Применение природного газа. Природный газ: состав, свойства. Природный газ как топливо

происхождение, физические и химические свойства

Зажигая горелку на кухне, мало кто из хозяек задумывается, как давно люди стали использовать природный газ в качестве топлива. Эта история насчитывает не века, а тысячелетия: в IV веке до н. э. китайцы обогревались и освещали жилища при помощи бездымного голубоватого огня.

В России промышленная разработка месторождений природного газа началась в прошлом веке, а до этого его находили только при добыче нефти или бурении скважин для воды.

Русская смекалка всегда помогала людям с пользой применять все, что встречается на пути. Когда в Саратовской губернии один купец начал бурить артезианскую скважину и обнаружил не воду, а огонь, он с выгодой воспользовался ситуацией и организовал там стекольное и кирпичное производство.

Другие промышленники переняли его опыт, и бесполезный подземный газ стал постепенно превращаться в ценное топливо.

Что такое природный газ

Одно из важнейших полезных ископаемых – природный газ, который используют и как топливо, и для нужд химической промышленности. Это бесцветное и не имеющее запаха вещество бывает очень опасным.

Без специальных приборов невозможно определить, что в воздухе присутсвует огнеопасный компонент, который может оказаться причиной пожара.

С точки зрения экологии газ – самое чистое природное топливо, ведь при горении он выделяет намного меньше вредных соединений, чем дрова, уголь или нефть. Это качество делает его востребованным во всех странах мира. Государства, имеющие на своей территории крупные месторождения, используют его и для своих нужд, и для продажи другим народам. Природа подарила России богатейший Уренгой, Казахстану – Карачаганакское месторождение, не обделила она и страны Персидского залива, США, Канаду.

Недра земли создали не только огромные подземные резервуары природного газа – его запасы хранятся и в более компактном виде. В холодных регионах и под дном океана, где гидростатическое давление доходит до 250 атмосфер, происходит соединение газа с пластовой водой и образуется твердое вещество – газогидрат. В небольших объемах находится огромное количество природного топлива, в связанном виде газ уменьшается до 220 раз.

Происхождение природного газа

Сотни миллионов лет назад на месте сегодняшних материков плескался океан. Погибшие обитатели водной стихии падали на дно и превращались в ил. Они не могли разлагаться, поскольку там не было ни воздуха для окисления, ни бактерий, вызывающих гниение. Движение земной коры способствовало погружению этих масс все дальше вглубь. Высокое давление и температура вызывали химические реакции, при которых углерод органических остатков соединялся с водородом, и образовывались новые вещества – углеводороды.

Если давление и температура были не очень высокими, получались высокомолекулярные жидкости, которые со временем превратились в нефть. Когда эти параметры достигали больших величин, образовывались низкомолекулярные газы.

Соединения покрывались осадочными породами и оказались глубоко под поверхностью земли. Геологи находят эти полезные ископаемые на глубине от одного до шести километров.

Существует и другая теория образования природных газов. Некоторые ученые считают, что углеводороды в результате тектонических движений постепенно поднимаются наверх, где давление не так велико, и образуют большие скопления нефти и газа.

Земные породы не монолитны – в них есть мелкие трещины и поры. Газообразные вещества заполняют эти пустоты, поэтому природный газ есть не только в крупных месторождениях, но и в камнях, находящихся на большой глубине.

Свойства природного газа

Природный газ не обособленное вещество – это смесь разных компонентов, основной из которых – метан.

Невозможно найти два абсолютно идентичных образца из разных месторождений: в каждом из них состав индивидуален.

Для его образования были использованы разные органические остатки, условия протекания химических реакций тоже не были одинаковыми.

Ни один ученый не сможет дать вам химическую формулу природного газа – он может только сообщить процентный состав входящих в него веществ. Дополнительными составляющими кроме метана являются углеводороды:

• этан;
• пропан;
• бутан;
• водород;
• сероводород;
• диоксид углерода;
• азот;
• гелий.

Из химического состава вытекают и физические свойства природного топлива. Точных параметров тоже нет, ведь они зависят от процентного соотношения компонентов:

• плотность – 0,68–0,85 кг/м3 в газообразном и 400 кг/м3 в жидком виде;
• самовозгорание – при температуре 650 °C;
• удельная теплота сгорания – 28–46 МДж/м³.

Поскольку природный газ почти в два раза легче воздуха, он поднимается вверх. Человек не может задохнуться, оказавшись на дне низины. Но есть другая опасность: если в воздухе присутствует от 5 до 15 % объема природного газа, смесь становится взрывоопасной.

