Природный газ. состав и основные свойства природного газа. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Природный газ. состав и основные свойства природного газа.



Основные свойства природного газа кратко При́родный га́з пре́дставляет со́бой то́пливо, ко́торое исп́ользуется ка́к в бы́ту, та́к и в про́изводстве. Ра́ссмотрим сво́йства этого по́лезного исќопаемого, а та́кже во́прос, ка́кую опасность оно мо́жет при́нести. Осн́овным элементом га́за явл́яется ме́тан. Его в не́м на́считывается 98%. По́мимо не́го в со́ставе исќопаемого ест́ь сле́дующие ко́мпоненты:
  1. Бу́тан.
  2. Этан.
  3. Про́пан.
  4. Угл́екислый га́з.
  5. Окс́ид угл́ерода.
  6. Ге́лий.
  7. Во́дород.


В со́ставе мо́жно вы́делить го́рючую и не́горючую ча́сти. Че́м бо́льше го́рючая ча́сть – те́м бо́льше те́пла вы́дается. В со́ставе ка́ждого га́за го́рючие и не́горючие ко́мпоненты пре́дставлены в ра́зном ко́личестве, этим и опр́еделяется ра́зница в сво́йствах га́зов. Та́кже в ка́ждом со́держатся та́кже вре́дные при́меси.

К го́рючим со́ставляющим отн́осятся:
  1. Во́дород. Это бе́сцветный, не́токсичный га́з, ко́торый не́ имеет вку́са и за́паха. Во́дород ле́гковоспламеним и опасен.
  2. Ме́тан пре́дставляет со́бой бе́сцветный га́з бе́з за́паха и вку́са. Он бе́зопасен для́ че́ловека. Та́к ка́к при́ ни́зких те́мпературах ме́тан сжи́мается, то́ он явл́яется отл́ичным пе́рспе́ктивным энергоносителем. При́родный га́з, в со́ставе ко́торого бо́льше все́го ме́тана, явл́яется хо́рошим сы́рьем для́ про́мышленности. Сво́йства его во́ мно́гом опр́еделяются именно на́личием в его со́ставе бо́льшого ко́личества ме́тана.
  3. Окс́ид угл́ерода – это бе́сцветный га́з бе́з за́паха и вку́са, ко́торый имеет бо́льшую те́мпературу во́згорания. Есл́и в со́ставе сли́шком мно́го окс́ида угл́ерода –су́щественно во́зрастает удельная те́плота сго́рания, а та́кже те́мпература го́рения ни́зкокалорийного га́за. В вы́сококалорийных увеличение ко́личества угл́ерода в его со́ставе при́водит к изм́енению сво́йств при́родного га́за – удельная те́плота сго́рания си́льно по́нижается. Окс́ид угл́ерода, ко́торый ест́ь во́ мно́гих при́родных га́зах, явл́яется вы́сокотоксичным ве́ществом.
  4. Се́роводород. Очень то́ксичный га́з с явн́о вы́раженным за́пахом ту́хлых яиц.


К не́горючим мо́жно отн́ести:
  1. Азот –бе́з за́паха, цве́та и вку́са. Азот не́ вза́имодействует с ки́слородом и счи́тается инертным.
  2. Угл́екислый. Это бе́сцветный га́з, имеющий ки́словатый за́пах и вку́с. Сли́шком си́льная ко́нцентрация этого ве́щества в при́родном га́зе вли́яет на́ его осн́овные сво́йства. В ча́стности, сли́шком бо́льшая ко́нцентрация мо́жет при́вести к отр́авлению орѓанизма.
  3. Ки́слород. Га́з не́ имеет цве́та, за́паха и вку́са. Есл́и он со́держится в при́родном га́зе, то́ си́льно сни́жает его удельную те́плоту сго́рания, а та́кже де́лает его взры́воопасным.
Фи́зико-хи́мические сво́йства при́родного га́за по́лностью опр́еделяются его со́ставом. При́ этом фи́зические сво́йства обычно для́ все́х одинаковы:
  • не́ имеет за́паха, за́ исќлючением га́зов, в со́ставе ко́торых ест́ь се́роводород;
  • не́ имеет цве́та;
  • он на́много ле́гче во́здуха;
  • взры́воопасен и го́рюч.

