метан		Пропан		Бутан
Доод хязгаар	Дээд хязгаар	Доод хязгаар	Дээд хязгаар	Доод хязгаар	Дээд хязгаар
5.3	15	2.1	9.5	1.8	8.4

 

Тайлбар: Пропан, Бутан хийн агаартай урвалд орж тэсрэлт үүсэх доод хязгаар агаарын 1.8%-2.1% юм. Агаарт багахан хэмжээгээр алдагдахад тэсрэлт үүсэх нөхцөл бүрдэнэ.

Пропан, Бутан нь Метан хийг бодвол тэсрэлтийн зэрэг 2 дахин их эрсдэлтэй байдаг. Энэ нь Метан хийн агаарт эзлэх хувь 5.3% хувийг эзлэж байж тэсрэлтийн хязгаартаа хүрэх юм. Метан хий нь бусад хийг бодвол аюул бага байдаг.

 

Тэсрэлт үүсэх нөхцөл

 

Метан	Пропан	Бутан
Агаараас хөнгөн хий	Агаараас хүнд хий	Агаараас хүнд хий
Хүндийн хүчний таталцлаар 0.551 (агаар=1)	Хүндийн хүчний таталцлаар 1.51 (агаар=1)	Хүндийн хүчний таталцлаар 2 (агаар=1)
Агаараас хөнгөн тул  нь Агааржуулалтын системээр гадагшилдаг.	Агаараас хүнд тул доогуур хуримтлагдаж тэсрэх эсрдэлийг үүсгэдэг	Агаараас хүнд тул доогуур хуримтлагдаж тэсрэх эсрдэлийг үүсгэдэг
Эрсдэл бага	Эрсдэл өндөр	Эрсдэл өндөр

 

Шаталтын дараах ялгарал

 

Нэршил	Шаталтын процессын химийн урвал	Түлшний тайлбар
Метан	CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O	Дэлхий дээрх хамгийн анх үүссэн хий бөгөөд хамгийн цэвэр шатагч түлш. Хорт хийн ялгарал байхгүй. Дэлхийн 110 гаруй улс ашигладаг.
Пропан	C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O	CO2 ялгарал Метан хийгээс 3 дахин их, Бусад хорт хийн ялгарал байхгүй.
Бутан	C4H10+ 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O	CO2 ялгарал Метан хийгээс 4 дахин их, Бусад хорт хийн ялгарал байхгүй.
Нүүрс*	C135H96O9NS + 128O2 → 134CO2 + NOx + SO2 + H2 + CO + PM	CO2 ялгарал Метан хийгээс 134 дахин их, Хорт хийн ялгарал хамгийн их бохир түлш.

 

*Нэмэлт тайлбар: Нүүрсийг шатаахад маш олон хортой хийн нэгдлүүд ялгардаг бөгөөд үүнд Хүхрийн исэл (SOx),Азотын исэл (NOx), тоосонцор (PM10). Мөн үхэлд хүргэх хамгийн аюултай нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (СО), Нарийн ширхэг тоосонцор РМ2.5-ийн ялгарал юм.

 

• COAL GAS / SYNTHETIC GAS (SG) НҮҮРСНИЙ ХИЙ - НИЙЛЭГ ХИЙ

Нүүрсийг шатаах буюу өндөр температурт халаахад гарган авдаг хий юм. Энэ хийн холимогт нүүрстөрөгчийн исэл (CO), устөрөгч (H2) зонхилсон шатагч хийнүүд ялгардаг.. Ингэж нүүрсийг хийжүүлэн гарган авсан шатдаг хийн холимогийг “Нийлэг хий - Synthetic Gas (SG)” буюу зохиомлоор гарган авсан хий гэж нэрлэдэг. Уг хий нь өнгөгүй, үнэргүй хий боловч маш хортой, илчлэг муутай хий юм.

3C (i.e., coal) + O₂ + H₂O → H₂ + 3CO

• Зөвшөөрөгдөх хэмжээ (LC50 түвшин)

Тухайн хийг нас бие гүйцсэн цагаан хулгануудад агаарт 1 цагийн турш хольсны дараагаар 14 хоногийн дотор 2 цагаан хулганы 1–ийг үхэлд хүргэх хийн агууламжийг хэлэх бөгөөд хэрэглэх хэмжээс нэгж нь ppm (саяны нэг хэмжигдэхүүн).

Нүүрсийг хийжүүлснээс ялгарах CO буюу нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (3,760 ppm) агаарт тодорхой хэмжээгээр алдагдахад л хүний биед хортой нөлөө үзүүлнэ.  Өөрөөр хэлбэл зөвшөөрөгдөх хэмжээ 1 сая агаарын молекул байхад СО хэмжээ 3,760 болоход үхлийн хэмжээнд хүрэх юм. 

 

 

Нүүрсийг тусгай төхөөрөмжид хийжүүлэн гарсан шатагч хийг шууд эрчим хүч үйлдвэрлэх, химийн үйлдвэрт ашигладаг. Энэ хийг савлах, хол зайнд дамжуулах, түгээхэд инженерийн шийдэл муутай. Хийжүүлэх явцад маш олон төрлийн хорт бодисууд хамт ялгардаг. Үүнийг ялгах, цэвэрлэх, боловсруулах инженерийн байгууламж нэмж барих шаардлагатай. Нүүрсийг хийжүүлснээр ялгарах СО+H2 шатагч хий нь нэгдсэн шугам сүлжээгээ зэврүүлэх гэмтээх аюултай байдаг.

Уг хийнд хүн угаартаж үхэх эрсдэлтэй тул дэлхий нийтэд ахуйд шууд хэрэглэхийг хориглосон байдаг.

Нийлэг хийг заавал цэвэр метанжуулан, нийлэг байгалийн хий болгон ашиглах бөгөөд бусад хорт нэгдлүүдийг заавал салгах ёстой. Хорт нэгдэлгүй болсон үед нийлэг байгалийн хийг цэвэр метан /байгалийн хий/-н нэгдсэн сүлжээний хангамжид нийлүүлэн ашигладаг. Үүний тулд томоохон химийн үйлдвэрийг барих шаардлагатай.