Состав и основные свойства природного газа. Состав и свойства природного газа кратко

Состав и свойства природного газа

Природный газ представляет собой топливо, которое используется как в быту, так и в производстве. Рассмотрим свойства этого полезного ископаемого, а также вопрос, какую опасность оно может принести.

Состав и свойства природного газа

Основным элементом газа является метан. Его в нем насчитывается 98%. Помимо него в составе ископаемого есть следующие компоненты:

1. Бутан.
2. Этан.
3. Пропан.
4. Углекислый газ.
5. Оксид углерода.
6. Гелий.
7. Водород.

В составе можно выделить горючую и негорючую части. Чем больше горючая часть – тем больше тепла выдается. В составе каждого газа горючие и негорючие компоненты представлены в разном количестве, этим и определяется разница в свойствах газов. Также в каждом содержатся также вредные примеси. К горючим составляющим относятся:

1. Водород. Это бесцветный, нетоксичный газ, который не имеет вкуса и запаха. Водород легковоспламеним и опасен.
2. Метан представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Он безопасен для человека. Так как при низких температурах метан сжимается, то он является отличным перспективным энергоносителем. Природный газ, в составе которого больше всего метана, является хорошим сырьем для промышленности. Свойства его во многом определяются именно наличием в его составе большого количества метана.
3. Оксид углерода – это бесцветный газ без запаха и вкуса, который имеет большую температуру возгорания. Если в составе слишком много оксида углерода –существенно возрастает удельная теплота сгорания, а также температура горения низкокалорийного газа. В высококалорийных увеличение количества углерода в его составе приводит к изменению свойств природного газа – удельная теплота сгорания сильно понижается. Оксид углерода, который есть во многих природных газах, является высокотоксичным веществом.
4. Сероводород. Очень токсичный газ с явно выраженным запахом тухлых яиц.

К негорючим можно отнести:

1. Азот –без запаха, цвета и вкуса. Азот не взаимодействует с кислородом и считается инертным.
2. Углекислый. Это бесцветный газ, имеющий кисловатый запах и вкус. Слишком сильная концентрация этого вещества в природном газе влияет на его основные свойства. В частности, слишком большая концентрация может привести к отравлению организма.
3. Кислород. Газ не имеет цвета, запаха и вкуса. Если он содержится в природном газе, то сильно снижает его удельную теплоту сгорания, а также делает его взрывоопасным.

Физико-химические свойства природного газа полностью определяются его составом. При этом физические свойства обычно для всех одинаковы:

• не имеет запаха, за исключением газов, в составе которых есть сероводород;
• не имеет цвета;
• он намного легче воздуха;
• взрывоопасен и горюч.

Опасные свойства природного газа

Природный газ обладает несколькими опасными свойствами:

1. Токсичность. Это самое опасное свойство. Она зависит от состава газа. Например, метан и этан в чистом виде не ядовиты,  но при недостатке кислорода в воздухе приводят к удушью. Опасны для здоровья также газы, в составе которых слишком много оксида углерода и сероводорода. И если определить наличие сероводорода и спастись от негативных последствий просто, то почувствовать оксид углерода удается не всегда, поэтому риск отравления возрастает.
2. Взрываемость. Все природные газы, в составе которых есть кислород, образуют вещество, которое легко может взорваться при наличии источника огня. Каждый газ имеет определенную температуру воспламенения, которая зависит от его молярной массы. Природные газы взрываются не всегда, а только в том случае, если в их составе слишком много кислорода.

remrep.ru

Свойства и характеристики природного газа

Природный газ — это полезное ископаемое, которое залегает в недрах Земли в газообразном состоянии. Он может представлять либо отдельные скопления (газовые залежи), либо газовую шапку нефтегазовых месторождений. Природный газ и его компоненты широко используются в народном хозяйстве.

Состав природного газа

Природный газ на 98% состоит из метана СН4, свойства которого почти полностью определяют свойства и характеристики природного газа. Также в его составе присутствуют гомологи метана – пропан С3Н8, этан C2H6 и бутан С4Н10. Иногда природный газ может содержать сероводород, гелий и углекислый газ.

Метан (Ch5) – газ без цвета и запаха, легче воздуха. Метан горюч, но достаточно легко хранится. Чаще всего используется как горючее в промышленности и быту.

Этан (C2H6) – газ, не обладающий цветом и запахом, слегка тяжелее воздуха. Горюч не менее, чем метан, но как топливо не применяется. Используется в основном для получения этилена, который является самым востребованным органическим веществом во всём мире. Это сырьё для производства полиэтилена.

Пропан (C3H8) – тоже газ, не имеющий запаха и цвета, ядовит. Обладает полезным свойством: при небольшом давлении пропан сжижается, что значительно облегчает процесс отделения от примесей и его транспортировку. Сжиженным пропаном заправляются зажигалки.

Бутан (C4h20) – очень схож по своим свойствам с пропаном, но обладает более высокой плотностью. Тяжелее воздуха в два раза. Пропан и бутан сегодня широко используются в качестве альтернативного топлива для автомобилей.

Углекислый газ (CO2) – малотоксичный бесцветный газ, не имеющий запаха, но обладающий кислым привкусом. В отличие от других компонентов состава природного газа (кроме гелия), углекислый газ не горюч.

Гелий (He) – инертный бесцветный газ, второй по лёгкости (после водорода), не имеет запаха. При нормальных условиях не вступает в реакцию ни с одним из веществ. Не горюч и не токсичен, но может вызывать наркоз при повышенном давлении. Лёгкость и не токсичность (в отличие от водорода) гелия нашли своё применение. Гелием заполняют дирижабли, аэростаты и воздушные шары.

Сероводород (h3S) – иногда может входить в состав природного газа. Это тяжелый бесцветный газ с резким запахом тухлых яиц. Крайне ядовит, даже небольшая концентрации может вызывать паралич обонятельного нерва. Несмотря на свою токсичность, сероводород используется в малых дозах для сероводородных ванн, так как обладает хорошими антисептическими свойствами.

