Классификация и состав природных газов реферат

Обновлено: 05.07.2024

Природные газы – ‘это газовая смесь, добываемая из газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений, состоящая из углеводородов гомологического ряда метана с общей формулой С_nН_2n+2, а также_; неуглеводородных компонентов: азота (N₂), углекислого газа (СО₂), сероводорода (H₂S), ряда инертных газов (гелий, аргон, криптон, ксенон), ртути. Число углеродных атомов в молекуле углеводородов n изменяется от единицы до 18 и более.

Хроматографический компонентный состав природного газа (газовой смеси) и определение любых его физико-химических свойств в газовой отрасли проводят при:

- нормальных условиях – давление - 0,1013 МПа и температура - 273 К (760 мм рт. ст. и 0° С);

- стандартных условиях - давление - 0,1013 МПа и температура - 293 К (760 мм рт. ст. и 20° С).

1. Общая характеристика углеводородных газов

Углеводородные газы делятся на природные (естественные) и искусственные. К природным относятся так называемые "сухие" природные газы, попутные нефтяные и газы конденсатных месторождений.

К природным (попутным) газам могут быть отнесены также газы стабилизации нефти. Природные газы, их компоненты либо отдельные фракции используются в качестве топлива и химического сырья.

Любые смеси углеводородных газов могут быть сожжены в газогорелочных устройствах топок, печей и технологических агрегатов, в цилиндрах и камерах сгорания поршневых и турбинных двигателей внутреннего сгорания.

Однако перед сжиганием природные (и искусственные) углеводородные газы практически всегда подвергают разделению для:

а) выделения некоторых наиболее ценных компонентов;

б) удаления вредных либо балластных компонентов, затрудняющих транспортирование газов или ухудшающих процесс сгорания;

в) обеспечения оптимального транспортирования двух основных групп компонентов природных газов: тяжелых углеводородов в жидком и легких в газообразном видах.

"Сухие" природные газы почти целиком состоят из метана и содержат небольшие количества углеводородов С₂ -С₄ , азота, углекислоты и сероводорода. В месте добычи они всегда насыщены влагой.

Сероводород может вызвать коррозию магистрального газопровода при транспортировании газа, а продукты сгорания сероводорода - коррозию технологического оборудования, в котором сжигается газ.

Газы, содержащие H₂ S, не допускаются к использованию в бытовых приборах, так как продукты сгорания их вредны для человеческого организма.

Влага с предельными углеводородами до С₄ при определенных (обычных для магистральных газопроводов) значениях концентраций, температур и давлений образует комплексные соединения - гидраты углеводородов вида С_n Н₂ _n+2 т Н₂ О.

Гидраты, являющиеся твердыми ледообразными телами, иногда полностью заполняют проходные сечения трубопроводов.

Для транспортирования газа нежелательно присутствие больших концентраций балластных примесей - азота и углекислоты.

Поэтому "сухие" (метанистые) природные газы на головных сооружениях магистральных газопроводов подвергаются предварительному разделению - осушке, очистке от сероводорода и углекислоты, а иногда и от азота.

Газы газоконденсатных месторождений в условиях пласта (давление 100-500 am, температура 30-80° С) содержат иногда значительные количества углеводородов С ₅ -С₁₀ .

При выходе газа на поверхность земли и снижении давления до обычных в магистральных газопроводах значений (50-60 am) имеет место понижение температуры за счет эффекта Джоуля-Томпсона на 30-50° С; при этом в результате так называемой "ретроградной конденсации" происходит выделение из газовой фазы тяжелых компонентов С₅ -С₁₀ .

В условиях относительно высоких давлений и низких температур в этих тяжелых компонентах растворяются легкие углеводороды C₁ -С₄ .

Образующаяся при этом жидкость (конденсат), содержащая всю гамму углеводородов C₁ - С₁₀ и богатая тяжелыми компонентами, иногда заливает целые участки магистрального газопровода, мешая его нормальной эксплуатации.

Разделение газов газоконденсатных месторождений с целью удаления тяжелых компонентов (одновременно удаляется влага) называется сепарацией.