Опасные сво́йства при́родного га́за

При́родный га́з обл́адает не́сколькими опасными сво́йствами:
  1. То́ксичность. Это са́мое опасное сво́йство. Она за́висит от со́става га́за. На́пример, ме́тан и этан в чи́стом ви́де не́ ядовиты, но́ при́ не́достатке ки́слорода в во́здухе при́водят к удушью. Опасны для́ здо́ровья та́кже га́зы, в со́ставе ко́торых сли́шком мно́го окс́ида угл́ерода и се́роводорода. И есл́и опр́еделить на́личие се́роводорода и спа́стись от не́гативных по́следствий про́сто, то́ по́чувствовать окс́ид угл́ерода удается не́ все́гда, по́этому ри́ск отр́авления во́зрастает.
  2. Взры́ваемость. Все́ при́родные га́зы, в со́ставе ко́торых ест́ь ки́слород, обр́азуют ве́щество, ко́торое ле́гко мо́жет взо́рваться при́ на́личии ист́очника огн́я. Ка́ждый га́з имеет опр́еделенную те́мпературу во́спламенения, ко́торая за́висит от его мо́лярной ма́ссы. При́родные га́зы взры́ваются не́ все́гда, а то́лько в то́м слу́чае, есл́и в их со́ставе сли́шком мно́го ки́слорода.
Вве́дение 2 Со́став и фи́зические сво́йства при́родного га́за 3 Хи́мический со́став 3 Фи́зические сво́йства 3 Вве́дение При́ро́дны́й га́з - сме́сь га́зов, обр́азовавшаяся в не́драх зе́мли при́ анаэробном ра́зложении орѓанических ве́ществ. При́родный га́з отн́осится к по́лезным исќопаемым, одн́о из ва́жнейших го́рючих исќопаемых, за́нимающее клю́чевые по́зиции в то́пливно-энергетических ба́лансах мно́гих го́сударств. При́родный га́з явл́яется ва́жным сы́рьем для́ хи́мической про́мышленности. В пла́стовых усл́овиях (усл́овиях за́легания в зе́мных не́драх) на́ходится в га́зообразном со́стоянии - в ви́де отд́ельных ско́плений (га́зовые за́лежи) или в ви́де га́зовой ша́пки не́фтегазовых ме́сторождений, ли́бо в ра́створённом со́стоянии в не́фти или во́де.Энергетическая и хи́мическая це́нность при́родного га́за опр́еделяется со́держанием в нё́м угл́еводородов. Очень ча́сто в ме́сторождениях он со́путствует не́фти. Ра́зница в со́ставе при́родного и по́путного не́фтяного га́за имеется. В по́следнем, ка́к пра́вило, бо́льше сра́внительно тя́жёлых угл́еводородов, ко́торые обязательно отд́еляются, пре́жде че́м исп́ользовать га́з.Со́став и фи́зические сво́йства при́родного га́за Хи́мический со́став При́родные угл́еводородные га́зы пре́дставляют со́бой сме́сь пре́дельных угл́еводородов ви́да СnН2n+2. Осн́овную ча́сть при́родного га́за со́ставляет ме́тан CH4 - до́ 98 %.В со́став при́родного га́за мо́гут та́кже вхо́дить бо́лее тя́жёлые угл́еводороды - го́мологи ме́тана: - этан (C2H6), - про́пан (C3H8), - бу́тан (C4H10), а та́кже дру́гие не́углеводородные ве́щества: - во́дород (H2), - се́роводород (H2S), - ди́оксид угл́ерода (СО́2), - азот (N2), - ге́лий (Не́)Чи́стый при́родный га́з не́ имеет цве́та и за́паха. Что́бы мо́жно бы́ло опр́еделить утечку по́ за́паху, в га́з до́бавляют не́большое ко́личество ве́ществ, имеющих си́льный не́приятный за́пах, та́к на́зываемых одорантов. Ча́ще все́го в ка́честве одоранта при́меняется этилмеркаптан.Фи́зические сво́йства Ориентировочные фи́зические ха́рактеристики (за́висят от со́става; при́ но́рмальных усл́овиях, есл́и не́ указано иное):Пло́тность:от 0,68 до́ 0,85 кг/м³ (су́хой га́зообразный);400 кг/м³ (жи́дкий).Те́мпература ки́пения при́ атм́осферном да́влении: –162°CТемпература са́мовозгорания: 650 °C;Взры́воопасные ко́нцентрации сме́си га́за с во́здухом от 5 % до́ 15 % объ́ёмных;Удельная те́плота сго́рания: 28-46 МДж/м³ (6,7-11,0 кка́л/м³) (то́ ест́ь 8-12 квт·ч/м³);Окт́ановое чи́сло при́ исп́ользовании в дви́гателях вну́треннего сго́рания: 120-130.Ле́гче во́здуха в 1,8 ра́з, по́этому при́ утечке не́ со́бирается в ни́зинах, а по́днимается вве́рх.При́родные га́зы по́дразделяют на́ сле́дующие гру́ппы:1. Га́з, до́бываемый из чи́сто га́зовых ме́сторождений и пре́дставляющий со́бой су́хой га́з, сво́бодный от тя́желых угл́еводородов.2. Га́зы, до́бываемые вме́сте с не́фтью (ра́створенные или по́путные га́зы). Это фи́зические сме́си су́хого га́за, про́панобутановой фра́кции (жи́рного га́за) и га́зового бе́нзина.3. Га́зы, до́бываемые из га́зоконденсатных ме́сторождений - сме́сь су́хого га́за и жи́дкого угл́еводородного ко́нденсата. Угл́еводородный ко́нденсат со́стоит из бо́льшого чи́сла тя́желых угл́еводородов (С5 + вы́сш., С6 + вы́сш. и т.д.), из ко́торых мо́жно вы́делить бе́нзиновые, ли́гроиновые, ке́росиновые, а иногда и бо́лее тя́желые ма́сляные фра́кции.4. Га́зы га́зогидратных за́лежей.Ко́мпонентный со́став и сво́йства отд́ельных ко́мпонентов при́родного га́за при́ведены в та́блице 1.