Природный газ — лучший тип топлива

Природный газ – это важный источник энергии, позволяющий уменьшить загрязнения и способствующий поддержанию нормальной экологической обстановки. По сравнению с остальными источниками энергии, обладает рядом преимуществ:

• сгорая, выделяет только углекислый газ и водный пар, это смесь, которой мы обычно дышим на улице;
• при сгорании не выделяет копоти и дыма;
• быстро разжигается и процесс его горения легко контролировать;
• почти не содержит твёрдых примесей и других вредных компонентов;
• относительная дешевизна, благодаря более лёгкому способу добычи и транспортировки.

По своим энергетическим свойствам природный газ уступает лишь нефти, которая выделяет при сгорании больше энергии. Но в отличии от нефти, которую сначала нужно переработать, природный газ практически не требует предварительной обработки.

greenvolt.ru

Свойства природных газов

 

 

1. Газы, получаемые из чисто газовых месторождений. Состоят в основном из метана СН4-98 %.

2. Газы, получаемые из газоконденсатных месторождений. Состоят из сухого газа и примеси конденсата (бензин, лигроин, керосин)

3. Попутные газы, получаемые из скважин нефтяных месторождений вместе с нефтью, состоят из смеси газов и пропан-бутановой фракции.

4. Искусственный газ, получаемый в результате термической обработки.

    

    

    

   Средние составы и характеристики природных газов некоторых месторождений.

    

 

Месторождения	Состав газа(по объему)								Отн-я пл-ть	теплота сгорания низшая при Т=200С
	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	N2	Н2S		кДж/м3
Уренгойское	98,8	0,07	-	-	0,01	0,29	0,8	-	0,561	39055
Тазовское	98,6	0,10	0,03	0,02	0,01	0,20	1,0	-	0,562	33195
Губкинское	98,4	0,13	0,01	0,005	0,01	0,15	1.3	-	0,573	32986
Юбилейное	98,4	0,07	0,01	-	-	0,40	1,1	-	0,563	32902
Оренбургское	92,7	2,20	0,80	0,22	0,15	0,20	1.1	2,6	0,603	34116

 

Состояние любого газа принято характеризовать величинами, которые называются параметрами состояния- плотность, давление, температура.

 

Кроме того, широко используются такие понятия как масса, теплоемкость, работа, теплота, энтальпия. энтропия.

 

Природные газы представляют собой смесь, состоящую из нескольких чистых веществ, химически не взаимодействующих между собой.

 

 

Состав смеси определяется нахождением массовой или мольной концентрации компонентов, входящих в смесь. Понятие "моль"означает количество вещества в граммах, численно равное его мольной массе, а киломоль- количество вещества в килограммах, тоже численно равное его мольной массе.Так например, киломоль кислорода О2 равен 32 кг,киломоль метана СН4-16 кг.

 

Плотность газа- отношение массы газа к объему.кг/м3.

 

Давление- отношение силы,действующей перпендикулярно к поверхности тела , на единицу этой поверхности,сила,приходящаяся на единицу поверхности.

Абсолютное давление равно сумме избыточного и атмосферного(барометрического) давлений.

 

Видео о свойствах природного газа

Природный газ

 

Соотношение между единицами давления газа.

 

Обообозначение ед.	Па	дин/см2	кгс/ м2	кгс/см2 (ат)	бар	мм вод.ст	мм рт.ст.
1 паскаль (Па)	1	10	0,102	102 10-6	10-5	0,102	7,5 10-3
1дин/см2	0,1	1	10,2 10-3	1.02 10-6	10-6	10,2 10-3	750 10-6
1 кгс/см2	9,81	98,1	1	10-4	98,1 10-6	1	73,56 10-3
1 кгс/см2 (ат)	9,81 103	98,1 103	104	1	0,981	104	735,6
1 бар	105	106	10,2 103	1,02	1	10,2 103	750
1 мм вод ст.	9,81	98,1	1	10-4	98,1 10-6	1	73,56 10-3
1 мм рт.ст.	133,3	133,3	13,6	1,36 10-3	1,333 10-3	13,6	1

 

Температура является параметром, определяющим состояние газа, степень его нагретости. При измерении температуры газа используются две температурные шкалы: шкала Цельсия и шкала Кельвина.

 

Температура, до которой нужно охладить газ, чтобы содержащиеся в нем водяные пары достигли состояния насыщения называется точкой росы этого газа при данном давлении.

 

Работа- это произведение силы, действующей в направлении движения, на путь перемещения газа.    

 

Массовым расходом газа называется масса газа. проходящая через поперечное сечение трубы в единицу времени кг/сек

 

Объемным расходом газа называется количество газа в единице объема, проходящего через сечение газопровода в единицу времени.м3/сек.

 

Абсолютная влажность – количество водяных паров, содержащихся в единице объема газа. г/м3.

 Относительная влажность газа – это отношение абсолютной влажности к максимально возможной при данном давлении и при данной температуре.

 

Относительная влажность насыщенного газа равна 1.При насыщении газа водяным паром (относительная влажность равна 1) из него начнут выпадать капли воды. Температура, до которой нужно охладить газ, чтобы содержащиеся в нем водяной пар достиг состояния насыщения,называется точкой росы.

 

Содержание влаги в газе можно определить весовым методом, основанном на пропускании замеряемого объема газа через через поглотители влаги.Ввиду того, что влагосодержание газа зависит от температуры и давления. анализы на влажность должны проводиться непосредственно в том месте, где необходимо знание влажности газа (например,на узлах замера газа,на пониженных участках газопровода.

 

Зная абсолютную влажность газа,можно определить точку росы при данном давлении в газопроводе.