На его основе разработана газотопливная система, применяемая в автомобилях. Октановое число природного газа, используемого в двигателях, – от 120 до 130.

Горение природного газа процесс достаточно сложный, при котором  химическая энергия преобразуется в тепло. Горение бывает полным и неполным.

Необходимость очистки

На первый взгляд, в использовании газа нет ничего сложного. Проложить трубы, пробурить скважину – и голубое топливо, находящееся в недрах под большим давлением, само потечет к котлам и плитам. Но не все так просто – природный газ содержит примеси, которые могут причинить вред трубопроводам, приборам или здоровью людей.

В глубине земли много влаги, которая может вступать в химические реакции или создавать конденсат, а большое количество его мешает проходу газа. Сероводород вызывает ржавление металла, и оборудование быстро приходит в негодность. Чтобы удалить из сырья вредные компоненты, на месторождениях устанавливают специальные станции очистки.

Доставка

Газопроводы имеют протяженность много тысяч километров, начальной энергии потока не хватит, чтобы преодолеть такие расстояния.

Какими бы гладкими ни были внутренние поверхности, все равно возникает сила трения, газ теряет скорость и нагревается.

Чтобы отправить его дальше, строятся компрессорные станции, где голубое топливо охлаждают и придают ему дополнительное давление.

Существуют и другие способы транспортировки газа, но пока трубопроводы являются самыми экономичными.

Запах газа

Природный газ не имеет запаха, так почему же жильцы квартир сразу чувствуют, если где-то происходит утечка? Для нашей безопасности в голубое топливо добавляют специальные одоранты, малейшее присутствие которых чувствительно для обоняния человека. Обычно в этой роли выступают меркаптаны, имеющие настолько неприятный запах, что не заметить его невозможно.

На всем протяжении своей истории человечество обогревалось, сжигая различные виды топлива.

Сейчас самым экономичным и безопасным признан природный газ, но у него есть недостаток, характерный для любого горючего сырья: при сжигании в атмосферу выбрасывается углекислый газ, создающий парниковый эффект.

Ученые всего мира заняты поисками альтернативных источников тепловой энергии, но пока они их ищут, голубое топливо будет востребовано во всех уголках земного шара.

greenologia.ru

Преимущества природного газа как топлива

Содержание статьи:

Общие сведения

Природный газ включает в себя смесь газов, которые образуются в недрах Земли. Прежде всего, природный газ — это полезное ископаемое. Он не имеет ни цвета, ни запаха. Поскольку чистый газ не пахнет, в него добавляются вещества одоранты, которые придают газу такой резкий запах. Одоранты используются, чтобы можно было вовремя обнаружить утечку газа и избежать неприятных последствий. Его добыча не простое занятие. Природный газ может добываться на глубине до нескольких километров.

Транспортировка еще сложнее. Из-за содержания множества примесей, газ может вызвать сильную коррозию. Пары воды, которые содержатся в нем создают конденсат. Из-за этого конденсата создаются препятствия, которые не дают газу продвигаться по трубам. Согласно экологическим меркам, самое чистое топливо — это природный газ. Он широко используется для жилищных потребностей (обогрева домов, разогрева воды и т.д.), в качестве альтернативного или основного источника топлива для машин и т.п. В общем, газом полноценно пользуются и в обиходе, и на производстве. Без него наша жизнь была куда сложнее.

Виды топлива

Перед тем, как начать рассуждать, о преимуществах природного газа в качестве топлива, для сравнения, нужно узнать какие виды топлива могут существовать в мире. Топливо – это то, что способно гореть и выделять тепло. Существует несколько видов топлива. Первое из них, которое было изобретено очень давно, это твердое топливо. К нему относится древесина и ее отходы, уголь, торф т.п. Второй вид – это жидкое топливо. Ко второму виду можно отнести нефтяные продукты (мазут, керосин, бензин и т.п.), различные масла и спирты. Третий вид собственно говоря – газовое топливо. К нему можно отнести пропан, бутан, метан и т.д. И заключить весь этот список можно четвертым видом «нестандартное топливо». К нему относится ядерное, термоядерное и ракетное топлива. Как можно заметить, разновидностей топлива очень много. Но все-таки большее предпочтение испытывается к газовому топливу. Так почему же? Вот и пришло время для плюсов и минусов топлива.