Попутные нефтяные газы выделяются из нефти при давлениях 1-6 am ( а иногда и под вакуумом). Для транспортирования на дальние расстояния их приходится сжимать до давлений 50-60 ат.

При изотермическом сжатии таких газов из них выделяются в виде конденсата компоненты С₃ -С₈ . Выделение этих компонентов необходимо по следующим соображениям:

1) углеводороды C₃ -С₈ могут быть использованы после несложной переработки как моторное топливо;

углеводороды С₃ -С₄ ("сжиженные углеводородные газы") широко используются как химическое сырье и для газоснабжения пунктов, удаленных от линий газопроводов;

для обеспечения возможности транспортирования по магистральным газопроводам углеводородов С₁ -С₂ необходимо значительно уменьшить концентрацию углеводородов С₃ -С₄ и практически полностью удалить углеводороды С₅ -С₈ .

Извлечение из попутных газов углеводородов С₃ -С₈ и разделение их на фракции (либо индивидуальные компоненты) производится на газобензиновых заводах (ГБЗ). Иногда попутные нефтяные газы (при работе скважин под вакуумом) содержат значительные количества воздуха.

В этом случае оказывается целесообразным выделение из газа его балластных компонентов, в особенности если газ предназначается для транспортирования по магистральным газопроводам.

Как видно из изложенного, для использования природных и искусственных газов в качестве топлива (с транспортированием их по магистральным газопроводам) в большинстве случаев необходимо их предварительно разделять.

Разделение, имеющее целью удаление компонентов, концентрации которых в исходном газе невелики, называется очисткой, а по отношению к воде - осушкой.

Показатели, которым должны удовлетворять газы, транспортируемые по магистральным газопроводам, представлены в табл.1.

Использование углеводородных газов как химического сырья в большинстве случаев требует выделения из смесей не фракций, а индивидуальных углеводородов иногда очень высокой степени чистоты.

Это объясняется тем, что управлять химическими реакциями воздействием температур, давлений и времен контакта легче, если в качестве сырья использовать только одно исходное вещество достаточной степени чистоты.

Наиболее часто как химическое сырье используются следующие компоненты природных газов: метан, этан, пропан и н -бутан; парафины: изобутан и изопентан; углеводороды С₉ -С₁₂ из конденсатов, сероводород и гелий.

Метан является исходным сырьем в производстве хлор - и фтор-производных, используемых для получения многих полимерных материалов. Этан является одним из лучших видов сырья для производства этилена, а также используется в производстве хлорпроизводных.

Применение этана или его смесей с метаном перспективно в производстве ацетилена. Пропан широко используется для получения этилена, этилена и пропилена, этилена и ацетилена методом пиролиза. н -Бутан является исходным сырьем для производства бутадиена и бутилена.

Изобутан применяется в производстве изобутилена и для хлорирования, сульфирования и др.; изобутилен полимеризуется в синтетический каучук - полиизобутилен, а также используется вместе с изобутаном в производстве изооктана - высокооктановой добавки к моторным топливам.

Изопентан служит добавкой к авиабензинам, так как он является высокооктановым топливом с высокими пусковыми характеристиками.

Кроме того, изопентан используется в производстве изопрена - сырья для получения полиизопренового каучука, амиловых спиртов, хлор - и сульфопроизводных. Все парафины изостроения легко алкилируются. Конденсаты газоконденсатных месторождений содержат фракции с температурами кипения до 300° С. Фракции до 200° С используются как растворители и моторное топливо, а фракции 200 - 300° С могут быть использованы в производстве моющих средств сульфохлорированием.

Показатели, которым должны удовлетворять газы, транспортируемые по магистральным трубопроводам

Общепринятой схемы разделения углеводородных газов нет и не может быть.

В каждом индивидуальном случае в зависимости от состава исходного газа, степени извлечения и чистоты целевых компонентов, производительности установки и многих других факторов на основании технико-экономического анализа может быть выбрана оптимальная схема разделения.

