Природный газ

Приро́дный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Рис. 14. Установка подготовки пускового и топливного газа

Рис. 15. Молекула метана

Природный газ относится к полезным ископаемым. 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, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. В стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °С) природный газ находится только в газообразном состоянии.

Также природный газ может находиться в виде естественных газогидратов.

Химический состав. Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98 % (Рис. 15). В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10), а также другие неуглеводородные вещества: водород (H2), сероводород (H2S), диоксид углерода (СО2), азот (N2), гелий (Не).

Физические свойства. Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано другое):

• Плотность: от 0,7 до 1,0 кг/м³ (сухой газообразный); 400 кг/м³ (жидкий).

• Температура самовозгорания: 650 °C;

• Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

• Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 Мкал/м³).

Расчётное задание

Определить стехиометрический коэффициент топливного газа следующего объемного состава r_i: CH₄¹=0,650+0,01·n, С₂Н₆¹=0,282-0,01·n (CH₄²=CH₄¹+0,03, С₂Н₆²=С₂Н₆¹-0,03, CH₄³=CH₄¹+0,06, С₂Н₆³=С₂Н₆³-0,06), С₃Н₈ = 0,034, С₄Н₁₀ = 0,020, С₅Н₁₂ = 0,008, СО₂ = 0,001, N₂ = 0,005. Молекулярная масса отдельных компонентов М_i: CH₄=16,04 г/моль, С₂Н₆=30,07 г/моль, С₃Н₈ = 44,09 г/моль, С₄Н₁₀ = 58,12 г/моль, С₅Н₁₂ = 72,15 г/моль, СО₂ = 44,02 г/моль, N₂ = 28,02 г/моль.

Методика расчёта

1. Молекулярная масса топливного газа данного состава (с учетом молекулярной массы отдельных газов)

г/моль. (40)

2. Массовая концентрация углерода в топливе

.(41)

3. Массовая концентрация водорода в топливе

. (42)

4. Массовая концентрация серы в топливе

S^P = 0,0. (43)

5. Массовая концентрация азота в топливе

. (44)

6. Массовая концентрация кислорода в топливе

. (45)

7. Сумма массовых концентраций

С^Р + Н^Р + S^Р + N^Р + O^Р = 1,0. (46)

8. Стехиометрический коэффициент

кг/кг. (47)

Отчётная таблица имеет вид:

Название искомой величины	Формула	Единица измерения	Значения
			CH41 С2Н61	CH42 С2Н62	CH43 С2Н63
1.
2.
…
8.