 

В зависимости от содержания влаги в газе и при определенном давлении и температуре в газопроводе на поверхности контакта газ-вода образуются гидраты неустойчивые соединения углеводородов с водой в виде белых кристаллов, внешне похожих на снег или лед.

 

Гидраты образуют только следующие углеводородные газы: метан, этан, пропан, изо-бутан, н-бутан. Для этих газов существует критическая температура гидратообразования  максимальная температура, выше которой никаким повышением давления нельзя вызвать образование гидратов. Для метана она равна 21,5 0С, этана 14,50С, пропана 5,50С.

 

Основные факторы, определяющие образование гидратовприродных газов –состав газа, его давление и температура, полное насыщение газа парами воды. Факторы, влияющие на скорость образования гидратов-наличие скоплений воды в пониженных частях газопровода и паров воды в газовом потоке,турбулентность и охлаждение газового потока. Для выявления условий образования гидратов используют кривые равновестного состояния гидратов.

 

Слева от этих кривых находится область существования гидратов,а справа –область их отсутствия. Зная состав транспортируемого газа (его относительную плотность), давление и температуру в газопроводе, по кривым определяют условия образования гидратов, а по содержанию влаги в газе возможность образования гидратов в данных условиях. Это дает возможность предотвратить образование гидратов при транспорте газа.

 

Физические характеристики компонентов.

 

Компонент состава газа	Мольная масса	Плотность кг/м3	Плотность по отношению к воздуху		Температура сжижения,0С
Метан СН4	16,04	0,72	0,55		-161,5
Этан С2Н6	30,07	1,36	1,05		-89
Пропан С3Н8	44,09	2,02	1,55		-42
Бутан С4Н10	58,12	2,70	2,08		-1
Пентан С5Н12	72,15	3,22	2,50		+36

 

Критические параметры некоторых веществ.

 

 

Газ	Критическая t 0 С	Критическое Р МПа
Метан СН4	-82,1	4,649
Этан С2Н6	32,1	4,954
Пропан С3Н8	95,6	4,404
Бутан С4Н10	152,8	225
Пентан С5Н12	196,6	232
Углекислый газ СО2	31,1	468
Сероводород Н2S	100,4	-
Азот N2	147,1	311
Воздух	140,7	310

 

Теплота сгорания газа - это количество теплоты,выделяемое при полном сгорании единицы объема газа.

 

Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

 

Высшая теплота сгорания - количество теплоты, которая выделиться при полном сгорании единицы объема газа, с учетом конденсации водяных паров, образующихся при окислении водорода.

 

Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделится при полном сгорании единицы объема газа без учета теплоты, которая выделяется при конденсации водяных паров.

 

В расчетах обычно используют понятие низшей теплоты сгорания топлива в силу того, что отходящие продукты сгорания имеют относительно высокую температуру, значительно выше, чем температура точки росы, при которой и происходит конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах питания.

 

Компонент смеси	Метан	Этан	Пропан	Бутан
Низшая теплота сгорания,кДж/м3	35880	64450	92940	118680

 

Пределы взрываемости  газов в смеси с воздухом.

 

Газ	нижний %	верхний %
Метан	5	15
Природный газ	5	15
пропан	2	9,5

 

 

Критическим давлением называется такое давление, при котором и выше которого никаким повышением температуры жидкость уже не может быть превращена в пар.

 

Критической температурой называется такая температура, при которой и выше которой ни прикаком повышении давления нельзя сконденсировать пар, т.е. минимальная температура, при которой не происходит процесс образования гидратов в газе, называется критической температурой гидратообразования. Для метана она равна 21,50С, этана –14,50С,

 

пропана –   5,50С

 

Температура, до которой нужно охладить газ, чтобы содержащиеся в нем водяные пары достигли состояния насыщения называется точкой росы этого газа при данном Р.

 

Влажный газ называется насыщенным, когда он содержит максимально возможное количество пара при данной Т и Р.

 

При определенной влажности газа, Р и Т в газопроводе могут образоваться кристаллогидраты – соединение углеводородов с водой.

 

(СН4 6Н2О, СН4 7 Н2О)

 

Минимальная Т, при которой не происходит процесс образования гидратов в газе, называется критической температурой гидратообразования.

 

Для СН4  21.50С , С2Н6  -14,50С, С3Н8 -5,50С.

 

Во избежание образования гидратов газ осушают до точки росы температура которой должна быть ниже Т газа в газопроводах на 6 - 70С.

 

Гидраты в газопроводе образуются в тех случаях, когда точка росы транспортируемого равна, или выше рабочей температуры газа.

 

Зная состав, влажность транспортируемого газа, изменение Ти Р в газопроводе, можно заранее определить возможные зоны образования гидратов и наметить мероприятия по их предотвращению.

 

После прохождения газа через задвижки. регулирующие клапана происходит его резкое расширение. Этот процесс называется дросселированием. При транспортировке газа по газопроводам процесс дросселирования влечет за собой резкое падение давления и понижение Т газа. Этот процесс называется положительным эффектом Джоуля-Томсона. При снижении Р на1кгс/см2 снижается Т на 0,40С.

 

1 киломоль любого газа при нормальных условиях Т=00С и Р атмосферном занимает V=22,4 л.

 

Относительная плотность любого газа Р=М/22,4 (плотность воздуха при нормальных условиях), кгс/см2.

 

РСН4=12+4/22,4=0,71

 

Газы из чисто газовых месторождений состоят в основном из метана. В этих газах содержится также углекислый газ и азот. Содержание углекислого газа в большинстве случаев не превышает 6-7%,а азота –10%. Однако встречаются месторождения, газы которых содержат углекислого газа 35% и более (углеводородно-углекислые газы), а азота-45% и более (углеводородно-азотные газы). Содержание сероводорода в природных газах редко превышает 5-6%. В газе Оренбургского месторождения содержится до 4,5 сероводорода и до 1,5% углекислого газа, в газе группы Астраханских месторождений-до 23 и 20% соответственно.