Преимущества и недостатки

Видов топлива много, но вот какие недостатки у них есть? Сейчас прежде всего, наше общество стало смотреть на экологию. Из всех видов топлива, самым чистым является природный газ. Являясь самым экологически чистым, он при этом не уступает по выделению тепла жидким и твердым топливам. И намного безопаснее ядерного или термоядерного. За такой огромный плюс, природный газ наградили званием «зеленое топливо». Благодаря большому выделению тепла, газ может применяться в виде энергетического или технологического топлива. Сейчас набирает популярность использовать природный газ вместо бензина или дизельного топлива. По стоимости газ намного дешевле чем бензин или дизель, при его использовании уменьшается износ систем двигателя. Помимо автомобилей, газ используется в железнодорожном, воздушном и водном транспорте.

Поскольку газ находится в сжатом состоянии, он занимает меньший объем, чем к примеру бензин. Не стоит забывать и о его альтернативности. В автомобильном транспорте, газ возможно использовать как дополнение к основному источнику питания. При этом, не отказываясь от основного. То есть, если автомобиль работает на бензине, то можно пожертвовать местом и прикрепить баллон с газом. В итоге получается возможность использовать газ, если закончился бензин. Ходит миф об опасности взрыва баллона с газом. Но этот миф производители развеяли. Если приобретать продукцию известных марок, то о взрыве или утечки газа можно забыть. Система безопасности в баллоне оснащается

на высшем уровне. Даже если произошла утечка газа, ее можно обнаружить гораздо быстрее, чем того же бензина или дизеля. Как писалось ранее, в газ добавляются специальные вещества, которые дают резкий запах. Плюсов довольно много, но и недостатки тоже присутствуют. В России такой вид топлива не так давно был введен. Поэтому в стране мало заправочных станций и ремонтных центров. Для любителей быстрой езды, данный вид топлива не подходит.

При сжигании газа, снижается мощность двигателя, из-за этого снижается и скорость автомобиля. Для нашего климата использование газа как топлива затруднительно. При низких температурах, давление газа снижается и перестает попадать в систему. Поэтому завести машину возможно только с использованием бензина. Так же проблема возникает при повышенной температуре. Если машина нагреется под прямыми лучами солнца или сильной жаре, то возможно появление избыточного давления. Еще хуже, разгерметизация. Когда на улице сильная жара, и машина нагрелась, то нужно выработать несколько литров газа, для уменьшения давления в баллоне.

Так же, если газ используется как дополнительное топливо, то баллон в багажном отделении займет не мало места. А если баллон закрепить не на месте запаски, а на спинке заднего сиденья, то перевозка дальномерных грузов исключается. Вес автомобиля увеличивается с баллоном. А значит, расход топлива тоже увеличится. Хоть утечка газа из баллона и редкий случай, нужно быть предельно внимательным. Если был обнаружен запах газа в салоне или в багажном отделении, обязательно проверьте все элементы аппаратуры на герметичность. Соблюдая правила использования газа (проверка давления в баллоне, заправка не бытовым газом, соблюдение рекомендаций специалиста), можно полностью исключить данную проблему.

Общий вывод

Несмотря на минусы и возможные проблемы, использование природного газа как топлива имеет место быть. Прежде всего, его стоит использовать тем, кто совершает поездки на большие расстояния. Так как это дешевле. Да и двигатель изнашивается меньше, а значит и машина прослужит дольше.

Жизнь без природного газа в быту сложна. Газ позволяет нам приготовить пищу, обогреть дом, сварить железо и много другое.  Он охватывает почти все сферы, строительство, транспорт, коммунальные услуги и многое другое. Во многом, благодаря ему, поддерживается жизнеобеспечение всего человечества.

kakpravilino.com

Применение природного газа. Природный газ: состав, свойства

Что мы знаем об углеводородах? Ну разве что что-то из школьной программы по химии, да периодически мелькающее в СМИ слово "метан"… Что мы знаем о природном газе, кроме его взрывоопасных свойств? Каково еще применение природного газа, кроме общеизвестных нам приготовления пищи и отопления жилых построек? Что нового происходит в мире энергопотребления и энергетической безопасности?

Основные свойства

Начнем с того, что известная фраза по поводу запаха газа в квартире или на улице не совсем правильна. У природного газа, который подается нам в квартиры для приготовления пищи или для подогрева воды, нет ни вкуса, ни запаха. То, что мы ощущаем, есть не что иное, как специальная добавка, необходимая для определения утечек газа. Это так называемый одорант, добавляют его на специально оборудованных станциях в следующих пропорциях: 16 мг на одну тысячу кубометров газа.

Основным компонентом природного газа, безусловно, является метан. Его содержание в газовой смеси составляет порядка 89-95%, остальные компоненты - это бутан, пропан, сероводород и так называемые примеси - пыль и негорючие компоненты, кислород и азот. Процент содержания метана зависит от типа месторождения.

