Основные свойства природного газа для котельных
Природный (нефтяной) газ, состоящий из метана и других легких насыщенных углеводородов, – весьма дешевое и удобное топливо. В 1987 в США было добыто почти 566 млрд. м 3 и было установлено 5,3 трлн. м 3 подтвержденных промышленных извлекаемых запасов, которые были бы исчерпаны к 1998, если бы сохранился уровень добычи 1987. В 1997 в США было более 50 млн. индивидуальных и много тысяч промышленных и торговых потребителей газа.
Природный газ называется «сухим», если почти не содержит бензина (менее 1 л на 25 м 3 газа). «Жирный» газ может содержать бензина в 10 раз больше. Смесь жидких углеродов может быть получена как путем сжатия и охлаждения газа, так и путем его абсорбции нефтью. Полученные жидкости называются сжиженным нефтяным газом (газоконденсатом) и имеют разнообразное применение.
Главные составные части природного газа – метан, этан, пропан и бутан (в порядке уменьшения их содержания). Природный газ не содержит свободного водорода, монооксида углерода, кислорода, олефинов или ацетилена, хотя во многих залежах имеются диоксид углерода (углекислый газ), азот и сероводород. Ряд месторождений природного газа, большинство из которых располагается в США, содержит промышленные концентрации гелия.
Природный газ широко распространен в мире, главным образом как попутный нефтяной газ. Ведущими странами-производителями газа являются США, Россия и Канада, но большие перспективы открытия потенциально значительных месторождений дают поисково-разведочные работы в море, особенно у побережья Африки, Азии, Южной Америки, в Северном и Каспийском морях. Главное использование природного газа – в качестве топлива в промышленности и быту. В промышленности он применяется при выплавке металлов и стекла, производстве извести и цемента, приготовлении хлеба и другой пищи и во многих других случаях. Он используется также в производстве бензина, сажи и некоторых важных химических продуктов, таких, как метиловый спирт, формальдегид, синтетический аммиак. В домашнем хозяйстве газ служит горючим в печах, нагревательных приборах, газовых плитах и т.п.
^
Основные свойства природного газа
для котельных.
Природный газ, добываемый из недр земли, не имеет вкуса, цвета и запаха. Для придания запаха с целью распознавания его в воздухе в случае утечки используется одоризация — внесение в газ сильнопахнущего вещества. В качестве одоранта используется этилмеркаптан в количестве 16 г на 1 000 м3 природного газа. Это позволяет обнаружить природный газ при концентрации его в воздухе 1 %, что составляет 1/5 нижнего предела взрываемое™.
Важнейшей теплотехнической характеристикой природного газа является теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 м3 сухого газа и зависящее от того, в каком агрегатном состоянии находится в продуктах горения вода, выделяющаяся из топлива и образующаяся при сгорании водорода и углеводородов, — в парообразном или жидком. Если в продуктах горения все водяные пары конденсируются и образуют жидкую фазу, то теплота сгорания называется высшей Qв с . Если же конденсации водяного пара не происходит, то теплоту сгорания называют низшей Qн c = 35,8.
Обычно продукты горения покидают котельные установки при температуре, при которой не происходит конденсации водяных паров, поэтому в теплотехнических расчетах используется величина Qн c , которая для природного газа близка к теплоте сгорания метана и составляет 35,8 МДж/м 3 (8 550 ккал/м 3 ).
Плотность природного газа (метана) при нормальных условиях (0°С и 0,1 МПа, т.е. 760 мм рт. ст.) рг = 0,73 кг/м 3 . Плотность воздуха при тех же условиях рв = 1,293 кг/м 3 . Таким образом, природный газ легче воздуха примерно в 1,8 раза. Поэтому при утечках газа он будет подниматься вверх и скапливаться у потолка, перекрытий, верхней части топки.
Температура самовоспламенения природного газа tвоспл = 645. 700 °С. Это означает, что любая смесь газа с воздухом после нагревания до этой температуры воспламенится сама без источника зажигания и будет гореть.
Концентрационные границы воспламенения (взрыва) природного газа (метана) находятся в диапазоне 5. 15 %. Вне этих границ газовоздушная смесь не способна к распространению пламени. При взрыве давление в замкнутом объеме повышается до 0,8. 1 МПа.