Отдельные процессы в установках разделения углеводородных газов, а также отдельные аппараты этих установок рассчитывают методами последовательного приближения. Такие расчеты могут быть произведены только на вычислительных машинах. [1, с.10]

2. Сепарация газа (низкотемпературная сепарация)

При добыче нефти и газа вместе с этими продуктами на дневную поверхность извлекается целая гамма углеводородов. Среди последних имеются легко меняющие свое фазовое состояние. К таким углеводородам метанового ряда можно отнести углеводороды от С₃ до С₆ .

Эта группа углеводородов при сравнительно небольших изменениях давлений и температур легко переходит из жидкого состояния в газообразное и наоборот.

Нестабильность указанных выше углеводородов вызывает в работе промыслов и газопроводов серьезные осложнения, так как в трубопроводах они могут сконденсироваться и образовать пробки.

Эти углеводороды, испаряясь в хранилищах, уносят с собой и более тяжелые фракции, вызывая потери и загазовывая территорию. Между тем углеводороды от С₃ до С₅ (и их изомеры) представляют для нефтехимической промышленности особую ценность.

Как известно, на нефтяных и газовых промыслах нефть от газа и газ от конденсата отделяют в сепараторах (трапах).

Сепарация газа и жидкости - важнейшая промысловая операция. По существу она является первой стадией подготовки газа к транспортировке.

Сепаратор должен включать следующие секции и оборудование:

главную сепарационную секцию для удаления капель жидкости из газа, высота которой должна быть достаточна для осаждения мельчайших капель жидкости под действием силы тяжести;

емкость для жидкости, предназначенную для улавливания больших порций жидкости, иногда поступающей из газопроводов;

приспособление для уменьшения турбулентности потока в самом аппарате для лучшего оседания капель жидкости; коагулятор для улавливания из газа мельчайших капель, которые слишком малы и не оседают под действием силы тяжести;

средства контроля давления и уровня жидкости.

Все сепарирующие устройства можно подразделить на собственно сепараторы и скрубберы. Скруббером можно назвать любое приспособление, предназначенное только для отделения жидкости от газа, не имеющее емкости для накопления жидкости, сепарационной секции для осаждения капель и не оборудованное средствами контроля давления и уровня жидкости.

Работа любого сепаратора основана на применении одного или нескольких принципов осаждения: за счет силы тяжести, центробежной силы, соударения, электростатических сил, ультразвука, фильтрации, коагуляции, адсорбции и термического воздействия.

Проблема усложняется тем, что частицы имеют различные размеры и могут быть твердыми и жидкими. Поэтому размеры сепараторов и их стоимость всегда определяются характеристикой обрабатываемого газа.

Размер частиц обычно определяется их диаметром, выраженным в микронах. Частицы, размером более 10 мкм можно легко отделить от газа в обычном сепараторе.

Более мелкие частицы отделить от газа очень трудно даже при использовании силы тяжести, соударения, центробежной силы и фильтрования.

Сепарацию, основанную на других принципах, использовать для газовых потоков высокого давления пока не удается.

Капли жидкости, попавшие в сепаратор, находятся в нестабильном состоянии. При соответствующем времени контакта происходит их коагуляция или испарение.

Время контакта обычно обратно пропорционально размерам капель, и прямо пропорционально количеству контактов между частицами.

На этом допущении основана сепарация - за счет соударения. По-существу, коагулятор частиц предназначен именно для того, чтобы соударение и сепарация произошли за приемлемый промежуток времени.

Такие свойства жидкости, как поверхностное натяжение, влияют на коагуляцию частиц и их осаждение, поэтому при проектировании сепараторов их необходимо учитывать.

Химические свойства веществ не имеют никакого значения для сепарации их частиц.

Например, разница в химических свойствах гликоля и нефти не влияет на их сепарацию, хотя физические характеристики этих веществ могут оказать существенное влияние на осаждение их частиц в сепараторе.

Многие промышленные коагуляторы основаны на нескольких принципах сепарации, поэтому очень трудно, а иногда невозможно определить эффективность каждого из них или их взаимное влияние.