 

Процесс сгорания метана в воздухе протекает по уравнению.

 

СН4+2О2+7,52N2=СО2+2Н2О+7,52N2

 

В результате сгорания образуется 10,52м3 продуктов горения.

 

Опасные свойства углеводородных газов требуют принятия мер предосторожности, с одной стороны, для предохранения работников от удушья и отравления, с другой – для предупреждения взрывов и пожаров.

 

Чистые метан и этан неядовиты, но при недостатке кислорода в воздухе вызывают удушье. Первые признаки недомогания обнаруживаются, когда содержание метана в воздухе достигает примерно 25-30%

 

Первые признаки отравления парообразными углеводородами, содержащимися в естественном газе, недомогание и головокружение, вслед за этим наступает как бы опъянение, сопровождаемое смехом, часто галлюцинациями и потерей сознания, если пострадавшего не удалить из вредной атмосферы.

 

Из газовых компонентов природных газов особенно токсичен сероводород. Сероводород бесцветный газ,тяжелее воздуха, сероводород скапливается в низких местах. Сероводород- сильный яд нервно-паралитического действия, вызывающий смерть от удушья, а иногда и от паралича сердца. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе рабочей зоны 10 мг/м3

 

Углекислый газ бесцветный, практически без запаха. Плотность по отношению к воздуху 1,57.

 

При содержании в воздухе 4-5% углекислого газа заметно его действие на человека: появляются ощущения раздражения слизистых оболочек дыхательных путей, кашель, раздражение глаз, повышение кровяного давления, головокружение.  При 20% - наступает смерть через несколько секунд от остановки дыхания.

 

Для возникновения взрыва необязательно, чтобы все помещения было заполнено газом.  Взрыв возможен и при скоплении газа в определенном участке помещения.  Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания.  Сила взрыва тем больше, чем больше давление газовоздушной смеси.

 

Температура воспламенения – минимальная температура,до которой необходимо нагреть смесь газа с кислородом (газа с воздухом), чтобы начался процесс горения. Горение газа-процесс соединенияего горючих составляющих с кислородом, сопровождающийся выделением теплоты, количество которой должно быть достаточно для покрытия потерь теплоты в окружающую среду и нагрева частиц газа и воздуха до температуры воспламенения. Если это условие выполняется, то горение будет устойчивым. Температура воспламенения зависит от состава газа, концентрации газа и кислорода, их смешения, формы и размеров топочного пространства, давления в топке и др.

Различают нижний и верхний пределы воспламеняемости. Нижний предел воспламеняемости соответствует минимальному содержанию горючего газа в смеси, при котором газовоздушная смесь еще остается горючей, а высший предел воспламеняемости, максимальному содержанию горючего газа в смеси. Существование верхнего и нижнего пределов воспламеняемости объясняется тепловыми потерями при горении. С уменьшением содержания горючего газа в смеси все больше увеличивается расход теплоты на нагрев негорючей части смеси, скорость распространения пламени все время уменьшается и, наконец наступает момент, когда горение прекращается. С увеличением содержания горючего газа в смеси наступает такой момент, когда происходит неполное сгорание горючих компонентов из-за недостатка кислорода воздуха. При этом расход теплоты на нагрев негорючих компонентов будет все время увеличиваться, скорость распространения пламени уменьшится, и наконец, наступит момент, когда горение прекратится.

 

Газовоздушная смесь, в которой содержание газа находится между нижним и верхним пределами воспламеняемости, является взрывоопасной. Чем шире диапазон пределов воспламеняемости (взрываемости),тем более взрывоопасен газ. Взрыв газовоздушной смеси процесс очень быстрого(практически мгновенного) горения, приводящий к образованию продуктов горения с высокой температурой и значительным давлением. Расчетное избыточное давление при взрыве природного газа 0,75 Мпа, пропана и бутана 0,86 Мпа, водорода 0,74 Мпа, ацетилена 1,03 Мпа.

 

При определенных условиях взрыв может принять вибрационный и даже детонационный характер, при котором скорость распространения пламени превышает 2000 м/с, а давление будет в 2-3 раза больше давления, возникающего при тепловом взрыве.

 

Знание температур воспламенения и пределов взрываемости газов позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию и безопасное проведение ремонтных работ на объектах транспорта газа. Необходимо учитывать, что при повышении давления газовоздушной смеси пределы взрываемости сужаются.

 

Газ	Температура воспламенения 0С		Пределы взрываемости при t 200С Р = 0,1013 МПа
			нижний	верхний
Метан Этан Пропан Сероводород Ацетилен Водород		645 530 510 290 305 510	5 3,1 2,1 4,3 2 4		15 12,1 9,5 45,5 82 75

  

 

Пределы взрываемости 5-15%,пределы горения 15-80%.

 

Температура воспламенения 7450С, температура горения 20000С.

 

Для возникновения взрыва необязательно, чтобы все помещение было заполнено газом.  Взрыв возможен и при скоплении газа в определенном участке помещения. Горение и взрыв однотипные химические процессы, но резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция происходит очень быстро. Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания. Сила взрыва тем больше, чем больше давление газовоздушной смеси.

 

Вязкость газов, вязкость или внутреннее трение-свойство газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость определяется силами сцепления между отдельными молекулами вещества. Эти силы сцепления проявляются при относительном перемещении соседних слоев газа, вследствии чего между этими слоями возникает обмен количеством движения. Вязкость газов обусловлена перелетом хаотически движущихся молекул из слоя в слой. Например, если один слой газа движется быстрее соседнего,то на границе контакта этих  слоев часть молекул первого слоя будет переходить во второй слой, стремясь ускоритьего движение,а часть молекул второго слоя будет переходить в первый,стремясь замедлить его движение.