К преимуществам природного газа по сравнению с другими видами топлива (в первую очередь с твердыми) относятся высокая теплота сгорания; относительно низкая стоимость; отсутствие складских помещений для хранения; относительно высокая экологич-ность, характеризующаяся отсутствием в продуктах горения твердых включений и меньшим количеством вредных газообразных выбросов; легкость автоматизации процесса сжигания; возможность повышения коэффициента полезного действия (КПД) котельного агрегата; облегчение труда обслуживающего персонала.
^
Сжиженный газ пропан-бутан (СУГ)
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) или сжиженный нефтяной газ пропан-бутан – универсальный синтетический газ, получаемый из попутного нефтяного газа или при переработке нефти, т.е. фактически для большинства производителей это побочный продукт. В России перерабатывается в сырье для нефтехимии и в сжиженный пропан-бутан не более 40% попутного газа, еще 40% без всякой переработки сжигается на ГРЭС, а оставшиеся 20% сжигаются на месторождениях в открытых факелах. Официально подобным образом нефтяными компаниями уничтожается 4 млрд.м 3 в год попутного газа, а не официально – до10 млрд. м 3 в год.
В нормальных условиях СУГ находится в газообразном состоянии. При небольшом повышении давления он переходит в жидкое состояние. Тогда его можно легко перевозить и хранить. При снижении давления или небольшом повышении температуры “жидкий” газ начинает испаряться и переходит в газовую фазу. Процесс заканчивается достижением состояния насыщения. Давление насыщенных паров зависит только от температуры окружающей среды и не зависит от количества жидкой фазы. Из одного литра СУГ получается около 0,25 м 3 газовой фазы. Зимой давление газа снижается и производительность подачи газовой фазы, заметно падает. Вот почему резервуары требуется заглублять в грунт, откуда идет поток тепла, поддерживая стабильные параметры регазификации.
Чистое горение газа (минимум продуктов сгорания) делает его экологически чистым топливом для широкого применения в жилых домах (отопление, горячее водоснабжение, газовые плиты, нагрев саун и воды в бассейнах), на агропромышленных – предприятиях, в производстве, в качестве автомобильного топлива.
Смесь сжиженного газа состоит из пропана и бутана. Пропан испаряется при более низких температурах, до -35 гр.Ц., а бутан только при положительной температуре. Пропан устойчиво поставляет газовую фазу даже при морозах, но относительно дорог и хорош только зимой. Летом, при жаре, давление его паров доходит до предельного значения, допустимого для стенок сосуда (1,6 МПа). При повышении температуры, жидкость в резервуаре очень сильно расширяется и, поскольку она несжимаема, может даже разгерметизировать сосуд. Именно поэтому пропан разбавляют более дешевым и не интенсивно испаряющимся бутаном. В зависимости от сезона, пропорции частей различны: летом примерно в равных частях: 60 : 40 или 50 : 50, а зимой пропана в смеси больше в пропорциях 70 : 30 соответственно. В емкостях с преобладанием пропана создается большее давление, чем в “бутановых”. Для того чтобы резервуар не подвергся разгерметизации при повышении температуры, его заполнение ограничивается 85% геометрического объема. Заправщики эту норму неукоснительно соблюдают. Такие свойства пропан-бутановых смесей делают его более приемлемым для использования в суровом российском климате (отопление домов, газовые плиты, газовые генераторы, автомобильное топливо и пр.)
При использовании СУГ необходимо учитывать, что процесс испарения обладает свойством саморегулирования. Если отбирать пары интенсивно (например, подключить несколько котлов), то ускоренное испарение жидкости приведет к ее охлаждению и, значит, к снижению давления газов над зеркалом жидкости. В итоге производительность установки снизится. Чтобы получить большие объемы газов, прибегают к дополнительному обогреву емкостей или увеличивают их количество в одной установке. (Зеркало жидкости – это площадь поверхности жидкой фазы. Чем оно больше – тем интенсивнее происходит испарение газа и соответственно выше производительность газовой фазы)
СУГ легче воды в два раза, поэтому, водный конденсат постепенно скапливается на дне сосуда, откуда его приходится откачивать (из малых емкостей примерно раз в год, обычно это осуществляется при заправке). В газообразном состоянии смесь тяжелее воздуха в 1,5-2 раза. Следовательно, при утечках газы стекают в нижние точки. Учитывая, что эти газы, хотя и нетоксичны, обладают удушающим свойством, котельные при использовании СУГ нельзя размещать в подвалах и цокольных помещениях, если площадь окон в них менее 1 м 2 . Поскольку для полного сгорания СУГ требуется много воздуха, в котельных надо обеспечить хорошую вентиляцию – лучше принудительную. Кроме того, в помещении необходимо организовать естественное освещение, а также установить датчик обнаружения утечки газов и автоматический отсекающий клапан с автономным питанием.