Сепарация, распространенная у нас на промыслах, обычно проходит при сравнительно высоких (и, во всяком случае, положительных) температурах и носит в основном характер чистого газодинамического процесса, при котором от газа отделяются уже выделившиеся и сформировавшиеся при данном давлении и температуре частицы (глобулы) углеводородной жидкости.

Естественно, что такая "высокотемпературная" сепарация не даст значительного эффекта, так как углеводороды, находящиеся в газе в парообразном состоянии, не отделяются от него и поступают с ним в трубопроводы.

Поэтому, чтобы извлечь из газа все сравнительно легко конденсирующие компоненты, важно в сепараторах понизить температуру газа.

В этом случае в сепараторах будут проходить два процесса: термодинамический процесс выделения (конденсации) жидкости и газодинамический процесс отделения этой жидкости от газа.

Этот комплекс процессов и получил название "низкотемпературная сепарация". Низкотемпературная сепарация является наиболее эффективным процессом для выделения и отделения из сырого газа всех высококипящих компонентов.

Кроме того, сепарация газа при низкой температуре является отличным средством для дегидратации его, так как под действием сравнительно низких температур содержащиеся в газе пары воды конденсируются в капельную жидкость, переходя затем в кристаллогидраты, которые, как и жидкие углеводороды, в сепараторах отделяются от газа.

Дегидратации газа (осушка) совершенно необходима, потому что образующиеся кристаллогидраты, выпадая, могут перекрыть газопровод и прекратить транспорт газа.

Можно утверждать, что низкотемпературная сепарация является высокоэффективным комплексным процессом, освобождающим газ от воды и "выбивающим" из него высококипящие компоненты.

Универсальность и высокая эффективность низкотемпературной сепарации газа в сочетании с практически бесплатным холодом, получаемым на промыслах в результате использования энергии, заключенной в самих газовых потоках высокого (100-200 am) давления, делает этот процесс незаменимым почти на всех газодобывающих промыслах, где требуется осушить и обезжирить газ.

Продукция газоконденсатных месторождений, как видно по изотермам конденсации, содержит большое количество ценных жидких компонентов, которые при определенных условиях находятся в растворе с газом, и, если этот газ не подвергнуть обработке холодом, компоненты вместе с ним будут попросту сожжены как топливо. [2, с.12]

Литература

1. Клименко А.П. Разделение природных углеводородных газов. К.: Техника, 1964. - 371с.

2. Арутюнов А.И. Низкотемпературная сепарация природного газа. М.: Гостоптехиздат, 1961. - 49с.

Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран стоит отметить Нидерланды, и иногда упоминают Норвегию, но её запасы невелики. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение).

Файлы: 1 файл

ГАЗЫ.doc

Коэффициент сверхсжимаемости Z реальных газов - это отношение объемов равного числа молей реального V и идеального V_и газов при одинаковых термобарических условиях (т. е. при одинаковых давлении и температуре):

Значения коэффициентов сверхсжимаемости наиболее надежно могут быть определены на основе лабораторных исследований пластовых проб газов. При отсутствии таких исследований (как это чаще всего бывает на практике) прибегают к расчетному методу оценки Z по графику Г. Брауна. Для пользования графиком необходимо знать, так называемые, приведенные псевдокритическое давление и псевдокритическую температуру. Критической называется такая температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении. Критическим давлением называется давление, соответствующее критической точке перехода газа в жидкое состояние.

С приближением значений давления и температуры к критическим свойства газовой и жидкой фаз становятся одинаковыми, поверхность раздела между ними исчезает и плотности их уравниваются.

С появлением в системе двух и более компонентов в закономерностях фазовых изменений возникают особенности, отличающие их поведение от поведения однокомпонентного газа. Не останавливаясь на подробностях, следует отметить, что критическая температура смеси находится между критическими температурами компонентов, а критическое давление смеси всегда выше, чем критическое давление любого компонента.

Для определения коэффициента сверхсжимаемости Z реальных газов, представляющих собой многокомпонентную смесь, находят средние из значений критических давлений и температур каждого компонента. Эти средние называются псевдокритическим давлением p_п.кр. и псевдокритической температурой Т_п.кр. Они определяются из соотношений:

где р_кр. и Т_кр. - критические давления и температура i-го компонента;

x_i - доля i-го компонента в объеме смеси (в долях единицы).

