1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРЮЧИХ ГАЗАХ

1.1.Состав и классификация горючих газов

Газ – одно из агрегатных состояний вещества, в котором его частицы движутся хаотически, равномерно заполняя весьИвозможный объем.

Горючими называют газы, которые способны поддерживать горение. В большинстве случаев они также являются и взрывоопасными, то есть при большой концентрации могут привести к взрыву.

Горючие газы делятся на природные, искусственныеи смешанные. Условия и процессы образования природного газа исключи-

ни и те же процессы приводят к образованиюДгазовых смесей неодинакового состава. Часто одни и те же компоненты способны образовываться за счет разных процессов. Например, метан, азот, оксид углерода могут бытьббиохимического генезиса и термокаталитического (абиогенного). Отличить компоненты по генетическому признаку часто практически невозможно. О ладая высокой подвижностью, газы в процессе миграции могут значительно изменять свой первоначальный химический состав в результате процессов сорбции, раство-

тельно разнообразны: биохимические и термокаталитические, пре-

ренияи, окисления и др. [7].

вращения органического вещества в химические – это реакции процессов, протекающих при воздействии на горные породы высоких температур и давлений, радиоактивный распад и др. Образующиеся при этом газы по химическомуАсоставу весьма различны. Нередко од-

Пр родные горюч е газы представляют собой смесь различных углеводородов с пре мущественным содержанием метана, вклю-

чающую небольш е кол чества CO , N и других газов. Природные

С 2 2

газы ч сто газовых месторождений содержат большое количество метана CH4 (до 93 – 98%). Газы газонефтяных месторождений содержат меньше метана, но соответственно большее количество его гомологов (этана, пропана, бутана). Эти газы добывают попутно с нефтью.

Природный газ, выходящий из скважины, иногда содержит пары бензина; кроме того, газ выносит с собой песок и воду. Поэтому на месте добычи из газа улавливается бензин, газ подвергается очистке и осушению, а затем транспортируется к потребителям по газопроводам. Незначительное содержание балласта позволяет транспортировать природный газ на большие расстояния.

5

Природный газ используется как топливо для промышленности и бытовых нужд и является сырьем для получения многих химических продуктов (водорода, ацетилена, бензола, метилового спирта, ацетона, каучука, толуола, антрацена, сажи и др.). Особенно большое

Горючие природные газы встречаются в осадочном чехле зем-

ной коры в виде свободных скоплений, а также в растворённом (в нефти и пластовых водах), рассеянном (сорбированные породами) и окклюдированном (в газовых гидратах) видах.

называют пластовый газ метанового составаДс низким содержанием этана, пропана и бутана, с содержанием конденсата 10 – 30 см3/м3. Жирным считается газ с содержанием конденсата 30 – 90 см3/м3. Неуглеводородныебкомпоненты включают азот, диоксид углерода, оксид углерода, водяные пары. Кроме того, некоторые природные газы обогащены соединениями серы, гелием, аргоном; встречаются также водород, пары ртути и летучих жирных кислот. Содержание диоксида углерода меняется от долей процента до 10 – 15%, иногда более (в

Углеводороды представлены метаном, этаном, пропаном, бута-

нами, реже пентаном и более тяжёлыми (до октана включительно), а

также этиленом, пропиленом, бутиленом. Природный газ считается сухим, если состоит главным образом из метана (> 85%), с низким содержанием этана (< 10%), при практическом отсутствии пропана и бутана; с содержанием газовогоАконденсата менее 10 см3/м3. Тощим

Астраханскомигазоконденсатном месторождении СО2 – 20 – 22%). Концентрац я азота в природных газах обычно не превышает

10% (часто 2 – 3 %), в газах отдельных нефтегазоносных бассейнов и пров нц й дост гает 30 – 50% (в Волго-Уральской нефтегазоносной Спров нц ), ногда более; известны месторождения с преимущественным содержан ем азота (Чу-Сарысуйская газоносная область: Амангельд нское месторождение – 80% N2 и 16% СH4; Учаральское – 99% N2). Количество сероводорода обычно не превышает 2 – 3%; как исключение, известны газовые залежи с содержанием сероводорода 15 – 20% и более (Астраханское месторождение – 25%). Концентрация гелия в большинстве случаев – сотые и тысячные доли процента,

в некоторых месторождениях – до 3 – 13%.

6

Мировые запасы горючего природного газа составляют около 300 трлн м3 (табл. 1.1). Лидирующую позицию по количеству запасов занимает Россия (68,9 трлн м3, что составляет около 23% мировых запасов), второе место занимает Иран, запасы которого меньше российских более чем в 2 раза; третья позиция принадлежит Катару.

Всего в мире известно свыше 12 тысяч газовых месторождений (в России более 900), однако около половины запасов газа сосредоточено в нескольких десятках уникальных газовых и газоконденсатных месторождений. Крупнейшие в мире – в Катаре и Иране (Северное – Южный Парс) и России (Уренгойское месторождение).

7

В России 29 уникальных (с текущими запасами св. 500 млрд м3) и 81 крупное (75 – 500 млрд м3) месторождение свободного газа (табл. 1.2).

8

Уникальные и крупнейшие газовые месторождения расположены в США, Канаде, Алжире, Иране, Австралии, Великобритании, Нидерландах и др. В США наиболее значительные по запасам газа месторождения открыты на Аляске (Прадхо-Бей), во впадине Анадарко (Панхандл-Хьюготон, Мокейн-Лаверн), в Пермском бассейне (Пакетт, Гомес), Мексиканском бассейне (Монро). Крупные месторождения газов природных горючих расположены в акваториях Северного моря и на прилегающей суше (Лимен, Индефатигейбл, Гронинген, Фригг и др.), в Персидском заливе (Парс, Кенган и др.), у побережья Австралии (Норт-Ранкин), на Арктических островах Канады (КингКристиан, Дрейк-Пойнт и др.), более мелкие – в Средиземном море, а также в Черном, Каспийском, Охотском морях.

Большая часть запасов горючих природных газов РФ заключена в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (бассейне) – в На-

чий доменный газ, который отводится из верха шахты (колошника).

9

Состав доменного газа зависит от степени обогащения дутья кислородом, количества вдуваемого природного газа, температуры дутья и ряда других факторов. Теплота сгорания доменного газа равна

3500 – 5000 кДж/м.

Коксовый газ получают в специальных печах, в которых каменный уголь нагревается до температуры 900 − 1000 °С без доступа воздуха. При нагревании твердого топлива в бескислородной среде происходит разложение массы топлива с образованием твердого остатка – кокса и газа с теплотой сгорания, равной примерно 4350 ккал/м3. Полученный коксовый газ отсасывают из камер печи специальным вентилятором – эксгаустером. Коксовый газ является побочным продуктом при получении кокса, который необходим для металлургической промышленности. Из 1 т каменного угля можно получить 300 − 350 м3 коксового газа.

теплотой сгоран я (около 3300 ккал/нм3).

ц ан стых соед нен й, аммиака, нафталина, двуокиси углерода, водяных паров. ложность обработки газа зависит от того, для каких потребителей он предназначен. Наиболее сложна обработка газа при использовании его для бытового снабжения. После очистки искусственные газы, так же как и природные, подвергают одоризации.

мешанные газы представляют собой смесь из нескольких природных и искусственных газов. Часто калорийность одного или нескольких газов не соответствует требуемой теплотворной способности, поэтому прибегают к их смешиванию. Например, водяной газ,

10