Сам по себе сжиженный газ не горит и не детонирует. Однако смесь газовой фазы с воздухом в пределах 1,8-10% загорается, если рядом есть источник тепла с температурой около 500°С и более (в пламени спички есть участки с температурой более 1000°С). При определенных соотношениях объема, давления и температуры -это горение может сопровождаться взрывом.
Вытекающая газовая фаза, смешавшись с воздухом, может лишь загореться небольшим факелом, причем пламя внутрь потока газа не распространяется и к взрыву емкости не приводит. Чтобы на 100% исключить утечки жидкости, в установках предусматривают специальные меры безопасности.
Для потребителей пропан-бутан является отличным топливом в местах, где не подведен природный газ (метан). И дает двукратную экономию на отопление Вашего дома, по сравнению с дизельным топливом или электричеством.
^
Природный газ (Метан – ПГ) – natural gas – NG
Природный газ (Метан), англ. NG – natural gas. Транспортируется по газопроводам в газообразном состоянии. Является на сегодняшний день самым дешевым видом топлива, но из-за трудностей сжижения, может распространятся только по газовым магистралям, что затрудняет его использование. Стоимость 1 КВтч выработанной энергии ПГ дешевле чем СУГ в 5 раз. Хотя программа реорганизации энергоснабжения предполагает к 2010 г. Повышение цен на природный газ до 7 раз (уже в этом году официально заявлено о повышении тарифов на природный газ на 40%), можно предположить, что через несколько лет себестоимость Гкал на пропане (СУГ) и на природном газе (ПГ) сравняются.
^
Компримированный природный газ (КПГ) – Compressed natural gas (СNG)
Компримированный природный газ (КПГ, англ. CNG – compressed natural gas), получается при сжатии природного газа (Метана) при помощи компрессоров до давления 200-250 Бар. В сжатом состоянии объем газа уменьшается в 200-250 раз. Хранится и транспортируется КПГ, в баллонах высокого давления или в специализированных модулях МАТ (ссылка на стр. «Принцип работы системы автономного газоснабжения на природном газе»), у конечного потребителя давление газа редуцируется до низкого. Один МАТ транспортирует 1500 куб.м природного газа.
КПГ также используется в качестве автомобильного топлива. В этом случае газ просто перекачивается в заправочные баллоны автомобилей под давлением 200-250 Бар. Заправка осуществляется на АГНКС и АГЗС. Построение отопительных систем на основе КПГ, имеет смысл только для поселков, промышленных производств и производств автономной электроэнергии.
^
Сжиженный природный газ (СПГ) – liquefied natural gas (LNG)
Сжиженный природный газ (СПГ, англ. LNG – liquefied natural gas), получается при охлаждении природного газа (Метана) до -162° Цельсия. В жидком состоянии объем газа уменьшается в 600 раз. Хранится СПГ, при низких температурах в особых криогенных сосудах, которые поддерживают низкую температуру газа, при давлении 0.4 МПа.
Именно это его свойство, делает его использование для отопления, экономически не оправданным. Стоимость криогенных сосудов достаточно высока и требуется дополнительная энергия для поддержания требуемой температуры. Построение отопительных систем на основе СПГ, имеет смысл для газификации только крупных поселков, таких как Приозерск, Ленинградской области, (где реализована такая система).
^ Сжиженный газ как энергоноситель
автономных систем отопления
Если Ваш дом удален от газовых сетей и нет качественного электроснабжения, то альтернативой системе отопления на жидком топливе является система отопления на сжиженном углеводородном газе.
К сожалению, первоначальные затраты на выполнение системы отопления на сжиженном газе и оснащение дома необходимым оборудованием (резервуары, запорная, предохранительная и регулирующая арматура), монтаж оборудования, превышают затраты даже на выполнение системы отопления на жидком топливе.
Однако, вариант отопления на сжиженном газе сохраняет все преимущества отопления природным газом и независимость жидкотопливной системы отопления.
При этом, эксплуатационные расходы отопления на сжиженном газе на 30-40% ниже, чем при использовании для отопления дизельного топлива и еще ниже, чем при использовании электрического отопления.
И хотя сжиженный углеводородный газ, по сути, является побочным продуктом добычи нефти и природного газа, времена, когда переработчики нефти и добытчики природного газа сжигали сжиженный газ в факелах, уходят в прошлое.