Та́блица 1. Осн́овные сво́йства ко́мпонентов при́родных га́зов в ста́ндартных усл́овиях Сво́йство Обозначение Мо́лекулярная ма́сса Объ́ем 1кг га́за, м3 Пло́тность по́ во́здуху Ма́сса 1м3 га́за, кг Кри́тическое да́вление, МПа́ Кри́тическая те́мпература, К Во́ мно́гих слу́чаях со́став при́родных угл́еводородных га́зов опр́еделяется не́ по́лностью, а ли́шь до́ бу́тана (С4Н10) или ге́ксана (С6Н14) вклю́чительно, а все́ ост́альные ко́мпоненты объ́единяются в ост́аток (или псе́вдокомпонент).Га́з, в со́ставе ко́торого тя́желые угл́еводороды со́ставляют не́ бо́лее 75 г/м3, на́зывают су́хим. При́ со́держании тя́желых угл́еводородов бо́лее 150 г/м3 га́з на́зывают жи́рным.Га́зовые сме́си ха́рактеризуются ма́ссовыми или мо́лярными ко́нцентрациями ко́мпонентов. Для́ ха́рактеристики га́зовой сме́си не́обходимо зна́ть ее сре́днюю мо́лекулярную ма́ссу, сре́днюю пло́тность в ки́лограммах на́ ку́бический ме́тр или отн́осительную пло́тность по́ во́здуху.Мо́лекулярная ма́сса М при́родного га́за:где́ М – мо́лекулярная ма́сса i-го́ ко́мпонента; xi – объ́емное со́держание i-го́ ко́мпонента, до́ли ед.Для́ ре́альных га́зов обычно М=16 – 20.Пло́тность га́за ρг ра́ссчитывается по́ фо́рмуле:где́ Vм – объ́ем 1 мо́ля га́за при́ ста́ндартных усл́овиях.Обычно ρг на́ходится в пре́делах 0,73 – 1,0 кг/м3.Пло́тность га́за в зна́чительной сте́пени за́висит от да́вления и те́мпературы, и по́этому для́ пра́ктического при́менения этот по́казатель не́удобен. Ча́ще по́льзуются отн́осительной пло́тностью га́за по́ во́здуху ρг.в., ра́вной отн́ошению пло́тности га́за ρг к пло́тности во́здуха ρв, взя́той при́ те́х же́ да́влении и те́мпературе:ρг.в. = ρг / ρв,Есл́и ρг и ρв опр́еделяются при́ ста́ндартных усл́овиях, то́ ρв = 1,293 кг/м3 и ρг.в. = ρг / 1,293.Пло́тность не́фтяных га́зов ко́леблется от 0,554 (для́ ме́тана) до́ 2,006 (для́ бу́тана) и вы́ше.Вя́зкость га́за ха́рактеризует си́лы вза́имодействия ме́жду мо́лекулами га́за, ко́торые пре́одолеваются при́ его дви́жении. Она увеличивается при́ по́вышении те́мпературы, да́вления и со́держания угл́еводородных ко́мпонентов. Одн́ако при́ да́влениях вы́ше 3МПа увеличение те́мпературы вы́зывает по́нижение вя́зкости га́за.Вя́зкость не́фтяного га́за не́значительна и при́ 0оС со́ставляет 0,000131 пз; вя́зкость во́здуха при́ 0оС ра́вна 0,000172 пз.Уравнения со́стояния га́зов исп́ользуются для́ опр́еделения мно́гих фи́зических сво́йств при́родных га́зов. Уравнением со́стояния на́зывается аналитическая за́висимость ме́жду па́раметрами га́за, описывающая по́ведение га́за. Та́кими па́раметрами явл́яются да́вление, объ́ем и те́мпература.Со́стояние идеальных га́зов в усл́овиях вы́соких да́вления и те́мпературы опр́еделяется уравнением Кла́пейрона - Ме́нделеева:где́ р - да́вление; Vи - объ́ем идеального га́за, N- чи́сло ки́ломолей га́за; R- универсальная га́зовая по́стоянная; Т - те́мпература.Идеальным на́зывается га́з, си́лами вза́имодействия ме́жду мо́лекулами ко́торого пре́небрегают. Ре́альные угл́еводородные га́зы не́ по́дчиняются за́конам идеальных га́зов. По́этому уравнение Кла́пейрона-Ме́нделеева для́ ре́альных га́зов за́писывается в ви́де:где́ Z - ко́эффициент све́рхсжимаемости ре́альных га́зов, за́висящий от да́вления, те́мпературы и со́става га́за и ха́рактеризующий сте́пень отќлонения ре́ального га́за от за́кона для́ идеальных га́зов.Ко́эффициент све́рхсжимаемости Z ре́альных га́зов - это отн́ошение объ́емов ра́вного чи́сла мо́лей ре́ального V и идеального Vи га́зов при́ одинаковых те́рмобарических усл́овиях (т. е. при́ одинаковых да́влении и те́мпературе):Зна́чения ко́эффициентов све́рхсжимаемости на́иболее на́дежно мо́гут бы́ть опр́еделены на́ осн́ове ла́бораторных исс́ледований пла́стовых про́б га́зов. При́ отс́утствии та́ких исс́ледований (ка́к это ча́ще все́го бы́вает на́ пра́ктике) при́бегают к ра́счетному ме́тоду оценки Z по́ гра́фику Г. Бра́уна (ри́с.1). Для́ по́льзования гра́фиком, не́обходимо зна́ть, та́к на́зываемые, при́веденные псе́вдокритическое да́вление и псе́вдокритическую те́мпературу.Кри́тической на́зывается та́кая те́мпература, вы́ше ко́торой га́з не́ мо́жет бы́ть пре́вращен в жи́дкость ни́ при́ ка́ком да́влении. Кри́тическим да́влением на́зывается да́вление, со́ответствующее кри́тической то́чке пе́рехода га́за в жи́дкое со́стояние.С при́ближением зна́чений да́вления и те́мпературы к кри́тическим сво́йства га́зовой и жи́дкой фа́з ста́новятся одинаковыми, по́верхность ра́здела ме́жду ни́ми исч́езает и пло́тности их уравниваются.С по́явлением в си́стеме дву́х и бо́лее ко́мпонентов в за́кономерностях фа́зовых изм́енений во́зникают особенности, отл́ичающие их по́ведение от по́ведения одн́окомпонентного га́за. Не́ ост́анавливаясь на́ по́дробностях, сле́дует отм́етить, что́ кри́тическая те́мпература сме́си на́ходится ме́жду кри́тическими те́мпературами ко́мпонентов, а кри́тическое да́вление сме́си все́гда вы́ше, че́м кри́тическое да́вление лю́бого ко́мпонента.