 

Точка росы (в 0 С) влажных природных углеводородных газов.

 

 

Р, МПа в газ-е	Абсолютная влажность газов, г/м3
		80	100	150	200	250	300	400	500	600	800	1000
5,0		-12,5	-9	-3	-1,5	5	8	12,5	16,5	19,5	24,5	28,5
5,5		-11,5	-8	-2	2,5	6	9	13,5	17,5	20,5	25,5	30
6,0		-10,5	-7	-1	3,5	7	10	14,5	18,5	21,5	26,5	31
6,5		-9,5	-6	0	4,5	8	11	15,5	19,5	22,5	27,5	32
7,0		-9	-5,5	0,5	5	9	12	16,5	20,5	23,5	28,5	33
7.5		-8,5	-5	1	5,5	9,5	12,5	17,5	21,5	24,5	29,5	34

 

infoks.ru

Состав и свойства природного газа

Природный газ добывается из подземных месторождений. Самые крупные из них расположены в Западной Сибири (Уренгойское, Медвежье, Ямбургское, Бованенковское и другие), в Коми (Вуктыльское), а также на юге (Оренбургское, Астраханское и другие). Вблизи месторождений строятся установки комплексной подготовки газа, в некоторых случаях газ из скважин сразу попадает на газоперерабатывающий завод. Добытый газ очищается от механических и вредных примесей, осушается и поступает в магистральные газопроводы. Большинство крупных месторождений расположено вдали от основных потребителей, поэтому поставка газа является серьезной задачей, успешно реализуемой газотранспортной сетью России.

От месторождений газ транспортируется по магистральным газопроводам, сеть которых покрывает значительную часть территории России. По ним газ поставляется потребителям в Российской Федерации и за ее пределы. Для прокачки газа по трубопроводам используют компрессорные станции, которые повышают давление газа. При подаче газа в населенные пункты от магистрального газопровода делаются ответвления, на которых строят газораспределительные станции (ГРС), из которых газ поступает в газораспределительные сети. На ГРС давление снижается, газ очищается, в него добавляют одорант, производится учет газа, поступающего в межпоселковые газопроводы и газопроводы поселений. Помимо подачи газа по трубопроводам, существуют другой способ транспортировки природного газа — в сосудах, работающих под давлением. Но такой вариант доставки в настоящее время не находят широкого применения для подачи топлива бытовым потребителям, газопроводы являются самым дешевым и безопасным способом.

Основной компонент природного газа — метан СН4. В зависимости от месторождения содержание метана может быть различным — от 85 до 99%. Газ западносибирских газовых месторождений на 98 — 99% состоит из метана. В природных газах также содержится некоторое количество более тяжелых углеводородных газов: этан (до 0.6%), пропан, бутан. Водород и оксид углерода СО содержатся в незначительных количествах. В газе могут быть негорючие компоненты: азот, кислород, углекислый газ СО2, а также механические примеси-не более 0,001 г/м³

К основным свойствам природного газа относятся следующие характеристики:

1. Природный газ легче воздуха. Его плотность зависит от состава, если содержание метана составляет 98-99%, плотность газа — 0,68 — 0,72 кг/м³. Плотность воздуха — 1,29 кг/м³, то есть природный газ почти в два раза легче воздуха.

2. Природный газ, добываемый из месторождений, не имеет запаха. Газу придают специфический запах, что позволяет обнаруживать при не герметичности газопроводов и оборудования его утечку по запаху. В газ добавляют одорант, чаще всего этилмеркаптан, который представляет собой жидкость с резким неприятным запахом. Одоранта добавляют совсем немного, 16-19 грамм на 1000 м³ газа. При наличии в воздухе 1% природного газа его запах должен отчетливо ощущаться.

3. Температура воспламенения составляет 645 °С. Температура воспламенения это температура топливовоздушной смеси, при которой смесь начинает гореть без источника воспламенения. Она зависит от состава газа. С увеличением доли более тяжелых углеводородов (этана, пропана, бутана) температура воспламенения понижается.

4. Низшая теплота сгорания QH природного газа составляет около 8000 ккал/м³. Теплота сгорания газа это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м³ газа. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания QH не учитывает теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Высшая теплота сгорания QB учитывает всю теплоту, выделяющуюся при сгорании газа. Исторически сложилось так, что для практических расчетов в России используется низшая теплота сгорания, так как лишь отдельные виды оборудования — конденсационные котлы — использует тепло, образующееся при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания.

5. Природный газ не токсичен и не оказывает на организм отравляющего действия.

6. Жаропроизводительность метана составляет 2043 °С. Жаропроизводительность — это максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает формуле горения, а начальная температура воздуха и газа равны нулю.

Качество природного газа должно соответствовать ГОСТ 5542-2014 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия»:

— низшая теплота сгорания — не менее 7600 ккал/м³;— объемная доля кислорода — не более 1%;— масса механических примесей — не более 0,001 г/м3;— интенсивность запаха — не менее 3 баллов (интенсивность запаха определяется по 5-балльной шкале, 3 балла — запах умеренный).

Контроль качества газа на соответствие требованиям государственного стандарта производится один раз в месяц газотранспортной организацией на газораспределительных станциях, по результатам оформляется паспорт контроля качества газа. Контроль интенсивности запаха (одоризации) в конечных точках газопровода проводит газораспределительная организация (ГРО).

    1428      

stroymanual.com

Природный газ

Природный газ ( рус. газ ; англ. gas ; нем. Gas n, Erdgas n ) - Смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ,. Как правило, это смесь газообразных углеводородов ( метана, этана, пропана, бутана и т.д.), который образуется в земной коре и широко используется как высокоэкономичное топливо на электростанциях, в черной и цветной металлургии, цементной и стекольной промышленности, в процессе производства стройматериалов и для коммунально-бытовых нужд, а также как сырье для получения многих органических соединений.