Сейчас во всем мире сжиженный газ производят и используют как высококачественное бытовое и промышленное топливо.
И в связи с тем, что на сегодняшний день по природному газу мы отстаем от европейских цен в 10-15 раз, а по ценам на сжиженный углеводородный газ всего в 1,5 раза, то можно предположить, что совсем скоро эффективность использования сжиженного углеводородного газа для отопления резко повысится, так как потолок мировых цен не пустит сжиженный углеводородный газ дорожать столь же интенсивно, как природный газ.
Учитывая то, что значительная часть загородных домов в Европе и Америке отапливают системами отопления на сжиженном газе, большинство моделей современного газового отопительного оборудования предполагает возможность работы и на природном и на сжиженном газе.
В отличие от системы отопления на жидком топливе, в состав оборудования для отопления на сжиженном газе дополнительно входят резервуары (газгольдеры), регулятор давления газа, предохранительно-запорный и предохранительно-сбросной клапаны, контрольно-измерительные приборы для контроля давления и уровня сжиженного газа в резервуаре, запорная арматура, а также трубопроводы жидкой и паровой фаз.
Для хранения сжиженного газа используют резервуары объемом до 50 м3. Объем и тип резервуара для конкретного объекта определяют в зависимости от отапливаемой площади (величины газопотребления). Так, хранилища емкостью 5 м3 и 9 м3 подойдут для коттеджей, оснащенных котлами мощностью 50 и 80 кВт соответственно.
Возможны два варианта размещения газгольдеров – наземный и подземный. Выбор между ними делают исходя из конкретных условий.
На расположение газгольдеров относительно жилых домов, автомобильных дорог, линий электропередачи, других сооружений и коммуникаций действуют жесткие ограничения.
Так, наземные резервуары объемом 5 м3 должны располагаться не ближе 20 м от жилых зданий, 5 м – от наземных сооружений и коммуникаций, 10 м – от автомобильных дорог. Однако при установке подземного резервуара такого же объема допустимые расстояния уменьшаются: до объекта отопления и дорог – в два раза (10 и 5 м соответственно).
Регламент требует заглубления подземного резервуара ниже уровня промерзания. Однако запорная арматура, которой оснащается газгольдер, должна быть доступной и располагаться на поверхности. Поэтому все подземные резервуары снабжают удлиненной горловиной.
На резервуары подземного размещения, сделанные из стали, наносят эпоксидное покрытие, а также обеспечивают баки электрохимической анодно-катодной защитой от коррозии. Защита состоит из магнезиального анодного элемента, измерительного блока и емкостного кабеля.
Наземные резервуарные установки должны иметь проветриваемое ограждение из негорючих материалов высотой не менее 1,6 м. Расстояние от резервуаров до ограждения следует принимать не менее 1 м, а от ограждения до наружной бровки замкнутого обвалования или ограждающей стенки из негорючих материалов – не менее 0,7 м.
И хотя уже сейчас на территории нашей страны действуют компании, являющиеся официальными представителями таких европейских фирм, как FAS (Германия), Walter Tosto Serbatoi (Италия), DeltaGaz (Чехия), занимающихся проектированием, комплектацией, монтажом, аварийно-техническим обслуживанием и регистрацией объектов потребления сжиженного газа в надзорных органах, рассматривать отопление на сжиженном газе, по моему мнению, стоит только взвесив все возможности организовать отопление на жидком топливе
Удельная теплота сгорания пропан-бутановой смеси 103 мДж/м3 или, с учетом плотности 46 мДж/литр, учитывая КПД газового котла, получим, что при сжигании 1 литра получим 42,3 мДж энергии, или в более привычных единицах – 11,8 кВт*ч.
Size: 103.27 Kb.; Сша было добыто почти 566 млрд м3 и было установлено 5,3 трлн м3 подтвержденных промышленных извлекаемых запасов, которые были бы исчерпаны к 1998, если бы сохранился уровень добычи 1987. В 1997 в США было более 50 млн индивидуальных и много тысяч промышленных и торговых потребителей газа
Источник: odtdocs.ru
Природный газ – моторное топливо
Природный газ, основную часть которого составляет метан (92-98%), на сегодняшний день является самым перспективным альтернативным топливом для автомобилей. Природный газ может быть использован в виде топлива как в сжатом (компримированном), так и в сжиженном виде.
Метан – простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха, химическая формула — Cp. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно тиолы) со специфическим «запахом газа». Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека.