Для́ опр́еделения ко́эффициента све́рхсжимаемости Z ре́альных га́зов, пре́дставляющих со́бой мно́гокомпонентную сме́сь, на́ходят сре́дние из зна́чений кри́тических да́влений и те́мператур ка́ждого ко́мпонента. Эти сре́дние на́зываются псе́вдокритическим да́влением pп.кр. и псе́вдокритической те́мпературой Тп.кр. Они опр́еделяются из со́отношений:при́родный га́з ме́тан со́ставгде ркр. и Ткр. – кри́тические да́вления и те́мпература i-го́ ко́мпонента; xi – до́ля i-го́ ко́мпонента в объ́еме сме́си (в до́лях единицы).При́веденные псе́вдокритические да́вление и те́мпература, не́обходимые для́ по́льзования гра́фиком Бра́уна, пре́дставляют со́бой псе́вдокритические зна́чения, при́веденные к ко́нкретным да́влению и те́мпературе (к пла́стовым, ста́ндартным или ка́ким-ли́бо дру́гим усл́овиям):Рпр. = р/рп.кр.,Тпр. = Т/Тп.кр.,где́ р и Т – ко́нкретные да́вления и те́мпература, для́ ко́торых опр́еделяется Z.Ко́эффициент све́рхсжимаемости Z обязательно исп́ользуется при́ по́дсчете за́пасов га́за для́ пра́вильного опр́еделения изм́енения объ́ема га́за при́ пе́реходе от пла́стовых усл́овий к по́верхностным, при́ про́гнозировании изм́енения да́вления в га́зовой за́лежи и при́ ре́шении дру́гих за́дач.При́менение Ме́тан исп́ользуется ка́к го́рючее в га́зовых пли́тах.Про́пан и бу́тан – в ка́честве то́плива в не́которых авт́омобилях. Та́кже сжи́женным про́паном за́полняют за́жигалки.Этан в ка́честве го́рючего́ исп́ользуют ре́дко, осн́овное его при́менение – по́лучение этилена.Этилен явл́яется одн́им из са́мых про́изводимых орѓанических ве́ществ в ми́ре. Он явл́яется сы́рьём для́ по́лучения по́лиэтилена.Ацетилен исп́ользуется для́ со́здания очень вы́сокой те́мпературы в ме́таллургии (све́рка и ре́зка ме́таллов). Ацетилен очень го́рюч, по́этому в ка́честве то́плива в авт́омобилях не́ исп́ользуется, да́ и бе́з этого усл́овия его хра́нения до́лжны стро́го со́блюдаться.Се́роводород, не́смотря на́ его то́ксичность, в ма́лых ко́личествах при́меняется в т.н. се́роводородных ва́ннах. В ни́х исп́ользуются не́которые ант́исептические сво́йства се́роводорода.Осн́овным по́лезным сво́йством ге́лия явл́яется его очень ма́ленькая пло́тность (в 7 ра́з ле́гче во́здуха). Ге́лием за́полняют аэростаты и ди́рижабли. Во́дород ещё бо́лее лё́гок, че́м ге́лий, но́ в то́ же́ вре́мя го́рюч. Бо́льшую по́пулярность сре́ди де́тей имеют во́здушные ша́рики, на́дуваемые ге́лием.То́ксичностьУглекислый га́з. Да́же бо́льшие ко́личества угл́екислого га́за ни́как не́ вли́яют на́ здо́ровье че́ловека. Одн́ако он пре́пятствует по́глощению ки́слорода при́ со́держании в атм́осфере от 3% до́ 10% по́ объ́ёму. При́ та́кой ко́нцентрации на́чина́ется удушье и да́же сме́рть.Ге́лий. Ге́лий абс́олютно не́токсичен при́ но́рмальных усл́овиях из-за́ его инертности. Но́ при́ по́вышенном да́влении во́зникает на́чальна́я ста́дия на́ркоза, по́хожая на́ во́здействие ве́селящего га́за.Се́роводород. То́ксичные сво́йства этого га́за ве́лики. При́ дли́тельном во́здействии на́ обоняние во́зникает го́ловокружение, рво́та. Та́кже па́рализуется обонятельный не́рв, по́этому во́зникает илл́юзия отс́утствия се́роводорода, а на́ са́мом де́ле орѓанизм его уже про́сто не́ ощущает. Отр́авление се́роводородом на́ступает при́ ко́нцентрации 0,2–0,3 мг/м3, ко́нцентрация вы́ше 1 мг/м3 - сме́ртельна.Про́цесс го́ренияВсе угл́еводороды при́ по́лном окислении (изб́ыток ки́слорода) вы́деляют угл́екислый га́з и во́ду. На́пример:CH4 + 3O2 = CO2 + 2H2OПри не́полном (не́достаток ки́слорода) - угарный га́з и во́ду:2CH4 + 6O2 = 2CO + 4H2OПри ещё ме́ньшем ко́личестве ки́слорода вы́деляется ме́лкодисперсный угл́ерод (са́жа):CH4 + O2 = C + 2H2O.Ме́тан го́рит го́лубым пла́менем, этан - по́чти бе́сцветным, ка́к спи́рт, про́пан и бу́тан - жё́лтым, этилен - све́тящимся, угарный га́з - све́тло-го́лубым. Ацетилен - же́лтоватым, си́льно ко́птит. Есл́и у Ва́с до́ма сто́ит га́зовая пли́та и вме́сто обычного го́лубого́ пла́мени вы́ ви́дите жё́лтое - зна́йте, это ме́тан ра́збавляют про́паном.За́ключение При́родный га́з ши́роко при́меняется в ка́честве го́рючего́ в жи́лых, ча́стных и мно́гоквартирных до́мах для́ отопления, по́догрева во́ды и при́готовления пи́щи; ка́к то́пливо для́ ма́шин (га́зобаллонное оборудование авт́омобиля, га́зовый дви́гатель), ко́тельных, ТЭ́Ц и др. Се́йчас он исп́ользуется в хи́мической про́мышленности ка́к исх́одное сы́рьё для́ по́лучения ра́зличных орѓанических ве́ществ, на́пример, пла́стмасс.В экологическом отн́ошении при́родный га́з явл́яется са́мым чи́стым ви́дом орѓанического то́плива. При́ его сго́рании обр́азуется зна́чительно ме́ньшее ко́личество вре́дных ве́ществ по́ сра́внению с дру́гими ви́дами то́плива. Одн́ако сжи́гание че́ловече́ством огр́омного ко́личества ра́зличных ви́дов то́плива, в то́м чи́сле при́родного га́за, за́ по́следние по́лвека при́вело к увеличению со́держания угл́екислого га́за в атм́осфере, ко́торый явл́яется па́рниковым га́зом.Спи́сок исп́ользованной ли́тературы 1. Ко́ршак А.А., Ша́ммазов А.М., Осн́овы не́фтегазового де́ла. Изд́. «УГН́ТУ. Уфа. 2005г.2. Ги́матудинов Ш.К., Ши́рковский А.И. Фи́зика не́фтяного и га́зового пла́ста. Изд́. «Не́дра». М. 1982г.Ра́змещено на́ Allbest.ru Опр́еделение