Природный газ является полезным ископаемым. Часто является побочным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений - это свободный газ, либо в растворенном состоянии в нефти или воде (в пластовых условиях), а в стандартных условиях (0,101325 МПа и 20 C) - только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в виде газогидратов.

1. Химический состав

Основную часть природного газа составляет метан (CH 4) - до 98%. В состав природного газа могут также входить более тяжелые углеводороды :

- Гомологи метана, а также другие неуглеводной вещества:

2. Свойства природного газа

Природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, к нему перед подачей потребителям добавляют одорант - вещество с резким специфическим запахом. Как одорант может использоваться этилмеркаптан - C 2 H 5 SH или смесь природных меркаптанов - СПМ (C 2 H 3 P). В магистральных газопроводах транспортируется неодоризований газ, поскольку одорант относится к агрессивным веществам, которые вызывают коррозию стенок труб.

Физико-химические свойства, параметры которых характеризуют газ ( газоконденсат) в условиях пластовых давлений и температуры:

2.1. Физические свойства

2.2. Ядовитые свойства природного газа

Природный газ создает удушаючу действие на организм человека. В атмосферном воздухе населенных пунктов, в воздухе рабочей зоны и в воде водоемов санитарно-бытового водопользования устанавливаются предельно допустимые концентрации вредных веществ, которые утверждаются Министерством здравоохранения Украины.

Из газовых компонентов природных и нефтяных газов особенно токсичным является сероводород, его запах ощущается при содержании в воздухе 0,0014-0,0023 мг / л. Сероводород - яд, вызывающий паралич органов дыхания и сердца. Концентрация сероводорода 0,06 мг / л вызывает головную боль. При концентрациях 1 мг / л и выше наступают острое отравление и смерть.

3. Добыча природного газа

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Над глубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах, называемых порами. Времена соединены между собой микроскопическими каналами - трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением, пока не окажется в скважине. Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается 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 слое находится под давлением, что значительно превышает атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

4. Транспортировка природного газа

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением, как правило, до 75 атмосфер (кгс / см 2) движется по трубам диаметром до 1420 мм. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа. Поэтому через определенные промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС) с газоперекачивающими агрегатами (ГПА), на которых газ дотискаеться до расчетного давления. Сооружение и обслуживание трубопровода достаточно дорогое, но это самый дешевый способ транспортировки газа и нефти. Газопроводы большого диаметра, предназначенные для транспортировки газа на большие расстояния, называются магистральными.

Общая протяженность магистральных газопроводов в Украине составляет 35,6 тыс.км.

Кроме трубопроводного транспорта используют специальные танкеры - газовозы. Это специальные корабли, на которых газ перевозится в сжатом или сжиженном состоянии при определенных термобарических условиях. Таким образом для транспортировки газа этим способом необходимо протянуть газопровод до берега моря, построить на берегу газовый завод, скраплюе, порт для танкеров, и сами танкеры. Такой вид транспорта считается экономически обоснованным при отдаленности потребителя сжиженного газа более 3000 км.

Поставщики сжиженного природного газа (СПГ) выигрывают за счет экономии на морских перевозках. При благоприятных условиях цена поставки газа танкером может быть ниже цены поставки по газопроводу почти на порядок. Сравнение транспортных расходов с использованием СПГ и газовозов показывает, что при увеличении расстояния транспортировки расходы увеличиваются гораздо более низкими темпами, подтверждая привлекательность нового рынка сжиженного природного газа. Напротив, прокладка как наземных, так и подводных трубопроводов с ростом расстояний увеличивает себестоимость традиционного природного газа гораздо быстрее.

5. Применение

Восстановительные работы после взрыва природного газа в жилом доме, Москва

Природный газ широко используется в химической промышленности как исходное сырье. Также используется как топливо, для отопления жилых домов, топливо для машин, электростанций и др.. Сегодня из более 50 млн тонн водорода, что производится в мире, половина получается путем конверсии водяного пара с природным газом. Использование водорода в качестве топлива, является основой водородной энергетики.

КОЭФФИЦИЕНТЫ неравномерности потребления газа - отношение средней фактической расхода газа за определенный период (сезон, день, час) до среднего расхода на большее соответствующий период (согласно год, месяц, сутки).

6. Распространение

См.. Ресурсы и запасы природного газа

30-32% мировых запасов природного газа принадлежат России. На втором месте - Иран (15% мировых запасов).

С 2001 года действует Форум стран-экспортеров газа (GECF), в состав которого входят: Алжир, Боливия, Бруней, Венесуэла, Египет, Индонезия, Иран, Катар, Ливия, Малайзия, Нигерия, Объединенные Арабские Эмираты, Оман, Россия, Тринидад и Тобаго. GECF называют "газовым ОПЕК" .

Также большие запасы газа должны Норвегия, США, Канада.

Украина добывает в год более 19 млрд. куб. м газа ( 2006).

По состоянию на ноябрь 2004 г. Украина имела 561 млрд. м разведанных запасов природного газа (33-е место в мире)

Неразведанные запасы газа в Украине 2006 году оцениваются в 4,5 триллиона куб. м.

Перспективными месторождениями природного газа могут стать шельфы Черного и Азовского морей.

Разведкой и добычей природного газа в Украину занимается преимущественно компания "Укргаздобыча" (дочерняя компания Национальной акционерной компании "Нафтогаз Украины"; проводит более 80% работ по поисково-разведочного бурения, около 60% всех объемов сейсморазведки, обеспечивает 86% прироста разведанных запасов газа).

Разведкой и добычей природного газа на шельфе Черного и Азовского морей занимается государственная компания "Черноморнефтегаз".

См.. также

Литература

Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. С. Белецкого. - М.: "Донбасс", 2004. - ISBN 966-7804-14-3.

nado.znate.ru

Химический состав природного газа :: SYL.ru

Трудно представить развитие современного человеческого общества без использования горючих ископаемых. К ним, кроме нефти и угля, относится природный газ, состав и применение которого мы и рассмотрим.

