2 Классификация горючих газов

Все горючие газы делятся на две группы: природные и искусственные.

Природные газы добывают из недр земли. Искусственные газы получают на специальных заводах или на заводах в качестве побочного продукта.

Природные газы не содержат водорода, окиси углевода и кислорода. Содержание азота и углекислого газа обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат в небольших количествах сероводород.

Природные газы можно разделить на три группы .

1 Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они на 90-98% состоят из метана, а также содержат не более 50 г на 1 м³ тяжелых углеводородов. Их называют сухими тощими. Низшая теплота сгорания - 31-38 МДж/м³ , относительная плотность по воздуху - 0,56 - 0,65 .

2 Газы газоконденсатных месторождений, состоящие из смеси сухих газов и паров конденсата тяжелых углеводородов (бензина, лигроина, керосина). При снижении давления и выходе газов на поверхность из них выделяется от 10 до 500 см³ конденсата на 1 м³ добываемого газа. Газы газоконденсатных месторождений имеют самый разнообразный состав.

3 Попутные газы добываются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью. Помимо метана они содержат значительное количество более тяжелых углеводородов (обычно свыше 150 г/м³) и являются жирными газами. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа, пропан - бутановой фракции и газового бензина. Теплота сгорания попутных газов составляет 38-63 МДж/м³ .

Обычно в 1 т нефти содержится 200-400 м³ газа. Состав попутных газов зависит от природы нефти, в которых они находятся в естественных подземных резервуарах, а также от принятой схемы отделения газа от нефти при выходе их из скважины. На газобензиновых заводах из попутных газов выделяют газовый бензин и пропан - бутановую фракцию, которою используют для газоснабжения городов в виде сжиженного газа.

Искусственные газы - это газы, вырабатываемые из твёрдого или жидкого топлива. В зависимости от способа переработки они делятся на газы сухой перегонки и генераторные газы.

При переработке нефти и нефтепродуктов получают нефтезаводские газы, состав которых обусловлен направлением технологического процесса, температурным режимом, давлением переработки, составом сырой нефти и нефтепродуктов.

Различают газы прямой перегонки нефти, крекинг - газы, газы коксования мазута и гудрона, газы гидролиза нефтепродуктов, газы процессов риформинга.

Нефтезаводские газы в первую очередь используются в химической технологии.

Газы сухой перегонки.

Сухая перегонка - это процесс термического разложения твёрдого топлива без доступа воздуха.

В зависимости от способа сухой перегонки различают:

1. горючий газ полукоксования, или низкотемпературного коксования при температуре 500 - 550 ⁰С.

2. горючий газ коксования, или высокотемпературного коксования при температуре 950 - 1100 ⁰С.

В результате сухой перегонки топлива получают газ, воду, смолу и твёрдый остаток.

В результате коксования твёрдого топлива получают кокс и газ.

При коксовании угля получают коксовый газ.

Средний выход коксового газа - 300 - 330 м³ на 1 т сухой шихты или 400 - 450 м³ на 1 т кокса. Ресурсы коксового газа в стране ранее составляли около 30 млрд м³, что эквивалентно 15 млрд м³ природного газа. Средний состав коксового газа, % по объёму (динасовые печи):

H₂= 57, CH₄ = 25, C_mH_n= 2.5, CO= 6.5, CO₃ = 2 , O₂ = 0.3, N₂= 5.7 . Плотность газа - 0,47 кг/м³, низшая теплота сгорания - 17700 кДж /м³.

Коксовый газ является весьма ценным видом топлива. Высокая жаропроизводительность позволяет его использовать для отопления мартеновских и прокатных печей. Недостаток: токсичность.

Из сланца получают сланцевый газ. Сланцы - представляют собой глинистые минеральные или мергеливые породы, пропитанные органическими веществами. Они содержат в себе 60% золы , 10% влаги и 30% органических веществ. Это - низкосортное топливо.

Перегонка сланца производиться в камерных вертикальных вращающихся печах. Из 1 т сланца получают 400 м³ газа с низшей теплотой сгорания 14700 кДж/м³. Газ токсичен. Товарный сланцевый газ представляет собой смесь камерного и генераторного газов, очищенных от сероводорода, газового бензина и влаги. Состав товарного газа, в % по объёму:

CO₂=17.2, C_mH_n=5.1, O₂=0.9, CO=10.1, H₂=22.5, CH₄=14.4, N₂=29.8. Низшая теплота сгорания 12270 кДж/м³.

Генераторные газы вырабатываются в специальных аппаратах - газогенераторах. Процесс газификации топлива осуществляют путём продувания газообразной смесью слоя раскалённого топлива.

Генераторные газы в зависимости от характера дутья, применяемого при их получении, делятся на:

воздушные - воздушное дутье; водяные - паровое дутье; смешанные - воздушное и паровое дутье; парокислородное - паровое и кислородное дутье.

Воздушный газ: состав CO = 34,7% , N₂ = 65,3% . Низшая теплота сгорания - 4400 кДж/м³ .

Реальный газ содержит также и CO₂.

Водяной газ: состоит CO и H₂. Низшая теплота сгорания - 10500 - 11300 кДж/м³.

Смешанный газ - имеет примерный состав, в % по объему:

H₂ = 14; CH₄ = 1; CO = 28; CO₂=6; O₂= 0,2; C_mH_n= 0,2; N₂= 50,6. Низшая теплота сгорания - 5500 кДж/м³; плотность топлива - 1,15 кг.

Парокислородный газ - применение кислорода вместо воздуха при дутье позволяет получить газ достаточно высокой теплоты сгорания - 8400 - 10000 кДж/м³.

Недостатком генераторных газов является их высокая стоимость и токсичность.

Уголь можно газифицировать под землёй. В этом случае получается газ подземной газификации. Низшая теплота сгорания газа подземной газификации не превышает 4500 кДж/м³. Идея подземной газификации была выдвинута Д. И. Менделеевым. Проблема газификации топлива имеет большое значение в связи с тем, что ресурсы газообразного топлива в десятки раз меньше запасов ископаемых углей.

На доменных печах в процессе выплавки чугуна получают доменный газ. При выплавке 1т. чугуна выделяется 2000 - 2500 м³ доменного газа. Состав газа:

СО = 29,1; H₂ = 1,7; CH₄= 0,3; CO₂= 13,2 . Низшая теплота сгорания - 4000 кДж/м³.

При выплавке чугуна в стране ранее получалось 200 млрд м³ доменного газа, что эквивалентно 25 млрд м³ природного газа.

Доменный газ используется для обогрева коксовых печей, в смеси с коксовым - для прокатных станов. Транспортировка на большие расстояния нецелесообразна. Такое топливо называется местным топливом. Доменный газ - токсичен.

Основной недостаток искусственных газов по сравнению с природным газом - сильная токсичность .