При́родный га́з – это по́лезное исќопаемое в га́зообразном со́стоянии. Оно исп́ользуется в очень ши́роких пре́делах в ка́честве то́плива. Но́ са́м при́родный га́з ка́к та́ковой не́ исп́ользуется ка́к то́пливо, из Природный газ состав. Свойства природного газа опасности использования. не́го вы́деляют его со́ставляющие для́ отд́ельного исп́ользования.Со́став при́родного га́за
До́ 98% при́родного га́за со́ставляет ме́тан, та́кже в его со́став вхо́дят го́мологи ме́тана - этан, про́пан и бу́тан. Иногда мо́гут при́сутствовать угл́екислый га́з, се́роводород и ге́лий. Та́ков со́став при́родного га́за.Фи́зические сво́йства
При́родный га́з бе́сцветен и не́ имеет за́паха (в то́м слу́чае, есл́и не́ имеет в сво́ём со́ставе се́роводорода), он ле́гче во́здуха. Го́рюч и взры́воопасен.
Ни́же при́ведены бо́лее по́дробные сво́йства ко́мпонентов при́родного га́за.Сво́йства отд́ельных со́ставляющих при́родного га́за (ра́ссмотрим по́дробный со́став при́родного га́за) Ме́тан (CH4) – это бе́сцветный га́з бе́з за́паха, ле́гче во́здуха. Го́рюч, но́ всё́ же́ его мо́жно хра́нить с до́статочной лё́гкостью.Этан (C2H6) – бе́сцветный га́з бе́з за́паха и цве́та, чу́ть тя́желее во́здуха. Та́кже го́рюч, но́ не́ исп́ользуется ка́к то́пливо.Про́пан (C3H8) – бе́сцветный га́з бе́з за́паха, ядовит. У не́го имеется по́лезное сво́йство: про́пан сжи́жается при́ не́большом да́влении, что́ по́зволяет ле́гко отд́елять его от при́месей и тра́нспортировать.Бу́тан (C4H10) – по́ сво́йствам бли́зок к про́пану, но́ имеет бо́лее вы́сокую пло́тность. Вдво́е тя́желее во́здуха.Угл́екислый га́з (CO2) – бе́сцветный га́з бе́з за́паха, но́ с ки́слым вку́сом. В отл́ичие от дру́гих ко́мпонентов при́родного га́за (за́ исќлючением ге́лия), угл́екислый га́з не́ го́рит. Угл́екислый га́з – один из са́мых ма́лотоксичных га́зов.Ге́лий (He) – бе́сцветный, очень лё́гкий (вто́рой из са́мых лё́гкий га́зов, по́сле во́дорода) бе́з цве́та и за́паха. Кра́йне инертен, при́ но́рмальных усл́овиях не́ ре́агирует ни́ с одн́им из ве́ществ. Не́ го́рит. Не́ то́ксичен, но́ при́ по́вышенном да́влении мо́жет вы́зывать на́ркоз, ка́к и дру́гие инертные га́зы.Се́роводород (H2S) – бе́сцветный тя́желый га́з с за́пахом ту́хлых яиц. Очень ядовит, да́же при́ очень ма́ленькой ко́нцентрации вы́зывает па́ралич обонятельного не́рва.
Сво́йства не́которых дру́гих га́зов, не́ вхо́дящих в со́став при́родного га́за, но́ имеющих при́менение, бли́зкое к при́менению при́родного га́заЭтилен (C2H4) – Бе́сцветный га́з с при́ятным за́пахом. По́ сво́йствам бли́зок к этану, но́ отл́ичается от не́го ме́ньшей пло́тностью и го́рючестью.Ацетилен (C2H2) – чре́звычайно го́рючий и взры́воопасный бе́сцветный га́з. При́ си́льном сжа́тии спо́собен взры́ваться. Он не́ исп́ользуется в бы́ту из-за́ очень бо́льшого ри́ска по́жара или взры́ва. Осн́овное при́менение – в сва́рочных ра́ботах.При́менение Ме́тан исп́ользуется ка́к го́рючее в га́зовых пли́тах.Про́пан и бу́тан – в ка́честве то́плива в не́которых авт́омобилях. Та́кже сжи́женным про́паном за́полняют за́жигалки.Этан в ка́честве го́рючего́ исп́ользуют ре́дко, осн́овное его при́менение – по́лучение этилена.Этилен явл́яется одн́им из са́мых про́изводимых орѓанических ве́ществ в ми́ре. Он явл́яется сы́рьём для́ по́лучения по́лиэтилена.Ацетилен исп́ользуется для́ со́здания очень вы́сокой те́мпературы в ме́таллургии (све́рка и ре́зка ме́таллов). Ацетилен очень го́рюч, по́этому в ка́честве то́плива в авт́омобилях не́ исп́ользуется, да́ и бе́з этого усл́овия его хра́нения до́лжны стро́го со́блюдаться.Се́роводород , не́смотря на́ его то́ксичность, в ма́лых ко́личествах при́меняется в т.н. се́роводородных ва́ннах. В ни́х исп́ользуются не́которые ант́исептические сво́йства се́роводорода.Осн́овным по́лезным сво́йством ге́лия явл́яется его очень ма́ленькая пло́тность (в 7 ра́з ле́гче во́здуха). Ге́лием за́полняют аэростаты и ди́рижабли. Во́дород ещё бо́лее лё́гок, че́м ге́лий, но́ в то́ же́ вре́мя го́рюч. Бо́льшую по́пулярность сре́ди де́тей имеют во́здушные ша́рики, на́дуваемые ге́лием.То́ксичность Угл́екислый га́з. Да́же бо́льшие ко́личества угл́екислого га́за ни́как не́ вли́яют на́ здо́ровье че́ловека. Одн́ако он пре́пятствует по́глощению ки́слорода при́ со́держании в атм́осфере от 3% до́ 10% по́ объ́ёму. При́ та́кой ко́нцентрации на́чина́ется удушье и да́же сме́рть.Ге́лий. Ге́лий абс́олютно не́токсичен при́ но́рмальных усл́овиях из-за́ его инертности. Но́ при́ по́вышенном да́влении во́зникает на́чальна́я ста́дия на́ркоза, по́хожая на́ во́здействие ве́селящего га́за*.Се́роводород . То́ксичные сво́йства этого га́за ве́лики. При́ дли́тельном во́здействии на́ обоняние во́зникает го́ловокружение, рво́та. Та́кже па́рализуется обонятельный не́рв, по́этому во́зникает илл́юзия отс́утствия се́роводорода, а на́ са́мом де́ле орѓанизм его уже про́сто не́ ощущает. Отр́авление се́роводородом на́ступает при́ ко́нцентрации 0,2–0,3 мг/м3, ко́нцентрация вы́ше 1 мг/м3 - сме́ртельна.Про́цесс го́рения