Приведенные псевдокритические давление и температура, необходимые для пользования графиком Брауна, представляют собой псевдокритические значения, приведенные к конкретным давлению и температуре (к пластовым, стандартным или каким-либо другим условиям):

где р и Т - конкретные давления и температура, для которых определяется Z.

Коэффициент сверхсжимаемости Z обязательно используется при подсчете запасов газа для правильного определения изменения объема газа при переходе от пластовых условий к поверхностным, при прогнозировании изменения давления в газовой залежи и при решении других задач.

Классификация природных газов

Вопрос классификации природных газов очень сложен, так как они имеют разнообразный состав, различное происхождение, разные условия нахождения и физическое состояние в природе. Кроме того, газы обладают большой эмиграционной способностью, создают различные смеси и редко бывают однородными по химическому составу. Одновременно с процессами образования газов идут процессы их разрушения. Например, при действии кислорода на сероводород образуется свободная сера и вода.

Первую классификацию природных газов составил В.И. Вернадский (1912), где он указал, что при изучении газов необходимо знать три следующие фактора: форму или условия нахождения газов в природе, источники их происхождения или генезис и химический состав. Согласно этим факторам В.И. Вернадский выделил три группы газов.

I. По форме нахождения:

А. Свободные газы: 1) атмосферные, 2) газовые скопления, содержащиеся в порах горных пород и окклюзии, 3) газовые струи или вихри (вулканические, тектонические, поверхностные), 4) газовые испарения.

Б. Жидкие растворы газов: 1) газы океанов и морей, 2) газы озер, прудов и рек, 3) газы различных водных источников (вулканических, тектонических, поверхностных).

В. Твердые растворы газов (газы адсорбированные горными породами и минералами).. По источникам происхождения: 1) газы земной поверхности, 2) газы, связанные с высокотемпературными очагами литосферы, 3) газы глубинные, проникающие в земную кору из мантии.

По составу (разделение для тектонических газов): 1) азотные, 2) углекислые, 3) метановые, 4) водородные, 5) сероводородные, 6) водяные пары.

Позже, в развитие этой классификации был создан целый ряд классификационных схем природных газов по условиям нахождения и физическому состоянию в природе, по химическому составу, генезису и по их практической ценности и содержанию полезных компонентов. В отечественной литературе опубликовано более 20 классификаций природных газов только по химическому составу.

II. Классификация по условиям нахождения газа в природе.

Газы земной поверхности:

тропосферы;
стратосферы и мезосферы;
атмосферных осадков;
пещер и карстовых полостей.

Газы поверхностной гидросферы:

океанов и морей;
рек, озер и прудов;
поверхностных льдов;
болот.

Газы, рассеянные в горных породах:

в порах и трещинах осадочных пород;
сорбированные породами;
поровых растворов;
магматогенных пород;
газово-жидкие включения в минералах;
илов;
газогидратов илов;
почв.

Газы подземной гидросферы:

грунтовых вод;
вод зоны свободного водообмена;
вод зоны затрудненного водообмена;
мерзлых вод и газогидратов.

Свободные газы залежей:

газовых залежей;
газовых шапок нефтяных залежей;
газоконденсатных залежей.

Газы, растворенные и сорбированные в биогенных ископаемых:

растворенные в нефти;
сорбированные углями;
в горючих сланцах.

Газы грязевых вулканов:

грязевых извержений;
грязевых грифонов.

Газы магматических очагов и поствулканических процессов:

вулканических извержений;
фумарольные;
пневматогенных внедрений;
гидротермальных растворов.

Газы живых организмов:

животных;
высших растений;
микроорганизмов.