Энергия природного газа, выделяемая при сгорании одного кубометра топлива, называется теплотой сгорания. Данная величина является одной из начальных во всех вопросах проектирования газовых объектов, и в разных странах за основу берутся различные значения. В России расчет ведется по низшей теплоте сгорания, в странах Запада, таких как Франция и Великобритания, - по высшей.

Говоря о взрывоопасности природного газа, стоит упомянуть о таких понятиях, как пределы взрываемости и опасная концентрация. Газ взрывается при концентрации его в помещении от 5 до 15 % от объема. Если концентрация ниже, газ не горит, если концентрация более 15%, то газовоздушная смесь горит при дополнительной подаче воздуха. Опасной концентрацией принято называть 1/5 от нижнего предела взрываемости, то есть 1%.

Основы виды и применение природного газа

Бутан и пропан нашли свое применение как топливо для автомобилей (сжиженный газ). Также пропан используется для заправки зажигалок. Этан в качестве топлива применяется крайне редко, поскольку является сырьем для производства полиэтилена. Ацетилен крайне горюч и используется при сварке и резке металлов. Применение природного газа, а если быть точнее - метана, нами уже обговаривалось, он используется как горючее топливо в плитах, колонках и котлах.

Разновидности добываемого природного газа

По типам добываемого газа месторождения делятся на газовые или попутные. Основное различие между ними заключается в проценте содержания углеводородов. В газовых месторождениях содержание метана составляет около 80-90%, в попутных, или, как их принято еще называть, «нефтяных», содержание его не более 50%. Остальные 50% - это пропан-бутан и отделившаяся от газа нефть. Одним из самых больших минусов газа из попутного месторождения является обязательная его очистка от различных примесей. Получение природного газа бывает также связано с добычей гелия. Подобные месторождения встречаются достаточно редко, гелий считается оптимальным газом для охлаждения ядерных реакторов. Сера, выделяемая из сероводородов, добытых как примесь природного газа, также используется в промышленных целях.

Основным инструментом при добыче природного газа является буровая установка. Это четырехногая вышка высотой около 20-30 метров. К ней подвешивается труба с буром на конце. Труба эта увеличивается по мере увеличения глубины скважины, в процессе бурения в скважину добавляется специальная жидкость, чтобы разрушаемые породы ее не забили. Осуществляется подача данной жидкости с помощью специальных насосов. Разумеется, стоимость природного газа включает в себя затраты на эксплуатацию и сооружение газодобывающих скважин. От 40 до 60% себестоимости составляют затраты именно на это.

Как к нам приходит газ?

Итак, покинув место добычи, очищенный природный газ поступает на первую компрессорную станцию, или, как ее еще называют, головную. Расположена она чаще всего в непосредственной близости от месторождения. Там с помощью установок газ с высоким давлением поступает в магистральные газопроводы. Для поддержания заданного давления на магистральных газопроводах устанавливаются дожимные компрессорные станции. Поскольку прокладка труб с данной категорией давления внутри городов запрещена, перед каждым крупным городом устанавливается ответвление. Оно уже, в свою очередь, не повышает, а понижает давление. Часть его расходуется крупными потребителями газа - промышленными предприятиями, заводами, котельными. А другая часть поступает в так называемые ГРП - газораспределительные пункты. Там давление еще раз понижается. Где применение природного газа нам с вами наиболее знакомо и понятно? Это конфорки плит.

Как давно он с нами?

Активное применение природного газа берет свое начало в середине 19 века, после изобретения газовой горелки. Причем изначальное использование его сейчас для нас не совсем привычно. Сначала применялся он для освещения улиц. В Советском Союзе до конца 30-х годов прошлого века самостоятельной газовой отрасли не существовало. Месторождения газа открывались случайно, лишь при разведке нефтяных скважин. Активное использование природного газа началось с времен Великой Отечественной войны. Нехватка топлива, в связи с потерей части угольных и нефтяных месторождений, дала мощный толчок развитию газовой отрасли. Уже после окончания войны газовая отрасль активно развивалась и постепенно стала одной из самых энергоэффективных.

Альтернативы нет

Пожалуй, лучшим доказательством преимущества природного газа как наиболее удобного источника энергии являются показатели Москвы. Подключение газа позволило ежедневно экономить один миллион кубов дров, 0,65 миллионов тонн угля, 150 тысяч тонн керосина и почти столько же топочного мазута. И все это было заменено 1 млн. куб. м газа. Далее последовала постепенная газификация всей страны и поиск новых месторождений. Позже были найдены огромные запаса газа в Сибири, которые и эксплуатируются по сей день.

