Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Компонентный состав природного газа

По способу добычи природный газ подразделяется на:

- «сухой» газ, добываемый из чисто газовых месторождений и состоящий более, чем на 90% из метана;

- попутный газ, добываемый из нефтяных месторождений, представляющий собой смесь метана с другими углеводородами;

- газоконденсат, добываемый из газоконденсатных месторождений. Содержит значительное количество конденсата.

Типичный компонентный состав природного газа содержит горючую и не горючую компоненты. К горючим - относятся:

1. Метан СН₄ - бесцветный не токсичный газ без запаха. Плотность 0.71кг/м³, относительная плотность по воздуху 0.55 (почти в два раза легче воздуха). Химическая реакция горения имеет вид:

СН₄ + 2О₂®СО₂ +2Н₂О

В результате сгорания 1м³ метана образуется 10.52 м³ продуктов горения. Продуктами горения метана являются углекислый газ и вода, что выгодно отличает его от альтернативных видов топлива (уголь, нефтепродукты) с точки зрения экологической безопасности. По санитарным нормам относится к 4-му классу опасности (малоопасные вредные вещества со значением ПДК в пересчёте на С) – 300 мг/ м³. Концентрационные пределы воспламенения в воздухе - 5-15% (по объёму), температура воспламенения 645ºС.

2. Тяжёлые углеводороды метановой группы Сn Н2n +2, число n называется углеводородным числом: n +2 для этана С₂Н₆), n +3 для пропана (С₃Н₈), n+4 для бутана (С₄Н₁₀), n +5 для пентана (С₅Н₁₂) и т.д. С ростом n растет плотность углеводородов. Все углеводороды с n > 2 тяжелее воздуха. Плотность по воздуху: этана -1.05, пропана -1.55, бутана -2.08. Химическая реакция горения углеводородов описывается уравнением:

СxHy + (x+y/4) O₂ ® x CO₂ + y/2 H₂О

Так, например, для пропана (x = 3, y = 8) получим:

C₃H₈ + 5O₂® 3CO₂ + 4H₂O

Примеси тяжелых углеводородов изменяют свойства природного газа: повышают его плотность, снижают температуру воспламенения (НКПВ), изменяют допустимое объемное содержание газа в воздухе рабочей зоны, при значительном их содержании придают газу запах бензина, снижают минимальную энергию зажигания.

3. Водород Н₂ - бесцветный нетоксичный газ без запаха. Относительная плотность по воздуху 0.07, водород в 14.5 раз легче воздуха. Химическая реакция горения имеет вид:

H₂+ 0.5O₂ ® H₂O

В результате сгорания 1 м водорода образуется 2.88 м3 продуктов горения.

4. Монооксид углерода СО (угарный газ) - бесцветный токсичный газ без запаха. Относительная плотность по воздуху 0.97. Химическая реакция горения:

2СО + O₂ ® 2СО₂

В результате сгорания 1 м³ оксида углерода образуется 2.88 м³ продуктов горения.

Даже ничтожное содержание угарного газа в помещении (десятые доли процента по объёму) смертельно опасно. Например, при содержании всего 0.5% СО критическим временем нахождения человека в помещении является 5 мин. ПДК углерода в воздухе рабочей зоны 20 мг/м (4 класс - малоопасные вредные вещества), ПДК в воздухе населенных пунктов 1 мг/м и максимально разовая - 3 мг/м .

Негорючие компоненты природного газа называются балластом:

1. Азот N₂ - бесцветный газ без запаха. Азот является неактивным газом (очень слабо вступает в химические реакции). Из азота примерно на ¾ состоит атмосферный воздух.

2. Кислород О₂ - бесцветный газ без запаха. Присутствие кислорода в газе делает его взрывоопасным, поэтому содержание кислорода в газе не должно превышать 1%.

3. Двуокись углерода СО₂ (углекислый газ) - бесцветный газ со слегка кисловатым запахом. 4-5% углекислого газа в воздухе приводит к раздражению органов дыхания, а 10% - к сильному отравлению. Сильно охлаждённый и концентрированный (сжатый под высоким давлением) углекислый газ превращается в твёрдое вещество, так называемый «сухой лёд», который используется, в частности, для хранения быстропортящихся продуктов.

Содержание балласта в природном газе снижает его удельную теплоту сгорания. Удельная теплота сгорания - это количество энергии, выделяемое при сгорании 1 м³ газа, измеряется в килоджоулях на метр кубический [кДж/м³]. По агрегатному состоянию воды после сгорания различают высшую и низшую теплоту сгорания: высшая теплота сгорания – количество энергии, выделяемое при полном сгорании газа с образованием СО₂, N₂ и выделением Н₂О в газообразном состоянии; низшая теплота сгорания – количество энергии, выделяемое при полном сгорании газа с образованием СО₂, N₂ и выделением Н₂О в жидком состоянии. Иными словами, низшая теплота сгорания равна высшей за вычетом энергии, расходуемой на испарение (перевод из жидкого в газообразное состояние) содержащейся в газе воды.

В таблице 1.1 приведены в качестве примера данные по удельной теплоте сгорания горючей компоненты природного газа.

Таблица 1.1.