III. Классификация по генезису газов.

Газы биохимического генезиса:

микробиологического преобразования ОВ илов и почв - СО₂, СН₄, N₂, CO, N₂O, NO₂, H₂, NH₃, H₂S и др.;
микробиологического преобразования торфа - СО₂, N₂, СН₄, CO, H₂S, NH₃ и др.;
микробиологического преобразования углей - СО₂, СН₄, N₂, CO, H₂ и др.;
микробиологического преобразования нефти - СН₄, СО₂ и др.;
Фотосинтеза зеленых растений - О₂;
жизнедеятельности высших растений - СО₂, CO, С₂Н₄, летучих ОВ и др.;
жизнедеятельности животных - СО₂, CO, H₂S, СН₄, летучих ОВ и др.;
микробиологического разложения растений и животных - СО₂, CO, СН₄, H₂S, N₂, NH₃ и др..

Газы химического генезиса:

химического генезиса в нормальных условиях земной поверхности - СО₂ и др.;
термических реакций - СН₄, CO, СО₂ и др. (150-300 о С);
термокаталитических реакций - СН₄, C_nH_2n, H₂, CO и др.. Газы дегазации мантии:
дегазации мантии - СН₄, H₂, NH₃, N₂, СО₂, SO₂, H₂S, СО, H₂O и др.;

остаточные первичной атмосферы Земли - Ar, N₂ и др.. Газы радиоактивного распада и радиохимического генезиса, генерирующиеся на участках распространения радиоактивных элементов - Не, Ar, Rn, H₂, O₂ и др.. Газы, образующиеся под воздействием космических лучей, генерирующиеся в верхних слоях атмосферы: атомарные - Н, Не и др.; изотопы - Н₂, О₂, N₂, О₃, NО и другие.

IV. Классификация газов по химическому составу.

Преимущественно метановый (СН₄ > 50 %):

метановый (СН₄ > 75 %);
метано-азотный (СН₄ > 50 %);
метан-этан-пропановый (СН₄ > 50 %);
метано-углекислый (СН₄ > 50 %).

Преимущественно углеводородный (тяжелее метана, ТУ >50 %):

этан-пропановый (ТУ > 75 %);

этан-пропан-метановый (ТУ > 50 %).

Преимущественно азотный (N₂ > 50 %):

азотный (N₂ > 75 %);
азотно-метановый (N₂ > 50 %);
азотно-углекислый (N₂ >50 %);
азотно-кислородный (N₂ > 75 %, О₂ > 10 %);
азотно-кислородно-углекислый (N₂ > 50 %).

Преимущественно углекислый (СО₂ > 50 %):

углекислый (СО₂ > 75 %);
углекисло-азотный (СО₂ > 50 %);
углекисло-метановый (СО₂ > 50 %);

углекисло-сероводородный (СО₂ > 50 %).

Преимущественно водородный (Н₂ > 50 %):

водородный (Н₂ > 75 %);
водородно-азотный (Н₂ > 50 %).

V. Классификация газов по их практической ценности.

Горючие газы (энергетическое и химическое сырье):

чисто метановых залежей;
метановых, обогащенных тяжелыми углеводородами;
газоконденсатных залежей;
нефтяных месторождений;
метановых и угольных месторождений;
метановых водорастворимых.

Газы, обогащенные инертными компонентами:

гелий в углеводородных газовых залежах и водах;
гелий в азотных залежах;
азотных залежей.

Газы, обогащенные сероводородом:

сероводород в метановых залежах;
сероводород в углеводородных газовых залежах.

VI. Классификация и индексация В.И. Старосельского, классификация В.А. Соколова

Существует классификация и индексация природных газов по содержанию полезных компонентов В.И. Старосельского, которая основана на требованиях промышленности по минимальной концентрации компонентов, являющихся ценным химическим сырьем. Среди неуглеводородных компонентов газа в ней учитывается азот (А), углекислый газ (У), сероводород (Св), а среди углеводородных компонентов - метан (Н), этан (Э), тяжелые углеводороды (Т) и конденсат (К). В зависимости от пределов процентного содержания какого-либо компонента в газе, около его буквенного индекса ставится цифра от 1 до 4. Состав газа обозначается суммой индексов. Например, состав газов Астраханского газоконденсатного месторождения будет выражен следующим индексом: М₂Э₁Т₂У₄А₁Св₄К₄. Он означает, что газ содержит метана от 30 до 70 %, этана менее 3 %, тяжелых углеводородов 5-10 %, углекислого газа более 15 %, азота менее 3 %, сероводорода более 1 % и конденсата более 200 г/м 3 .