Промышленное использование

Использование природного газа не ограничивается только приготовлением пищи - хоть и опосредовано, он применяется для подачи тепла в жилые дома. Большинство крупных городских котельных в Европейской части России используют в качестве основного топлива именно природный газ.

Также все чаще природный газ используют в химической промышленности как сырье для получения различных органических веществ. Все большее количество автомобильных гигантов разрабатывают автомобили на альтернативных видах топлива, в том числе водороде и природном газе.

Только газ тому виной

С точки зрения экологии природный газ можно назвать одним из самых безопасных видов органического топлива. Однако подключение газа во многие сферы жизни человека и последующее сжигание привело к многократному увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. Иначе этот процесс носит название "парниковый эффект". И это крайне негативно сказывается на климате нашей планеты. Однако новые технологии и уровень производства в последнее время максимально снижают уровень выбросов в атмосферу. Напомним, газ - один из наиболее безопасных видов топлива.

fb.ru

Природный газ — WiKi

  Глубокое разведочное бурение на нефть и газ в России, по данным Росстата

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран стоит отметить Норвегию, Нидерланды. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеют Туркмения, Азербайджан, Узбекистан, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение).

Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан — третий по распространённости газ во Вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило, не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.

Газогидраты

В науке долгое время считалось, что скопления углеводородов с молекулярным весом более 60 пребывают в земной коре в жидком состоянии, а более лёгкие — в газообразном. Однако во второй половине XX века группа сотрудников Московского института нефти и газа А. А. Трофимук, Н. В. Черский, Ф. А. Требин, Ю. Ф. Макогон, В. Г. Васильев обнаружили свойство природного газа в определённых термодинамических условиях переходить в земной коре в твёрдое состояние и образовывать газогидратные залежи. Позже выяснилось, что запасы природного газа в этом состоянии огромны.

Газ переходит в твёрдое состояние в земной коре, соединяясь с пластовой водой при гидростатических давлениях до 250 атм и сравнительно низких температурах (до +22 °C). Газогидратные залежи обладают несравненно более высокой концентрацией газа в единице объёма пористой среды, чем в обычных газовых месторождениях, так как один объём воды при переходе её в гидратное состояние связывает до 220 объёмов газа. Зоны размещения газогидратных залежей сосредоточены главным образом в районах распространения многолетнемёрзлых пород, а также на небольшой глубине под океаническим дном[3].

Добыча

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 м до нескольких километров (сверхглубокой скважиной недалеко от города Нового Уренгоя получен приток газа с глубины более 6000 метров). В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам.

Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение залежи.

Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

Мировая добыча природного газа в 2014 году составляла 3460,6 млрд м3[4]. Лидирующее положение в добыче газа занимают Россия и США.

В 2005 году в России объём добычи природного газа составил 548 млрд м³. Внутренним потребителям было поставлено 307 млрд м³ через 220 региональных газораспределительных организаций. На территории России расположено 24 хранилища природного газа. Протяжённость магистральных газопроводов в стране составляет 155 тыс. км.

В 2009 году США впервые обогнали Россию не только по объёму добытого газа (624 млрд м³ против 582,3 млрд м³), но и по объёму добычи товарного газа, то есть, идущего на продажу контрагентам[5]. Это объясняется ростом добычи сланцевого газа (т. н. сланцевая революция). В 2010 году Россия вернула себе лидерство в объёмах добываемого газа, нарастив добычу до 647 млрд м³. США же, напротив, снизили добычу до 619 млрд м³[6]. В 2011 году, согласно данным ЦДУ ТЭК РФ, добыча газа в России составила 670,5 млрд м³[7].

Крупнейшие мировые газодобытчики

Страна	2010[8]		2006
	Добыча, млрд м³	Доля мирового рынка (%)	Добыча, млрд м³	Доля мирового рынка (%)
Россия	647		673,46	18
США	619		667	18
Канада	158
Иран	152		170	5
Норвегия	110		143	4
Китай	98
Нидерланды	89		77,67	2,1
Индонезия	82		88,1	2,4
Саудовская Аравия	77		85,7	2,3
Алжир	68		171,3	5
Узбекистан	65
Туркменистан			66,2	1,8
Египет	63
Великобритания	60
Малайзия	59		69,9	1,9
Индия	53
ОАЭ	52
Мексика	50
Азербайджан			41	1,1
Остальные страны			1440,17	38,4
Мировая добыча газа		100	3646	100

Подготовка природного газа к транспортировке

Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химический завод, котельная, ТЭЦ, городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём, кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты), также и примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащиеся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (например, изгиб трубопровода), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и трубопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки, которые применяются для создания инертной среды в трубопроводе.

Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на которой производится очистка и осушка газа в абсорбционных колоннах. Такая схема реализована на Уренгойском месторождении. Также целесообразна подготовка газа мембранной технологией.

Для подготовки газа к транспортировке применяются технологические решения с применением мембранного газоразделения, с помощью которого можно выделить тяжёлые углеводороды (C3H8 и выше), азот, углекислый газ, сероводород, а также значительно снизить температуру точки росы по воде и углеводородам перед подачей в ГТС.

Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют серу на установках аминовой очистки и установках Клауса, а гелий — на криогенных гелиевых установках (КГУ). Эта схема реализована, например, на Оренбургском месторождении. Если в газе сероводорода менее 1,5 % об., то также целесообразно рассмотреть мембранную технологию подготовки природного газа, поскольку её применение позволяет снижать капитальные и эксплуатационные затраты в 1,5—5 раза.

Транспортировка природного газа

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,42 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, теряет потенциальную энергию, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ обычно дожимается до давления от 55 до 120 атм и затем охлаждается. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостоящи, но тем не менее это наиболее дешёвый с точки зрения начальных вложений и организации способ транспортировки газа на небольшие и средние расстояния.

Кроме трубопроводного транспорта широко используют специальные танкеры — газовозы. Это специальные суда, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии в специализированных изотермических емкостях при температуре от −160 до −150 °С.Для сжижения газ охлаждают при повышенном давлении. При этом степень сжатия достигает 600 раз в зависимости от потребностей. Таким образом, для транспортировки газа этим способом, необходимо протянуть газопровод от месторождения до ближайшего морского побережья, построить на берегу терминал, который значительно дешевле обычного порта, для сжижения газа и закачки его на танкеры, и сами газовозы. Обычная вместимость современных танкеров составляет от 150 000 до 250 000 м³. Такой метод транспортировки является значительно более экономичным, чем трубопроводный, начиная с расстояний до потребителя сжиженного газа более 2000—3000 км, так как основную стоимость составляет не транспортировка, а погрузочно-разгрузочные работы, но требует более высоких начальных вложений в инфраструктуру, чем трубопроводный. К его достоинствам относится также тот факт, что сжиженный газ куда более безопасен при перевозке и хранении, чем сжатый.

В 2004 г. международные поставки газа по трубопроводам составили 502 млрд м³, сжиженного газа — 178 млрд м³.

Есть также и другие технологии транспортировки газа, например с помощью железнодорожных цистерн.

Разрабатывались также проекты транспортировки газа с использованием дирижаблей или в газогидратном состоянии, но эти разработки не нашли применения в силу различных причин.

ru-wiki.org

Природный газ как моторное топливо

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Газобалонное оборудование

Природный газ как моторное топливо

Природный газ в основном состоит из метана с примесью других углеводородов и инертных газов. Его примерный состав, об. %: метан 85— 99; этан 1,0—8,0; пропан-бутан 0,5—3; азот 0,5—0,7; углекислый газ 1,8. Метан намного легче воздуха (в отличие от других углеводородных газов), и поэтому он легче перемешивается с воздухом.

В цилиндрах двигателей сгорает топливовоздушная смесь, для приготовления которой применяют весьма сложную топливную аппаратуру. Особенно усложнено изготовление смеси для бензиновых двигателей при низких температурах атмосферного воздуха, вследствие того что бензин в этих условиях плохо испаряется. При использовании газового топлива приготовление равномерной смеси не вызывает затруднений. Неравномерность распределения топлива по цилиндрам бензинового двигателя превышает 35%, что обусловливает повышенное содержание в отработанных газах оксида углерода (на 45—55%) и углеводородов (на 35—45%) при стехиометрическом составе горючей смеси при а = 1. Газовое топливо способствует снижению максимума неравномерности распределения горючей смеси до 20%.

Длительный опыт эксплуатации газовых двигателей, накопленный газовой промышленностью, доказывает значительные эксплуатационные преимущества их по сравнению с жидкотопливными двигателями. Так, машина на газовом топливе имеет в 1,5—2 раза большую наработку между ремонтами, так как отсутствуют разрушения (смывания) масляной пленки жидким топливом. Кроме того, при горении газового топлива образуется значительно меньше твердых частиц и сажи, чем при сгорании жидкого топлива, что также снижает износы. Важным обстоятельством, способствующим увеличению срока службы двигателей, является почти полное отсутствие в газовом топливе серы и других элементов, вызывающих коррозию. Срок службы масла у газовых двигателей в 1,3—1,8 раза выше, чем у жидкотопливных, что объясняется также пониженным нагарообразованием и отсутствием разжижения масла топливом.