Добыча и транспортировка
Газ находится в недрах Земли на глубине от одного до нескольких километров. Перед началом добычи газа необходимо провести геологоразведочные работы, которые позволяют установить местонахождение залежей. Добывается газ с помощью скважин, специально для этого пробуренных одним из возможных способов. Транспортируют газ чаще всего по газопроводам. Общая протяженность газораспределительных газопроводов в России составляет более 632 тысячи километров – это расстояние почти в 20 раз больше окружности Земли. Длина магистральных газопроводов на территории России – 162 тысячи километров.
Использование природного газа
Область применения природного газа достаточно широка: его используют для отопления помещений, приготовления пищи, подогрева воды, производства красок, клея, уксусной кислоты и удобрений. Помимо этого природный газ в сжатом или сжиженном виде может использоваться в качестве моторного топлива на автотранспорте, специальной и сельскохозяйственной технике, железнодорожном и водном транспорте.
Природный газ – экологичное моторное топливо
90% загрязнения атмосферы приходится на долю транспортных средств.
Перевод транспорта на экологически чистое моторное топливо – природный газ – позволяет сократить выбросы в атмосферу сажи, высокотоксичных ароматических углеводородов, окиси углерода, непредельных углеводородов и окислов азота.
При сжигании 1000 л жидкого нефтяного моторного топлива в воздух вместе с отработавшими газами выбрасывается 180-300 кг оксида углерода, 20-40 кг углеводородов, 25-45 кг окислов азота. При использовании природного газа вместо нефтяного топлива выброс токсичных веществ в окружающую среду снижается приблизительно в 2-3 раза по оксиду углерода, по окислам азота – в 2 раза, по углеводородам – в 3 раза, по задымленности – в 9 раз, а образование сажи, свойственное дизельным двигателям, отсутствует.
Природный газ – экономичное моторное топливо
Природный газ – самое экономичное моторное топливо. Для его переработки требуются минимальные затраты. По сути, все что нужно сделать с газом перед заправкой автомобиль – это сжать в компрессоре. Сегодня средняя розничная цена 1 куб.м метана (который по своим энергетическим свойситвам равен 1 литру бензина) – 13 рублей. Это в 2-3 раза дешевле бензина или дизельного топлива.
Природный газ – безопасное моторное топливо
Концентрационные* и температурные** пределы воспламенения природного газа значительно выше, чем у бензина и дизельного топлива. Метан в два раза легче воздуха и при утечке быстро растворяется в атмосфере.
Согласно «Классификации горючих веществ по степени чувствительности» МЧС России,компримированный природный газ отнесен к самому безопасному, четвертому классу, а пропан-бутан – ко второму.
* Образование взрывоопасной концентрации происходит при содержании паров газа в воздухе от 5 % до 15 %. В открытом пространстве образование взрывоопасной смеси не происходит.
** Нижний предел самовоспламенения метана – 650°C.
Природный газ – технологичное моторное топливо
Природный газ не образует отложений в топливной системе, не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, тем самым снижая трение и уменьшая
износ двигателя.
При сгорании природного газа не образуется твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя
Таким образом использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5-2 раза.
Обзор использования природного газа: типы газа, особенности применения. Сжиженный и компримированный газ. Добыча и транспортировка.
Источник: gazprom-gmt.ru
Город эрудитов
СОСТАВ И СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
Газы нефтяных и газовых месторождений – это горючие газы. Они состоят из углеводородов: метана СН4, этана С2Н6, пропана С3Н8, бутана С4Н10, пентана С5Н12 и гептана С7Н16. Это – ближайшие гомологи метана.
Кроме углеводородов встречаются азот N2, углекислый газ СО2, иногда сероводород Н2S. Довольно часто, но в очень небольших количествах в природном газе имеются сопутствующие инертные газы: гелий Не, аргон Ar, ксенон Хе и др.
Газ, состоящий преимущественно из метана и этана и содержащий мало пропана и бутана, называют сухим или бедным.
Газ, в котором кроме метана СН4 и этана С2Н6 имеются пропан С3Н8, бутан С4Н10, пентан С5Н12, гексан С6Н14,, гептан С7Н16 и др., называют жирным или богатым. Точной границы между ними нет.
Для газов нефтяных месторождений характерно преобладание тяжелых углеводородов от 0,4 до 40-50%. Содержание метана обычно 30-90%. Тяжелые углеводороды в газах – это все углеводороды с удельным весом, превышающим удельный вес этана.
Удельный вес газа определяется отношением веса единицы объема газа по отношению к весу одинакового объема сухого атмосферного воздуха, удельный вес которого принимают 1,0 при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст.