Природные газы подразделяются в этой классификации по содержанию этана, который является ценным химическим сырьем, а также - по содержанию тяжелых УВ на метановые, этановые, этан-пропановые и пропан-бутановые. Метановые газы характерны для газовых скоплений. Они содержат метана от 90 до100 %, этана до 3 % и тяжелых УВ до 5 %. Этановые газы содержат этана от 3 до 6 % , тяжелых УВ от 5 до 10 %, а этан-пропановые газы - этана от 6 до 9 %, тяжелых УВ - от 10 до 30 %. Эти газы характерны, в основном, для газоконденсатных и нефтегазоконденсатных залежей. В пропан-бутановых газах концентрация тяжелых УВ составляет более 30 % и этана более 9 %. Они характерны для нефтяных залежей.

Природный газ — это полезное ископаемое, представляющее собой углеводороды в газообразном состоянии. Образуются они в недрах земли. Составляющие применяются как топливный ресурс. Газ взрывоопасен и горюч. Запаха и какого-либо оттенка он не имеет, легче воздуха примерно в 1,8 раза. В пластах он залегает в виде шапки из газа нефтегазовых месторождений либо же в качестве отдельных скоплений, может иметь кристаллическое состояние.

Классификация и свойства

Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:

Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.

Природный газ считается смешанным составом, в котором присутствуют несколько подвидов вещества. Именно по этой причине нет точной формулы компонента. Главным является метан, которого содержится более 90%. Он наиболее устойчив к температуре. Легче воздуха и малорастворим в воде. При горении на открытом воздухе образуется пламя голубого цвета. Мощнейший взрыв происходит в том случае, если соединить метан с воздухом в пропорции 1:10. Если человек вдыхает большую концентрацию этого элемента, то его здоровью может быть нанесён вред.

Применяют его как сырьё и промышленное топливо. Также его активно используют, чтобы получить нитрометан, муравьиную кислоту, фреоны и водород. При распаде углеводородных связей под влиянием тока и температур получается применяемый в промышленности ацетилен. При окислении аммиака с метаном образуется синильная кислота.

В составе природного газа имеет такой список компонентов:

Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой. является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).

Физические свойства природного ископаемого следующие: температура самовозгорания составляет 650 градусов по шкале Цельсия, плотность природного газа — 0,68−0,85 (в газообразном состоянии) и 400 кг/м3 (жидкий). При смешении с воздухом взрывоопасными считаются концентрации 4,4−17%. Октановое число ископаемого составляет 120−130. Рассчитывают его исходя из соотношения легковоспламеняющихся компонентов к трудно окисляющимся при сжатии. Теплотворность приблизительно равна 12 тысячам калорий на 1 метр кубический. Теплопроводность газа и нефти одинаковая.

При добавлении воздуха природный источник может быстро воспламеняться. В бытовых условиях он поднимается к потолку. Именно оттуда и начинается возгорание. Связано это с лёгкостью метана. А вот воздух примерно в 2 раза тяжелее этого элемента.

В соответствии с химическими характеристиками, ресурс может вступать в реакции дегидрирования, пиролиза и замещения. Когда в составе будет присутствовать более 4% тяжёлых углеводородов, свойства начнут меняться.

Месторождение и добыча

Газ сжижают уже после его добычи. Именно по этой причине мировые запасы считают в кубических метрах. В год может достигаться до 3,6 миллиарда кубометров. Основными странами поставщиками являются Россия, Аравия, Иран, Туркмения, Катар, США, Венесуэла и Объединённые Эмираты.

Мировым лидером по добыче считается Российская Федерация. Основная часть залежь приходится на Уренгой. Там находится приблизительно 16 триллионов кубических метров газа. Также гигантским является и Ямбургское месторождение, где насчитывается 8,2 триллиона газа.

На важность природного ископаемого указывает расход. Скважины бурят по вечной мерзлоте. Для добычи ямбургского топлива необходимо преодолеть 1−3 километра. Из них примерно 50 метров приходится на мерзлоту.