В автомобильных двигателях этот эффект должен быть еще заметнее, так как разжижение масла, равно как и смывание его со стенок, происходят в основном в период «холодного» запуска. При пуске «холодного» бензинового двигателя (вследствие отсутствия в этот период подогрева входящего в него воздуха) испаряется только малая часть топлива, а большая часть попадает в цилиндр в жидком виде. Принято считать, что по износу холодный запуск бензинового автомобильного двигателя и 500-километровый пробег его равносильны. Аналогичный эффект наблюдается и в дизельном двигателе. Впрыснутое, но не воспламенившееся вследствие недостаточного нагрева топливо попадает на стенки цилиндра, смывая и разжижая масло. Более широкие пределы воспламенения газового топлива позволяют на основных эксплуатационных режимах наиболее эффективно обеднять горючую смесь до а = 1,24-1,3, что приводит к значительному снижению токсичности отработанных газов по основным контролируемым параметрам при работе на сжатом природном газе (СПГ). Это позволяет приблизиться к достаточно жестким требованиям большинства национальных стандартов по токсичности газов.

Высокое октановое число природного газа (метан) дает возможность повысить степень сжатия в газовом двигателе на 23—25%. Вследствие высокой антидетонационной стойкости СПГ и его хорошей смешиваемости с воздухом можно добиться увеличения мощности газовых двигателей с возрастанием степени сжатия, например с 6,5 до 8 для двигателя ЗИЛ-130 и с 6,7 до 8,5 для двигателя 3M3-53. По данным Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ, г. Москва) и результатам эксплуатации, установлены следующие преимущества при переводе двигателя ЗИЛ-130 с бензина на сжиженный газ: снижается износ гильз цилиндра на 14, поршней на 17, поршневых колец на 63, шеек коленчатого вала на 57—70%; моторесурс двигателя газобаллонного автомобиля повышается на 30—40%; срок службы моторного масла увеличивается в 2—2,5 раза; существенно снижается токсичность отработанных газов.

Есть и серьезные препятствия для дальнейшего расширения применения сжиженного нефтяного газа (СНГ) в качестве топлива. Это ограниченность ресурсов сжиженного газа и большая ценность его как сырья для химической промышленности. Оценивая пути решения проблемы обеспечения автомобильного транспорта топливом в условиях непрерывного роста автопарка и увеличения объема грузооборота, специалисты все больше склоняются к использованию в этих целях сжатого природного газа (СПГ). При этом принимают во внимание запасы природного газа, ускоренное развитие газовой промышленности, строительство магистральных газопроводов и относительную дешевизну СПГ.

Читать далее: Физико-химические свойства сжатого природного газа

Категория: - Газобалонное оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Преимущества природного газа перед другими видами топлива и его недостатки

Многих интересует вопрос - какие преимущества природного газа перед другими видами топлива? Вообще, природный газ – это распространенное полезное ископаемое, активно применяемое человеком в качестве топлива для электростанций, котельных, предприятий и автотранспорта, а также для бытовых нужд. Другое направление его использования – получение синтетических полимеров. Чем природный газ лучше нефтепродуктов, знают практически все. Газ считается экологически чистым видом топлива, поэтому во многих густонаселенных районах его используют в приоритетном порядке.

Основные преимущества и недостатки газа при использовании

Газ является наиболее чистым среди всех распространенных видов органического топлива. При одном и том же количестве выделенного тепла сжигание газа дает в 3 раза меньше СО2, чем при сжигании угля. Все остальные загрязнители также выделяются в гораздо меньшем количестве.

Основным недостатком газа является повышенная взрывоопасность. Периодические ЧП на угольных шахтах связаны именно со взрывами выделяющегося из угольных пластов газа. Добыча, транспортировка и использование природного газа часто сопряжены с выделением в атмосферу парникового газа метана. В то же время сжигание газа практически не дает сажи и аэрозолей.

На теплоэлектростанциях преимущества использования газа заключаются в возможности большей маневренности и регулировании производства энергии в зависимости от нужд потребителя. При этом почти не образуется твердых отходов, а потому не стоит проблема с их утилизацией, как при сжигании угля.

Преимущества природного газа перед другими видами топлив

Использование газа в качестве топлива для автомобилей имеет свои плюсы и минусы.