Подземная кухня природы

Около 400-600 млн лет назад на глубине от 1 до 3-6 км происходили сложные геохимические процессы. Они привели к образованию углеродной смеси, находящейся в газообразном состоянии, которую мы называем природным газом. Наука до сих пор не пришла к единому мнению о механизме образования этого вида природных ископаемых, являющегося одним из главных энергоносителей.

Как образовался природный газ

Существует два ответа на вопрос о происхождении природного газа. Первый дают такие корифеи химической науки, как российский ученый Д. Менделеев и француз П. Сабатье. Они выдвинули теорию минерального (вулканического) происхождения природного газа, исходя из которой еще на первичных стадиях формирования Земли как планеты металлы, входящие в состав земного ядра, соединялись с углеродом, образовывая карбиды. Под действием паранормальных температур, давления и катализаторов вода превращалась в водяной пар, вступала в реакции с Cah3, Alh4, LiH, и в глубинах планеты синтезировались газообразные углеводороды, особенно метан (Ch5)и этан (C2H6). В качестве доказательства Сабатье смоделировал вышеописанные процессы в своей лаборатории и получил смесь метана и его гомологов.

У приверженцев теории органического происхождения горючих ископаемых, среди которых был создатель учения о биосфере академик В. Вернадский, другое видение: они считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили, по мнению академика В. Вернадского, всем известный состав природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.

Рассматривая состав природного газа с точки зрения химической систематики, уместно напомнить, что львиную долю в нём занимают предельные углеводороды – алканы. Их еще называют насыщенными. Подчиняясь общей формуле Cnh3n+2, легко вывести формулу простейшего алкана, имеющего всего один атом карбона в своей молекуле. Это метан – Ch5. Несмотря на простоту строения, именно содержание этого вещества обуславливает качество природного газа. Если присутствие метана, который входит в состав природного газа, выше 86%, то такое топливо называется высококалорийным и относится к группе H.

Российский природный газ отличается предельной теплотворностью (98%) и является самым качественным в мире.

Специфика состава газовых месторождений

Известно, что рисунок так называемых папиллярных линий на подушечках пальцев у каждого человека индивидуальный. Так же уникален химический состав природного газа, добытого из различных месторождений. Он различается по содержанию алканов.

Уренгойское месторождение в России является самым богатым. Состав природного газа (в процентах), который там добывают, выглядит следующим образом: метана – 87, этана – 6,2, пропана – 3,4, бутана – 1,98, пентана - 0,76, диоксида углерода – 0,12, азота – 1,1. Российское месторождение Медвежье, в котором добывают природный газ только H-группы, отличается своим составом. Так, метана в нем больше на 12%, этана меньше на 6%, а пропана на 3%.

Россия – газовый гигант

Добыча газа в России сосредоточена преимущественно в Западной Сибири, на Дальнем Востоке, в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Ядром промышленно-энергетического комплекса страны по праву считают Ямбургское и Уренгойское месторождения. В них сосредоточено 9,4 трлн кубометров газа. В Заполярном месторождении находится 4,4, трлн м³ этого полезного ископаемого, а в Медвежьем – 1,6. На базе этих уникальных нефтегазовых запасов и был создан Западно-Сибирский программно-целевой территориально-производственный комплекс. Таким образом, по запасам природного газа Россия занимает одно из первых мест в мире.

Способы добычи природного газа

Учитывая геологические особенности образования газообразной смеси алканов, а именно их пластовое залегание, применяют так называемое роторное бурение. Газодобывающие установки ориентированы, прежде всего, на условия, в которых сформировался конденсат. Он может иметь вид скопления смеси между слоями известняка или сланца. Часто встречаются так называемые «газовые шапки», расположенные над залежами нефти. Реже природный газ образует растворы в воде (газогидраты) или нефти.

Вследствие бурения газ поднимается на поверхность, подчиняясь физическим законам перехода вещества из зоны высокого давления в зону его минимального значения. Такой способ бурения называется методом фонтанной эксплуатации. Затем полученное горючее сепарируется, то есть отделяется от воды и твердых частиц горных пород и направляется в промышленный газосборный пункт. Далее его транспортируют в магистральные газопроводы, откуда он поступает к конечному потребителю.

Перспективный попутчик

Состав и свойства природного газа зависят от особенностей самих месторождений. Отсюда их градация на газовые, газоконденсатные и нефтяные.

Нефтяные газы, называемые попутными, обычно растворены в нефти и выделяются во время её добычи. В попутных содержится меньше метана, но намного больше его гомологов – этана и пропана. Если раньше в середине ХХ столетия попутные газы не находили широкого применения, и их сжигали факельным способом, то сейчас ситуация коренным образом изменилась. Их улавливают в технологическом цикле добычи нефти в специальные резервуары – трапы.

Попутные газы, богатые пропаном и бутаном называют жирными. Из них реакцией дегидрирования (отщепления) атомов водорода при нагревании и в присутствии катализаторов добывают алкены – ненасыщенные углеводороды, такие как пропен и бутадиен. Они, в свою очередь, служат сырьем для химии органического синтеза. Например, из них получают каучуки и пластмассы.

Стоит ли «ставить» на сланцы

Еще одной разновидностью является сланцевый газ, добываемый из сланца – горной породы органического происхождения. Если сравнить состав природного газа, получаемого из сланца, с классическим образцом газового месторождения Н-группы, то показатели хуже и в содержании метана (меньше 85%), и в теплоте сгорания, которая более чем в 2,5 раза ниже.