Имеется ещё и Бованенковское месторождение, запасы которого составляют 4,9 триллиона кубических метров. Для местного населения предприятие по добыче и переработке считается местом занятости и дохода.

На днище Баренцева моря были обнаружены залежи ископаемого. Глубина его зарождений — не более 400 метров. На этой местности добыча в полном объёме не разрабатывается. Примерный объём залежей составляет 4 триллиона.

На юге Карского моря тоже имеются источники газа. Там было открыто Ленинградское (примерно 3 триллиона кубометров) и Русановское (779 миллиардов кубов топлива) месторождения.

Транспортировка топлива

Природный газ из недр в скважины поставляется обычным путём. Лёгкая субстанция имеет свойство просачиваться через имеющиеся в породе поры. Область низкого давления создают в скважине. В местах скопления ресурса оно высокое. На крупные залежи бурят несколько скважин, которые располагаются на равном друг от друга расстоянии.

К окончательной транспортировке топливо следует хорошо подготовить. Это обусловлено наличием примесей, которые могут вызывать осложнения с перемещением или же последующим применением. К примеру, из-за водяных паров при определённых условиях могут получаться гидраты, которые будут оседать в различных местах. Это вызовет затруднительное передвижение. Из-за сероводорода на оборудовании может возникать коррозия.

Кроме того, следует произвести тщательную подготовку трубопровода. Широкое применение получили азотные установки, благодаря которой получается инертная среда.

Трубопроводный способ на сегодняшний день обладает большой популярностью. Обслуживание и монтаж труб является довольно дорогой процедурой. Но несмотря на высокую стоимость, такой метод является наиболее выгодным для транспортировки на ближние и средние дистанции.

Помимо трубопровода, газ могут перевозить в специальных газовозах. Это суда со специальными изотермическими ёмкостями, температурный показатель в которых может составлять -160 градусов. Этот способ на расстояния более 2 тысяч километров считается экономически выгодным.

Применение в различных сферах деятельности

Топливо является основной областью применения. Для транспортировки источника по трубопроводу, необходимо ресурс осушить, в противном случае он может вызвать коррозию на поверхности. Также следует из состава убрать углекислый газ и сероводород.

Чтобы избежать неприятных ситуаций, ископаемое одоризируют — добавляют пахучие элементы, которые будут свидетельствовать про утечку. Без обработки могут быть большие потери топлива, так как, с точки зрения химии, запаха оно не имеет.

Помимо этого, газ является горючим веществом для работы кухонных плит и отопительных котлов. Уже появились и газовые лампы для освещения улиц и помещений.

Из метана в химической промышленности добывают аммиак и некоторые пластификаторы. Из него синтезируются цианистый водород, ацетилен и метанол. Из метана производят и синтетический каучук. Происхождение полиэтилена было открыто при работе с природным газом.

Классификация и свойства

Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:

Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.

В составе природного газа имеет такой список компонентов:

Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой. является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).

В соответствии с химическими характеристиками, ресурс может вступать в реакции дегидрирования, пиролиза и замещения. Когда в составе будет присутствовать более 4% тяжёлых углеводородов, свойства начнут меняться.

Месторождение и добыча

На юге Карского моря тоже имеются источники газа. Там было открыто Ленинградское (примерно 3 триллиона кубометров) и Русановское (779 миллиардов кубов топлива) месторождения.

Транспортировка топлива

Применение в различных сферах деятельности

Помимо этого, газ является горючим веществом для работы кухонных плит и отопительных котлов. Уже появились и газовые лампы для освещения улиц и помещений.

Читайте также:

Классификация и состав природных газов реферат

Рекомендуемые материалы

1. Общая характеристика углеводородных газов

2. Сепарация газа (низкотемпературная сепарация)

Литература

Оглавление

Файлы: 1 файл

ГАЗЫ.doc

Классификация природных газов

Классификация и свойства

Месторождение и добыча

Транспортировка топлива

Применение в различных сферах деятельности

Классификация и свойства

Месторождение и добыча

Транспортировка топлива

Применение в различных сферах деятельности