• Главное преимущества газового моторного топлива – это низкий уровень выбросов вредных веществ (или отсутствие такового). Это касается не только безвредного для здоровья, но вредного для климата углекислого газа, но и оксидов азота, сажи, угарного газа, свинца и других токсичных соединений. Хотя большинство российских автовладельцев не считают это преимущество главным. А зря. Ведь здоровье – это самое главное.
• Некоторые финансовые преимущества. Правда, сама установка газового оборудования стоит не дешево, но эти затраты окупятся через 10 или 20 тысяч километров езды. Газовых заправок зачастую тоже достаточно.
• Возможность комбинированного использования топлива. При заполнении бензинового и газового бака одновременно можно увеличить запас хода автомашины от 350 до 500 км. Это уменьшит зависимость от промежуточных автозаправок, где возможно низкое качество жидкого топлива. Также использование газа уменьшает расход машинного масла и износ деталей.
• Более долгий срок службы авто. Равномерное сгорание газа и малое выделение продуктов его горения снижают нагрузку на двигатель и другие части авто, что делает их более долговечными.

Минусы использования газового топлива

Помимо преимуществ природного газа перед другими видами топлива, имеются у него и недостатки:

• Некоторые сложности с заправкой автомобиля. Газовая заправка проходит несколько сложнее и дольше, чем заправка жидкими видами топлива. Плюс к этому, количество газовых заправок не столь велико, как бензиновых. Могут возникнуть также сложности с ремонтом газового оборудования (по причине нехватки специалистов).
• Уменьшение возможностей двигателя. При использовании газа мощность двигателя падает на 10-15 процентов, а скорость движения – примерно на 5 %.
• Дополнительный вес. После установки газобаллонного оборудования общий вес авто увеличивается примерно на 60 кг, а объем багажника уменьшается.
• Риск утечек. Газ более прихотлив, чем бензин, и требует к себе повышенного внимания. Важно, чтобы газовый баллон был хорошо закреплен. Если в салоне, багажнике или капоте появился запах газа, то необходимо обратиться в сервисный центр. Не рекомендуется заправка автомобиля газом, предназначенным для бытовых нужд. Также необходим контроль за давлением в баллоне и следование рекомендациям специалистов.
• Чувствительность к температуре. При температуре ниже - 10 возможны проблемы с запуском двигателя, а при слишком высокой температуре возникает риск разгерметизации.

В целом же, установка газового оборудования целесообразна при большой дальности поездок и наличии достаточного числа газозаправок в регионе.

Заключение

Таким образом, преимущества природного газа перед другими видами топлива очевидны. Однако при использовании его в двигателях внутреннего сгорания большое значение имеют и недостатки. Преимущества природного газа как топлива в основном связаны с экологией.

fb.ru

Топливо

/upload/iblock/8f1/8f1ac4b657c0d8beddc4925dc85c4aae.png

Газовый чарт ...

Метан – третий по распространенности газ во Вселенной после водорода и гелия.<br><br><br><br>

/upload/iblock/db7/db704fb60100e63d18d9aac665268305.png

«Газ играет в прятки» ...

Природный газ может существовать в виде газовых залежей, находящихся в <span hint_id="113">пластах</span> некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде.

/upload/iblock/759/7592850b7ad3b1d82b43c277308e1df8.png

Газ = Хаос? ...

Слово «газ» принадлежит к числу слов, придуманных учеными. Голландский химик и врач Гельмонт, живший в XVI веке, произвел «газ» от греческого слова «хаос». Открыв, что воздух состоит из двух частей, где одна поддерживает горение и сгорает, а вторая - не обладает этими свойствами, Гельмонт считал, что «газ» почти не отличается от «хаоса» древних греков. Они понимали под словом «хаос» сияющее пространство.<br><br> Однако новое словечко долго после этого не употреблялось, и было возрождено знаменитым химиком Лавуазье в 1789 году.<br><br> Оно получило широкое распространение, когда повсюду заговорили о полетах братьев Монгольфье на первых воздушных шарах.

/upload/iblock/cca/ccaf03cd6c0dbab136bd68d994eb1eee.png

Газовая «радуга» ...

Метан горит голубым пламенем,<br> этан - почти бесцветным как спирт,<br> пропан – желтым, <br> бутан – жёлтым,<br> этилен - светящимся, <br> угарный газ - светло-голубым,<br> ацетилен - желтоватым, сильно коптит. <br> <br> Если у вас дома есть газовая плита, и вместо обычного голубого пламени вы видите жёлтое, знайте - это метан разбавляют пропаном.

gaz-prof.ru

---

• 
  Газ коробка передач
• 
  Габариты газ 3302
• 
  Какой расход топлива у газели
• 
  Газель 33023 фермер
• 
  Газель фермер 33023
• 
  Газель бизнес характеристики
• 
  Газ 66 главный цилиндр сцепления
• 
  Каким образом может осуществляться теплопередача в газах
• 
  Сварка в среде углекислого газа
• 
  Газопламенное напыление металла
• 
  Фото газель фура