Итак, рассмотрим состав природного газа в процентах, получаемого из сланцев:

Метан	Этан	Пропан	Углекислый газ	Азот
80,3%	8,1%	2,3%	1,4%	7,9%

Технологии горизонтального бурения и гидроразрыва, используемые в добыче сланцевого газа, варварски уничтожают природные ландшафты, а коктейль из 85 химических веществ, закачиваемых вглубь шурфов с целью разрыва земной коры, способен умертвить все живое, что встречается на его пути.

Газовая промышленность как основа тяжелой индустрии

Природный газ и нефть называют «кровью», питающей все без исключения отрасли промышленности, сельского хозяйства и жилищно-коммунального комплекса страны. Метан, входящий в состав природного газа, является не только топливом, но и исходным звеном в цепи реакций органического синтеза, обеспечивающим экономику необходимыми соединениями и материалами: пластмассами, спиртами, лаками, красителями.

При сжигании 1 кубометра газа выделяется до 54,4 кДж теплоты, поэтому он является одним из лучших видов топлива для бытовых и промышленных потребностей. Растет область применения природного газа в качестве моторного топлива. Жизнеобеспечение и безопасность государства напрямую связана с его потреблением. Ценность этого вида природного сырья лучше всего выражена в его названии – «голубое золото».

www.syl.ru

Состав природного газа

В процессе анаэробного (метанового или бескислородного) брожения в недрах земли происходит биодеструкция органических веществ с выделением свободного метана (СН4 — простейший парафиновый углеводород). Это явление можно описать уравнением реакции: органические вещества + h3O → Ch5 + C5H7NO2 + CO2 + Nh5+h3CO3. В результате образуется полезное природное ископаемое. Оно залегает пластами под землей и находится в газообразном или кристаллическом (в виде газогидратов — соединения метана с водой, устойчивые при повышенных давлениях и низких температурах, находятся в многолетнемерзлых породах) состоянии. Кроме того, он может быть растворен в воде или в нефти. Состав природного газа не постоянен и меняется от месторождения к месторождению.

Основным компонентом этого полезного ископаемого является метан, его содержание лежит в пределах от 91 до 98 %. Также содержатся более тяжелые парафиновые углеводороды: бутан (C4h20), пропан (C3H8), этан (C2H6). Присутствуют неорганические вещества, к которым относятся: водород (h3), азот (N2), диоксид углерода (СО2), сероводород (h3S), гелий (Не), пары воды (Н2О). Свойства и состав природного газа, а также методы испытаний регламентируются ГОСТ 5542-87. Этот межгосударственный стандарт разработан и введен в СССР, а в настоящее время действует в ряде стран СНГ. Он распространяется на газы природные горючие, которые используют, как топливо и сырье в промышленности, а также в качестве топлива в коммунально-бытовом хозяйстве.

Залегает он на глубине от одного до нескольких километров (ниже, чем нефть), так как он образуется при большем давлении и более высоких температурах. Глубина его залегания зависит от месторождения, Например, рядом с Новым Уренгоем его добывают на глубине 6 км. Добытый, с помощью скважин, из-под земли газ поступает в системы сбора, а затем его готовят и транспортируют к потребителю. Для подготовки рядом с месторождением монтируют и пускают специальную установку, которая предназначена для удаления воды (мешает транспортировке) и сернистых соединений (являются коррозионно активными веществами, которые сокращают срок службы оборудования и могут привести к аварийной ситуации). Состав природного газа анализируется до и после его осушки в абсорбционных колонах и очистке от сероводорода.

На установках также выделяют гелий. В этом случае решают две задачи. Первая — инертный гелий (Не) снижает качественные характеристики, предусмотренные ГОСТ 5542-87, например, теплоту сгорания. Вторая — выделенный на установке низкотемпературного разделения гелий является необходимым во многих отраслях народного хозяйства ценным продуктом, его получают на месторождениях с содержанием более 0,1 %. Добытый гелий под большим давлением транспортируют к потребителям в стальных баллонах. Качественный состав гелия, как и состав природного газа, анализируют на содержание примесей в специальных химических лабораториях.

Содержание углеводородных компонентов анализируют по ГОСТ 23781-87. Согласно данному нормативному документу определяют химический состав природного газа хроматографическими методами. Гелий, водород, азот, кислород и метан — на хроматографе с детектором по теплопроводности, в котором установлена хроматографическая колонка с молекулярными ситами. Углеводороды и диоксид углерода — на хроматографе с детектором по теплопроводности и с колонкой заполненной сферохромом, обработанным эфиром ТЭГМ. Содержание компонентов С4-С8 — на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором и хроматографической колонкой, заполненной инертным твердым носителем (хроматоном), обработанным скваланом или диметилсиликоном. Рассчитывают состав природного газа в процентах объемных.

Исследуют также и другие характеристики, определяющие качество продукта, на разных стадиях производства: от момента добычи до поставки потребителю. Например, содержание воды устанавливают по точке росы, ГОСТ 20060-83. Относительную плотность, высшую и низшую теплоту сгорания рассчитывают в соответствии с ГОСТ 22667-82 и на основании компонентного состава, полученного с помощью хроматографических методов анализа по ГОСТ 23781-87. Для определения сероводорода (h3S) и меркаптановой серы (RSH) применяют один из трех методов (фотокалориметрический, потенциометрический или йодометрический), которые описывает ГОСТ 22387.2-97 и выбирают в зависимости от содержания анализируемых компонентов. Все исследования, на основании которых становится известным состав природного газа, проводят в химических лабораториях, которые должны отвечать требованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2009.

fb.ru

---

• 
  Газ 3308 юрий
• 
  Расположение сидений в газели
• 
  Спарка 95 л на какие модели газ
• 
  Возможные неисправности рулевого управления газель
• 
  При отравлении выхлопными газами первая помощь
• 
  Компрессор газ 66 устройство
• 
  Цельнометаллическая газель фото
• 
  Порядок работы цилиндров газ 3110
• 
  14 мест газель бизнес
• 
  Бизнес модель газель
• 
  Автомобиль газодымозащитной службы