Чем больше удельный вес газа, тем богаче газ тяжелыми углеводородами. Наоборот, небольшой удельный вес указывает на обилие в газе метана.
Плотность – масса вещества в единице объема в кг/м 3
или г/см 3 .
Плотность газа. 1 грамм-молекула любого газа при нормальных условиях (температура 0°С и давление 0,1 МПа) занимает 22,412 л, т.е. в 1 м 3 любого газа содержится 44,6 моля. Обычно пользуются относительной плотностью газа по воздуху.
При температуре 0°С и давлении 0,1 МПа, масса 1 м 3 воздуха составляет 1,293 кг.
Относительная плотность метана – 0,555; этана – 1,046; пропана – 1,547; бутана – 2,074; углекислого газа – СО2 – 1,519; сероводорода – 1,176 и т.д.
Для каждого газа существует определенная тепловая граница – наивысшая температура, выше которой газ не переходит в жидкое состояние, как бы велико ни было давление.
Точно так же для каждого газа существует предельное давление, ниже которого, как бы ни была низка температура, газ не переходит в жидкое состояние.
Эти предельные температуры и давления приводятся ниже и называются критическими.
Учитывая, что в условиях месторождений нефть и газ залегают обычно под давлением 20-14 атм. при температуре 30-90°С, можно сделать вывод, что из этих углеводородов только метан будет находиться в газообразном состоянии, остальные углеводороды будут представлены их парами.
Температура кипения при 760 мм рт ст.
Температура критическая, °С
Критиче-ское давление, мПа
Плотность по воздуху
Теплота сгорания – это количество тепла, которое выделяется при сгорании 1 м 3 газа.
Наибольшая теплота сгорания свойственна более жирным газам. Так, для метана она равна 8000 кал/м 3 ; этана – 15680; бутана – 29000 кал /м 3 .
Газы обладают способностью сокращаться на 1/273 часть своего объема при температуре 0°С при каждом понижении температуры на 1°С, если только давление остается постоянным.
Расширение газа будет в таком же соотношении при повышении температуры. Значит, при температуре -273°С газ не имел бы объема. Такая температура называется абсолютным нулем.
Однако, практически все газы превращаются в жидкости или твердые тела, прежде чем эта температура будет достигнута.
Растворимость газов в нефти зависит от температуры, давления и свойств растворителя, состава газа.
Растворимость газа в нефти измеряется количеством газа в кубических метрах на 1 м 3 или 1 т товарной нефти при давлении 0,1 МПа и температуре 20°С.
Растворимость увеличивается при росте давления и снижается при повышении температуры и увеличении молекулярной массы и плотности нефти, а также с возрастанием доли нафтеновых и ареновых соединений.
Коэффициентом растворимости называют количество газа, растворяющегося в единице объема или массы нефти при увеличении давления на единицу.
В качестве критерия оценки фазового состояния пластовой системы можно условно принять, что в газовой залежи приходится свыше 1000 объемов газа на 1 объем жидкости, в нефтяной с растворенным газом – менее 1000 объемов.
Отношение объема газа к объему или массе добываемой с ним жидкости называется газовым фактором.
При глубине 2000 м, т.е. давлении 21-22 МПа, растворимость газа будет примерно 200 м 3 /м 3 , при глубине 1200 м – около
60 м 3 /м 3 . Это усредненное соотношение газа и нефти в пласте.
В реальных залежах оно может существенно отличаться в большую или меньшую сторону.
Нефть может быть предельно насыщена газом, т.е. количество газа в объеме нефти равно его растворимости при данных температурах и давлении, или недонасыщена им. В первом случае пластовое давление равно давлению насыщения нефти газом. При его снижении (например в результате разработки) часть газа выделится в свободную фазу, а в газонефтяном растворе установится равновесие при новом, более низком пластовом давлении (давлении насыщения) и новой более низкой газонасыщенности нефти.
Гидратообразование. Наличие в газе воды обуславливает при определенной температуре и давлении образование кристаллогидратов углеводородных газов. Гидраты газов представляют собой кристаллические соединения. Это твердые растворы, где растворителем является вода.
Гидраты имеют эмпирические формулы: для метана – СН4•7Н2О; этана – С2Н6•8Н2О ; пропана – С3Н8•18 Н2О и др. Для каждого углеводорода характерна максимальная температура (критическая температура гидратообразования), выше которой нельзя вызвать образование гидратов никаким повышением давления. Для метана она равна 21,5°С; этана – 14,5°С; пропана – 5,5°С; бутана – 1,4°С.