Все́ угл́еводороды при́ по́лном окислении (изб́ыток ки́слорода) вы́деляют угл́екислый га́з и во́ду. На́пример:
CH4 + 3O2 = CO2 + 2H2O
При́ не́полном (не́достаток ки́слорода) - угарный га́з и во́ду:
2CH4 + 6O2 = 2CO + 4H2O
При́ ещё ме́ньшем ко́личестве ки́слорода вы́деляется ме́лкодисперсный угл́ерод (са́жа):
CH4 + O2 = C + 2H2O.
Ме́тан го́рит го́лубым пла́менем, этан - по́чти бе́сцветным, ка́к спи́рт, про́пан и бу́тан - жё́лтым, этилен - све́тящимся, угарный га́з - све́тло-го́лубым. Ацетилен - же́лтоватым, си́льно ко́птит. Есл́и у Ва́с до́ма сто́ит га́зовая пли́та и вме́сто обычного го́лубого́ пла́мени вы́ ви́дите жё́лтое - зна́йте, это ме́тан ра́збавляют про́паном.При́мечания Ге́лий , в отл́ичие от лю́бого дру́гого га́за, не́ су́ществует в твё́рдом со́стоянии.
Ве́селящий га́з – это три́виальное на́звание за́киси азота N2O.За́мечания и до́полнения к ста́тье - в ко́мментарии. В со́став га́зообразного то́плива вхо́дят го́рючая и не́горючая ча́сти. Че́м бо́льше го́рючая ча́сть то́плива, те́м бо́льше удельная те́плота его сго́рания. Ра́зличия в фи́зико-хи́мических и те́плоте́хнических ха́рактеристиках га́зового то́плива обусловлены ра́зным ко́личеством в со́ставе га́за го́рючих и не́горючих га́зообразных ко́мпонентов (ба́лластов), а та́кже вре́дных при́месей. К го́рючим ко́мпонентам отн́осятся сле́дующие ве́щества: во́дород, ме́тан, дру́гие угл́еводороды, окс́ид угл́ерода и се́роводород. При́родные и по́путныегазы пре́дставляют со́бой не́ то́лько вы́сококалорийное то́пливо, но́ це́нное сы́рье для́ хи́мической про́мышленности. Ме́тан обл́адает сра́внительно ни́зкой ре́акционной спо́собностью. Это объ́ясняется те́м, что́ на́ ра́зрыв че́тырех свя́зей С-Н в мо́лекуле ме́тана тре́буется бо́льшая за́трата энергии. Угл́еводороды ме́танового ря́да имеют общ́ую фо́рмулу С n Н 2n+2 , где́ п - угл́еродное чи́сло, ра́вное 1 для́ ме́тана, 2 для́ этана и 3 для́ про́пана. С увеличением чи́сла атомов в мо́лекуле тя́желых угл́еводородов во́зрастают ее пло́тность и удельная те́плота сго́рания. Ме́тан СН 4 Бе́сцветный не́токсичный га́з бе́з за́паха и вку́са. В со́став ме́тана вхо́дит 75 % угл́ерода и 25 % во́дорода; ма́сса 1 м 3 ме́тана ра́вна 0,717 кг Всле́дствие со́держания в ме́тане 25 % во́дорода (по́ ма́ссе) имеется бо́льшое ра́зличие ме́жду его вы́сшей и ни́зшей удельной те́плотой сго́рания. Вы́сшая удельная те́плота сго́рания ме́тана Q в со́ставляет 39 820 кДж/м 3 , 13 200 кка́л/кг и 212 860 кка́л/мо́ль; ни́зшая - Q н - со́ответственно 35 880 кДж/м 3 , 11 957 кка́л/кг и 191 820 кка́л/мо́ль. Со́держание ме́тана в при́родных га́зах до́стигает 98 %, по́этому его сво́йства пра́ктически по́лностью опр́еделяют сво́йства при́родных га́зов. Во́дород Н 2 . Бе́сцветный не́токсичный га́з не́ имеющего вку́са и за́паха, ма́сса 1 м 3 ко́торого ра́вна 0,09 кг. Он в 14,5 ра́за ле́гче во́здуха. Удельная те́плота сго́рания во́дорода со́ставляет: Q B - 12 750 кДж/м 3 , 33 850 кка́л/кг и 68 260 кка́л/мо́ль; Q н - со́ответственно 10 800 кДж/м 3 , 28640 кка́л/кг и 57 740 кка́л/мо́ль. Ве́личина вы́сшей те́плоты сго́рания пре́вышает ни́зщую те́плоту сго́рания, на́ ве́личину, за́трачиваемую на́ исп́арение во́ды, обр́азующейся при́ сго́рании во́дорода; 1 м 3 во́дорода, сго́рая в те́оретически не́обходимом ко́личестве во́здуха, обр́азует 2,88 м 3 про́дуктов го́рения. Во́дородно-во́здушные сме́си ле́гко во́спламеняемы и ве́сьма по́жаро - и взры́воопасны. Окс́ид угл́ерода СО́ . Бе́сцветный га́з бе́з за́паха и вку́са ма́сса 1 м 3 ко́торого со́ставляет 1,25 кг; удельная те́плота сго́рания 13 250 кДж/м 3 , 2413 кка́л/кг или 67 590 кка́л/мо́ль, Увеличение со́держания окс́ида угл́ерода за́ сче́т сни́жения ба́лласта (CO 2 + N 2) ре́зко по́вышает удельную те́плоту сго́рания и те́мпературу го́рения ни́зкокалорийных га́зов. В вы́сококалорийных га́зах, со́держащих ме́тан и дру́гие угл́еводороды, увеличение про́центного со́держания окс́ида угл́ерода по́нижает удельную те́плоту сго́рания га́за. При́ этом обр́азуется 2,88 м 3 про́дуктов го́рения. Всле́дствие ма́лого их объ́ема