5. Состав и свойства природных газов.

Природные газы, добываемые из чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений, состоят из углеводородов гомологического ряда метана с общей формулой С_nH_2n+2, а также неуглеводородных компонентов: азота (N₂), углекислого газа (СО₂), сероводорода H₂S, редкоземельных (инертных) газов (гелия, аргона, криптона, ксенона), ртути. Число углеродных атомов в молекуле углеводородов n может достигать 18 и более.

Метан (CH₄), этан (C₂H₆) и этилен (C₂H₄) при нормальных условиях ( p= =0,1 МПа и t=273К) являются реальными газами.

Проран (С₃Н₈), пропилен (С₃Н₆), изобутан ( ί=C₄H₁₀), нормальный бутан (n=C₄H₁₀), бутилены (С₄Н₈), при атмосферных условиях находятся в парообразном (газообразном) состоянии, при повышенных давлениях – в жидком состоянии. Они входят в состав жидких (сжижаемых, сжиженных) углеводородных газов.

Углеводороды начиная с изопентана (ί=С₅Н₁₂) и более тяжёлые (17 ≥ n > 5) при атмосферных условиях находятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновой фракции.

Углеводороды, в молекулу которых входит 18 и более атомов углерода (от С₁₈Н₃₈), расположенных в одну цепочку, при атмосферных условиях находятся в твёрдом состоянии.

Природные газы подразделяют на три группы.

1. Газы добываемые из чисто газовых месторождений. Они представляют собой сухой газ, свободный от тяжёлых углеводородов.

2. Газы, добываемые вместе с нефтью. Это физическая смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции (сжиженного газа) и газового бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Они состоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжёлых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжёлые масляные фракции.

Искусственные газы получают из твёрдых топлив в газогенераторах, ретортах, тоннельных и прочих печах при высоких температурах, а иногда и при повышенных или высоких давлениях.

6. Состав и свойства нефтей.

По химическому составу нефть – сложное соединение углерода и водорода. Кроме углерода и водорода, в нефтях содержится в небольших количествах кислород, азот и сера, в ничтожных количествах в виде следов – хлор, фосфор, иод и другие химические элементы.

В нефтях встречаются следующие группы углеводородов: 1) метановые (парафиновые); 2) нафтеовые; 3) ароматические. Наиболее распространены в природных условиях углеводороды метанового ряда: метан СН₄, этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈ и др. Эти углеводороды называют также предельными или насыщенными, что подчёркивает их небольшую химическую активность, а также плохую способность вступать в соединение с атомами других веществ.

Углеводороды от метана до бутана (С₄Н₁₀) включительно при атмосферном давлении находятся в газообразном состоянии. Из них состоит нефтяной газ. Углеводородные соединения, содержащие от 5 до 17 атомов углерода в молекуле (С₅Н₁₂-С₁₇Н₃₆), - жидкие вещества. Эти соединения входят в состав нефти.

Углеводороды, в молекулах которых имеется свыше 17 атомов углерода, относятся к твёрдым веществам. Это парафины и церезины, содержащиеся в тех или иных количествах во всех нефтях.

Физические свойства и качественная характеристика нефтей и нефтяных газов зависят от преобладания в них отдельных углеводородов или смежных групп.

Нефти с преобладанием сложных углеводородов (тяжёлые нефти) содержат меньшее количество бензиновых и масляных фракций. Содержание в нефти большого количества смолистых и парафиновых соединений делает её малоподвижной, что требует особых мероприятий для извлечения её на поверхность и последующего транспортирования.

Товарные качества и фракционный состав нефтей определяют путём лабораторной разгонки их. Разгонка нефти основана на том, что каждый углеводород, входящий в её состав, имеет свою точку кипения. Лёгкие углеводороды имеют низкие точки кипения. Например, у пентана (С₅Н₁₂) точка кипения равна 36⁰С, у гексана (С₆Н₁₄) – 69⁰С. У тяжёлых углеводородов точки кипения более высокие до 300⁰С и выше. Процентное содержание в нефти отдельных фракций, выкипающих в определённых температурных интервалах, характеризует фракционный состав нефти.