Чем тяжелее углеводородный газ, тем легче он образует гидраты, но начиная с пентана углеводороды гидратов не образуют.
Гидратообразование происходит не только в процессе эксплуатации и транспорта газа, но и в пористой среде осадочного чехла с формированием гидратных залежей. Гидратообразование приурочено к районам распространения многолетних мерзлых пород, где глубина промерзания горных пород достигает 500-700 м и более. Внешне газовые гидраты похожи на лёд или снег.
Город эрудитов СОСТАВ И СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ Газы нефтяных и газовых месторождений – это горючие газы. Они состоят из углеводородов: метана СН 4 , этана С 2 Н 6 , пропана С 3 Н
Источник: www.eruditcity.ru
Добыча нефти и газа
Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!
Состав и физико-химические свойства природных газов
Природные газы – это вещества, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии.
Углеводородные газы, в зависимости от их состава, давления и температуры могут находиться в залежи в различных состояниях – газообразном, жидком или в виде газожидкостных смесей. Газ обычно расположен в газовой шапке в повышенной части пласта.
Если газовая шапка в нефтяной залежи отсутствует (это возможно при высоком пластовом давлении или особом строении залежи), то весь газ залежи растворён в нефти. Этот газ будет, по мере снижения давления, выделятся из нефти при разработке месторождения и будет называться попутным газом.
В пластовых условиях все нефти содержат растворённый газ. Чем выше давление в пласте, тем больше растворённого газа в нефти.
Давление, при котором весь имеющийся в залежи газ растворён в нефти, называется давлением насыщения. Оно определяется составом нефти и газа и температурой в пласте.
От давления насыщения зависит газовый фактор – количество газа (в м3), содержащееся в 1 тонне нефти.
Газы могут находиться в пласте в трёх состояниях: свободном, сорбированном, растворённом.
3.1.1. Состав природных газов
Природные газы, добываемые из газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, состоят из углеводородов (СН4 – С4Н10, для Н.У. и С.У.), а также неуглеводородных компонентов (h3S, N2, CO, CO2, Ar, h3, He).
При нормальных и стандартных условиях в газообразном состоянии существуют только углеводороды С1–С4. Углеводороды С5 и выше в нормальных условиях находятся в жидком состоянии.
Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, содержат более 95% метана (табл. 3.1).
Химический состав газа газовых месторождений, об. %
Природные газы – это вещества, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии.
Источник: oilloot.ru
Автотранспорт – правила, нормы, положения
эксплуатация автомобильного транспорта
7. Сжатый природный газ.
Сжатый природный газ.
Природный газ состоит в основном из метана (не менее 90 %) с небольшими примесями этана (до 6%), пропана (до 1,7%), и бутана (до 1%).
Метан газ без цвета и запаха, мало растворим в воде, легче воздуха. Он относится к предельным углеводородам, молекулы которых состоят только из углерода и водорода. Высокое содержание водорода обеспечивает более полное сгорание топлива в цилиндрах двигателя по сравнению с бензином и сжиженным нефтяным газом, поэтому метан является полноценным топливом для автомобилей с хорошими антидетонационными характеристиками.
Характеристика метана.
Молекулярная формула – CH4
Молярная масса, кг/моль – 16,03
Плотность при температуре 15°С и давлении 0,1 МПа:
— в газообразном состоянии, кг/м 3 – 0,717
— в жидком состоянии, кг/л – 0,42
Углеродное число – 2,96
Температура кипения, °С – -161,7
Температура самовоспламенения (вспышки), °С – 590
Низшая теплота сгорания:
— в газообразном состоянии, кДж/м 3 – 33800
— в жидком состоянии, кДж/л – 20900
Относительная плотность (по воздуху) – 0,554
Коррозионная активность – отсутствует
Токсичность – не токсичен
Температура горения, °С – 2030
Для справки . Теплота сгорания.
Теплота сгорания – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1м 3 газа, при атмосферном давлении и температуре 20°С.
Есть высшая и низшая теплота сгорания газа. При определении высшей теплоты сгорания учитывается вся теплота, выделившияся во время сгорания и отведенная от продуктов сгорания путем их охлаждения до начальной температуры. На практике образовавшиеся пары воды не конденсируются и уносят часть теплоты, затраченной на нагревание 1кг воды от 0 до 100°С, которая равна 418,6 кДж.