на́ ка́ждый ку́бический ме́тр окс́ида угл́ерода при́ходится бо́льше те́плоты, че́м на́ 1 м 3 про́дуктов го́рения угл́еводородов. Окс́ид угл́ерода да́же не́ по́глощается угольным фи́льтром – это си́льный яд. Окс́ид угл́ерода ле́гко всту́пает в со́единение с ге́моглобином кро́ви. При́ со́держании в во́здухе 0,04 % СО́ при́мерно 30 % ге́моглобина кро́ви всту́пает в хи́мическое со́единение с окс́идом угл́ерода, при́ 0,1 % СО́ - 50%, при́ 0,4 %-бо́лее 80%. Окс́ид угл́ерода отн́осится к вы́сокотоксичным га́зам, и на́ходиться в по́мещении, во́здух ко́торого со́держит 0,2 % СО́, в те́чение 1 ч вре́дно для́ орѓанизма, а при́ со́держании 0,5 % СО́ на́ходиться в по́мещении да́же в те́чение 5 ми́н опасно для́ жи́зни, а при́ 1% сме́рть. В не́горючую ча́сть га́зообразного то́плива вхо́дят азот, угл́екислый га́з и ки́слород. Азот N 2 . Бе́сцветный га́з бе́з за́паха и вку́са. Пло́тность азота ра́вна 1,25 г/м 3. Атомы азота со́единены ме́жду со́бой в мо́лекуле тро́йной свя́зью, на́ ра́зрыв ко́торой ра́сходуется 170,2 ты́с. кка́л/мо́ль те́плоты. Азот пра́ктически не́ ре́агирует с ки́слородом, по́этому при́ ра́счетах про́цесса го́рения его ра́ссматривают ка́к инертный га́з. Со́держание азота в ра́зличных га́зах ко́леблется в зна́чительных пре́делах. Окислы азота – вы́деляются при́ сго́рании га́за t =1000 º С и вы́зывают ки́слородное го́лодание. До́пустимый пре́дел NО - 0,02 мг/ли́тр – го́ловная бо́ль. NО 2 – вы́зывает на́ркотическое де́йствие, и в итоге отек ле́гких. Угл́екислый га́з СО́ 2 . Бе́сцветный га́з, тя́желый, ма́лореакционный при́ ни́зких те́мпературах. Имеет сле́гка ки́словатый за́пах и вку́с. Ко́нцентрация СО́ 2 в во́здухе в пре́делах 4-5 % при́водит к си́льному ра́здра́жению орѓанов ды́хания, а в пре́делах 10 % вы́зывает си́льное отр́авление. Пло́тность СО́ 2 со́ставляет 1,98 г/м 3 . Угл́екислый га́з тя́же­ ле́е во́здуха в 1,53 ра́за, при́ те́мпературе - 20 0 С и да́вления 5,8 МПа́ (58 кгс/см г) он пре́вращается в жи́дкость, ко́торую мо́жно пе́ревозить в ста́льных ба́ллонах. При́ си́льном охл́аждении CO 2 за́стывает в бе́лую сне́гообразную ма́ссу. Тве́рдый СО́ 2 , или су́хой ле́д, ши́роко исп́ользуется для́ хра́нения ско́ропортящихся про́дуктов в дру́гих це́лей. Угл́екислота (СО́ 2) – оказывает пло́хое во́здействие. (сла́нцевый га́з – СО́ 2 – 16%). Че́ловек не́ мо́жет вды́хать уже 1-2% СО́ 2 .Есл́и в во́здухе со́держится 3% ды́хание че́ловека ста́новится тя́желым, а при́ 10% на́ступает обм́орочное со́стояние. Ки́слород О 2 . Га́з бе́з за́паха, цве́та и вку́са. Пло́тность его со́ставляет 1,43 г/м 3 . При́сутствие ки́слорода в га́зе по́нижает удельную те́плоту сго́рания и де́лает га́з взры́воопасным. По́этому со́держание ки́слорода в га́зе не́ до́лжно бы́ть бо́лее 1 % от объ́ема. К вре́дным при́месям отн́осятся сле́дующие га́зы. Се́роводород H 2 S . Бе́сцветный га́з с си́льным за́пахом, на́помина́ющим за́пах ту́хлых яиц, обл́адает вы́сокой то́ксичностью. Ма́сса 1 м 3 се́роводорода ра́вна 1,54 кг. Се́роводород, во́здействуя на́ ме́таллы, обр́азует су́льфиды. Он оказывает си́льное ко́рродирующее во́здействие на́ га́зопроводы, особенно при́ одн́овременном при́сутствии в га́зе H 2 S , Н 2 О и О 2 . При́ сжи́гании се́роводород обр́азует се́рнистый га́з, вре́дный для́ здо́ровья и оказывающий ко́ррозионное во́здействие на́ ме́таллические по́верхности. Со́держание се́роводорода в га́зе не́ до́лжно пре́вышать 2 г на́ 100 м 3 га́за. Се́роводород Н 2 S – имеет не́приятный за́пах – вы́зывает сме́рть от ост́ановки ды́хания. Но́рма 0,01 мг/ли́тр. До́пустимая ко́нцентрация 0,02 мг/ли́тр. 1,5 мг/ли́тр – на́ступает сме́рть в те́чении 1~5 ми́нут. Ци́анистоводородная (си́нильная) ки́слота HCN . Пре́дставляет со́бой бе́сцветную ле́гкую жи́дкость с те́мпературой ки́пения 26 0 С. Всле́дствие та́кой ни́зкой те́мпературы ки́пения HCN на́ходится в го́рючих га́зах в га́зообразном со́стоянии. Си́нильная ки́слота очень ядовита, обл́адает ко́рродирующим во́здействием на́ же́лезо, ме́дь, олово, ци́нк и их спла́вы. По́этому до́пускается на́личие не́ бо́лее 5 г ци́анистых со́единений (в пе́ресчете на́ HCN) на́ ка́ждые 100 м 3 га́за. Ци́анистый во́дород – НСN – со́держится в ко́ксовом га́зе, вды́хание ма́лого ко́личества сме́рть. При́родным га́зом на́зывается сме́сь та́ких га́зов, ко́торые обр́азовались в зе́мных не́драх при́ ра́зложении ра́зличных орѓанических ве́ществ. Ко́нечно, со́став при́родного га́за сто́ит опр́еделять с по́правкой на́ ко́нкретные обр́азцы. Одн́ако у все́х при́родных га́зов не́сомне́нно мно́го общ́их ве́ществ и хи́мических элементов в стро́ении, а та́кже лю́бой при́родный га́з имеет при́близительно то́т же́ фи́зический со́став и сво́йства, что́ и дру́гие. Об этом мы́ с ва́ми и по́говорим.

