Часть I. Природный газ (пг)

1. Основные физические свойства природных газов

1.1. Горючие газы, используемые для газоснабжения

Для газоснабжения используются природные, искусственные и сжи­женные природные и углеводородные газы. Качество природного газа долж­но соответствовать ГОСТ 5542-87, сжиженного углеводородного газа — ГОСТ Р 52087 – 2003 [2].

По составу газы могут быть чистыми и смесями. Чистыми газами являются газы, в которых содержится не более 0,05% (молярных) приме­сей газов других наименований. Газовая смесь — смесь чистых газов, не вступающих друг с другом в химическую реакцию.

Природный газ — это газовая смесь, компонентами которой в основ­ном являются предельные углеводороды (С_nН_2n+2), азот, диоксид углеро­да и сероводород. Компонентный состав смеси газов, в том числе и при­родного газа, определяется в объемных или молярных долях.

Для природного газа характерным является следующий компонент­ный состав, выраженный в объемных долях:

0,6 < метан < 1,0

0,00 < этан< 0,12

0,00 < пропан < 0,06

0,00 < бутаны < 0,04

0,00 < пентаны < 0,04

0,00 < азот <0,16

0,00 < диоксид углерода< 0,16

0,00 < сероводород < 0,01

0,000 < гелий < 0,002

Другие компоненты < 0,002

Согласно стандарта содержание вредных примесей в граммах на 100м³ газа не должно превышать: сероводорода - 2, аммиака — 2, цианистых со­единений в пересчете на синильную кислоту (HCN) — 5, смолы и пыли — 0,1, нафталина — 10 (летом) и 5 (зимой).

Содержание влаги не должно превышать количеств, насыщающих газ при температуре 20 °С (зимой) и 35 °С (летом). Если газ транспорти­руют на большие расстояния, то его осушают.

Природные газы представляют собой смесь углеводородов метано­вого ряда, их можно подразделить на три группы: [8]

1— газы чисто газовых месторождений. Состоят в основном из мета­на, являются сухими, или тощими (не более 50 г/м³ пропана и выше). Характеристики природных газов некоторых северных месторождений приведены в табл. 1.1.

2— попутные газы нефтяных месторождений. Содержат большое количество тяжелых углеводородов - обычно более 150 г/м³. Являются

Низшая теплота сгорания, кДж/(кгК)		35509	35430	35685	35534	35375	35509	35521	35004	31328	35360	35138	35277	38828
Плотность (при 0 °С и 0,1013), МПа		0,729	0,714	0,722	0,723	0,728	0,727	0,730	0,735	0,745	0,729	0,724	0,755	0,859
Состав газа (по объему), %	Серо­ водород H3S	нет	нет	нет	следы	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет	Нет
	Азот N2	0,980	1,120	0,600	0,855	1,500	1,000	1,300	2,560	4,300	1,100	1,600	3,000	5,100
	Двуокись углерода С02	0,290	0,190	0,010	0,063	0,200	0,200	0,150	0,100	0,190	0,100	0,060	0,500	0,300
	Пентан C5H12	0,010	0,010	0,010	-	0,010	0,010	0,010	0,010	-	-	0,010	0,060	0,300
	Бутан С4Н10	-	-	-	0,003	-	0,020	0,005	-	-	-	0,010	0,100	0,940
	Пропан С3Н8	-	-	-	0,007	0,010	0,030	0,010	0,010	-	0,010	0,300	0,300	2,600
	Этан C2H6	0,70	0,60	0,120	0,028	0,070	0,100	0,130	0,120	0,320	0,070	0,100	1,200	8,800
	Метан СH4	98,8	98,6	99,2	99,0	98,4	98,6	98,7	97,2	95,1	98,4	97,6	94,1	81,8
Месторождение		Уренгойское	Ямбургское	Медвежье	Бованенковское	Заполярное	Тазовское	Губкинское	Комсомольское	Вынгапуровское	Юбилейное	Мессояхское	Березовское	Вуктыльское

Таблица 1.1.

Характеристики природных газов некоторых северных месторождений России

жирными газами. Это смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина.

3— газы конденсатных месторождений. Это смесь сухого газа и конденсата. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяже­лых углеводородов, содержащих С₅ и выше (бензин, лигроин, керо­син). Сухие газы легче воздуха, а жирные — обычно тяжелее.

Теплотворная способность газов чисто газовых месторождений — 31’000...38’000 кДж/м³, а попутных газов нефтяных месторождений — 38’000...63’000 кДж/м³.

Искусственные газы. При термической обработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы.

Сухая перегонка — процесс разложения твердого топлива без доступа воздуха. Получают газ, смолу и коксовый остаток (температура процесса 900...1 100 °С).

Примерный состав коксового газа, %:

Н₂ - 59; СН₄ - 24; С_nН_m - 2; СО - 8; С0₂ - 2,4; O₂ - 0,6; N₂ - 4.

Теплотворная способность — 16 000... 18 000 кДж/м³, плотность — 0,45...0,5 кг/м³.

Газификация — процесс термохимической переработки топлива. В результате реакции углерода топлива с кислородом и водяным па­ром образуются горючие газы: окись углерода и водород. Одновре­менно с процессом газификации протекает частичная сухая перегон­ка топлива.

Продуктами газификации топлива являются горючий газ, зола и шлаки (в газогенераторах). При подаче в газогенератор паровоздушной смеси получают генераторный газ, называемый смешанным, примерный состав которого в %:

Н₂ - 14,0; СН₄ - 1,0; СО - 28,0; С0₂ - 6,0; 0₂ - 0,2; H₂S - 0,2; N₂ - 50,6.

Теплотворная способность генераторного газа —5 500 кДж/м³, плот­ность—1,15 кг/м³.