При сгорании на испарение влаги, содержащейся в топливе и полученной от сгорания водорода, затрачивается теплота. Поэтому для характеристики газовых топлив на практике применяется низшая теплота сгорания газа, являющаяся стандартной величиной.
Природный газ перед применением в качестве моторного топлива проходит предварительную подготовку на предмет соответствия его параметров на эксплуатационные качества двигателя (удаление примесей) и условиям хранения на автомобиле.
Поскольку природный газ сжижается при температуре -161,7°С, а в нормальных условиях это сделать невозможно, на автомобилях он хранится в баллонах в сжатом до 20 МПа (200кг/см.кв.) состоянии.
Сжатые газы характеризуются тем, что при температуре 20°С и высоком давлении (20 МПа) остаются в газообразном состоянии.
Газ природный топливный компримированный (сжатый природный газ).
По физико–химическим показателям и содержанию примесей природный топливный газ должен соответствовать ГОСТ 27577-2000 «Газ природный топливный компримированный для двигателей внутреннего сгорания».
По физико–химическим показателям газ по данному ГОСТу должен соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблице 1.
Содержание влаги в сжатом (компримированном) газе свыше 9 мг/м 3 может вызывать образование ледяных пробок в системе питания двигателя.
Недостатки и преимущества применения сжатого природного газа в сравнении с бензином.
1. Недостатки.
1.1. Содержание газа под большим давлением требует применения высокопрочных баллонов, имеющих значительную массу и изготавливаемых из высококачественных сталей. Вес одного баллона вместимостью 50 литров с 10м 3 газа составляет около70 кг. Установка на автомобиль газовых баллонов влечет за собой снижение грузоподъемности автомобиля на 10-12%, снижается также запас хода автомобиля.
Баллоны для СПГ являются сосудами высокого давления, для баллонов из легированной стали установлен срок испытания один раз в 5 лет, а из углеродистой – один раз в 3 года.
1.2. Так как теплота сгорания газовоздушной смеси метана меньше теплоты сгорания бензовоздушной смеси (3,22 МДж/м 3 для метана с воздухом и 3,55 МДж/м 3 для бензина с воздухом), и вследствие меньшего коэффициента наполнения цилиндров мощность двигателя при переводе на сжатый газ снижается на 18-20%.
1.3. При применении газового топлива затруднен пуск двигателя в зимнее время при температуре ниже 15°С. Причина – более высокая температура воспламенения газовоздушной смеси и меньшая скорость распространения пламени.
1.4. Для проведения технического обслуживания и ремонта газобаллонных автомобилей требуется более высокая квалификация обслуживающего персонала. По сравнению с обслуживанием бензиновых и дизельных двигателей трудоемкость ТО и ремонта газового оборудования увеличивается на 13-15%, а затраты – на 4-6%.
1.5. Работа двигателей на сжатом газе сопровождается ухудшением тягово-динамических и эксплуатационных характеристик автомобилей: время разгона увеличивается на 25-30%; максимальная скорость уменьшается на 5-7%.
2. Преимущества.
2.1. Газовое топливо более полно сгорает в цилиндрах двигателей из-за более широких пределов воспламенения газа в сравнении с бензином. Если пределы воспламенения бензина в смеси с воздухом составляет соответственно 6,0 и 1,5%, то пределы воспламенения сжатого газа в смеси с воздухом составляет по верхнему пределу 15% и по нижнему пределу 5%. Это позволяет на эксплуатационных режимах работы двигателей обеднять горючую смесь до α=1,2-1,3.
В результате существенно снижается токсичность отработанных газов (по содержанию оксидов углерода — в 2-3 раза, по содержанию оксидов азота – в 1,2-2,0 раза, по содержанию углеводородов – в 1,1-1,4 раза).
2.2. Сжатый газ не разжижает масло в картере двигателя, не смывает масло со стенок цилиндров и не ухудшает этим условий смазки. Поэтому износы деталей двигателей, работающих на газе, ниже чем у бензиновых двигателей. Вследствие этого моторесурс двигателей увеличивается в 1,3-1,5 раза. Увеличивается также срок службы масла в 1,5-2 раза, а затраты на него снижаются на 25-35 процентов.
2.3. Цены на сжатый газ ниже чем на бензин: Экономия затрат на топливо имеется несмотря на потерю мощности двигателя и снижение грузоподъемности автомобиля.
Природный газ состоит в основном из метана (не менее 90 %) с небольшими примесями этана (до 6%), пропана (до 1,7%), и бутана (до 1%).
Источник: avtotrans-consultant.ru
Станьте первым!