Общ́ие све́дения

При́родный га́з - одн́о из ва́жнейших по́лезных исќопаемых, акт́ивно при́меняемых в про́мышленности и в бы́ту. В усл́овиях за́легания (или, ка́к го́ворят га́зовики, в пла́стовых усл́овиях) при́родный га́з на́ходится исќлючительно в га́зообразном со́стоянии ли́бо в ви́де та́к на́зываемой «га́зовой ша́пки» в общ́их ме́сторождениях не́фти и га́за, ли́бо в ви́де га́зовых за́лежей (то́ ест́ь, отд́ельных ско́плений), ли́бо в ра́створенном ви́де - в во́де или в не́фти. Пра́вда, при́ опр́еделенных усл́овиях при́родный га́з мо́жет на́ходиться не́ то́лько в га́зообразном, но́ и в тве́рдом со́стоянии в ви́де кри́сталлов.

Хи́мический со́став при́родного га́за

Что́ ка́сается осн́овных ве́ществ, вхо́дящих в со́став при́родного га́за, то́ ими явл́яются ме́тан (CH 4), угл́екислый га́з (CO 2) и азот в ви́де мо́лекул (N 2). Из этих ве́ществ и элементов со́стоит пра́ктически лю́бой при́родный га́з, бу́дь то́ ру́дничный или бо́лотный. Что́ же́ ка́сается со́става при́родного га́за в про́центах, то́ осн́овным ве́ществом, вхо́дящим в со́став при́родного га́за бе́зусловно явл́яется ме́тан. Его до́ля со́ставляет от 90 до́ 98% - в за́висимости от ме́сторождения га́за. Та́кже в со́став при́родного га́за вхо́дят та́кие ве́щества, ка́к бу́тан, про́пан, этан (угл́еводороды, на́зываемые та́кже го́мологами ме́тана, по́скольку со́стоят из одн́их и те́х же́ хи́мических элементов, ра́зличаясь то́лько по́ ко́личеству атомов угл́ерода и во́дорода и, со́ответственно, по́ стру́ктуре мо́лекул). Из не́углеводородных со́ставляющих при́родного га́за отм́етим, по́мимо уже описанных азота и ди́оксида угл́ерода (угл́екислого га́за), во́дород (H 2), ге́лий (He) и се́роводород (H 2 S).

Фи́зические сво́йства при́родного га́за

Пре́жде все́го отм́етим, что́ при́родный га́з, на́ходящийся в чи́стом ви́де, бе́сцветен и не́ имеет за́паха. Для́ то́го, что́бы опр́еделить утечку га́за, в не́го в ма́лых ко́личествах до́бавляются та́к на́зываемые одоранты или ве́щества, ко́торые имеют ре́зкий и до́статочно не́приятных за́пах: на́пример, ти́олы, сре́ди ко́торых ве́дущее ме́сто за́нимает этилмеркаптан. На́ 1000 ку́бометров при́родного га́за до́бавляется обычно не́ бо́лее 15-16 г этилмеркаптана. Пло́тность при́родного га́за в га́зообразном со́стоянии со́ставляет в сре́днем 0,75 кг на́ ку́бический ме́тр. В кри́сталлическом со́стоянии пло́тность до́стигает 400 кг на́ м 3 . Са́мовозгорается при́родный га́з ли́шь при́ очень вы́сокой те́мпературе - около 650 гра́дусов по́ шка́ле Це́льсия. При́ опр́еделенной ко́нцентрации при́родного га́за в во́здухе (при́мерно 5-15%) мо́гут про́исходить взры́вы. Та́кже изв́естна и удельная те́плота сго́рания при́родного га́за, со́ставляющая в сре́днем 35 МДж/м? или 9 Мка́л/м?. При́ исп́ользовании в ра́зличных дви́гателях вну́треннего сго́рания окт́ановое чи́сло при́родного га́за со́ставляет от 120 до́ 130. На́конец, при́родный га́з при́близительно в 1,8 ра́з ле́гче во́здуха, по́этому при́ утечке он по́днимается вве́рх, а не́ со́бирается в ни́зинах.

При́менение при́родного га́за

Пре́жде все́го, при́родный га́з в со́временном ми́ре при́меняется в ка́честве го́рючего́ и то́плива. Та́к, во́ мно́гих мно́гоквартирных и ча́стных до́мах лю́ди исп́ользуют при́родный га́з для́ при́готовления пи́щи, по́догрева во́ды, отопления. Что́ же́ ка́сается дру́гого при́менения при́родного га́за в ви́де то́плива, то́ в по́следнее вре́мя он акт́ивно исп́ользуется не́ то́лько в ка́честве то́плива для́ ра́зличных ТЭ́Ц и ко́тельных, но́ и ка́к го́рючее для́ то́пливных си́стем не́которых авт́омобилей. Кро́ме то́го, со́временные инж́енеры и ко́нструкторы на́ладили да́же вы́пуск тра́нспорта, ра́ботающего на́ при́родном га́зе - на́пример, авт́обусов. В хи́мической про́мышленности при́родный га́з исп́ользуется в ка́честве сы́рья для́ изѓотовления все́возможных ве́ществ - на́пример, ра́зличных пла́стиков и пла́стмасс. А на́ за́ре сво́ей до́бычи во́ мно́гих евр́опейских и се́вероамериканских го́родах при́родный га́з исп́ользовался в ка́честве уличного осв́ещения и при́менялся он да́же в са́мых пе́рвых све́тофорах. Природный газ свойства химический состав добыча и применение

Статьи

  • Природный газ состав. Свойства природного газа опасности использования.
  • Природный газ состав свойства нахождение в природе
  • Природный газ свойства химический состав добыча и применение
  • Все о природном газе состав и свойства природного газа добыча и сфера его применения
  • Введение . Состав и физические свойства природного газа Химический состав
  • Состав и свойства природного газа
  • Природный газ состав и основные свойства
  • Природный газ. Состав и основные свойства природного газа
  • Состав и свойства природного газа кратко. Различают три основных группы природных газов.
  • Свойства природных газов . Различают три основных группы природных газов.