Состав газообразного топлива.
В состав горючих газов входят: водород, метан, другие углеводородные соединения , сероводород, негорючие газы, двуокись углерода , кислород, азот и незначительное количество водяных паров , а также др. элементы.
Природный газ бесцветен и не имеет запаха (в том случае, если не имеет в своём составе сероводорода), он легче воздуха. Горюч и взрывоопасен.
Горючие элементы природного газа, характеристики:
Метан – это бесцветный газ без запаха, легче воздуха. Горюч, но всё же его можно хранить с достаточной лёгкостью. Предел его воспламеняемости находится от 5 до 15 %. Именно эти качества позволили использовать природный газ, как один из основных видов топлива. Опасно для жизни концентрация метана более 10 %, так может наступить удушье, вследствие нехватки кислорода.
Для обнаружения утечки газа, газ подвергают одоризации, иначе говоря добавляют сильнопахнущее вещество (этилмеркаптан). При этом газ можно обнаружить уже при концентрации 1%.
Кроме метана в природном газе могут присутствовать горючие газы - пропан, бутан и этан.
Этан – бесцветный газ без запаха и цвета, чуть тяжелее воздуха. Также горюч, но не используется как топливо.
Пропан – бесцветный газ без запаха, ядовит. У него имеется полезное свойство: пропан сжижается при небольшом давлении, что позволяет легко отделять его от примесей и транспортировать.
Бутан – по свойствам близок к пропану, но имеет более высокую плотность. Вдвое тяжелее воздуха.
Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.
Молекула водорода двухатомна — Н2. При нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н. у.), температура кипения −252,76°C, удельная теплота сгорания 120,9·106 Дж/кг, малорастворим в воде: растворимость — 18,8 мл/л.
Водород отличается высокой реакционной способностью, водородно-воздушные смеси имеют широкие пределы воспламеняемости и весьма взрывоопасны.
Оксид углерода— представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.
Основными типами химических реакций, в которых участвует оксид углерода(II), являются реакции присоединения и окислительно-восстановительные реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства.
Окись углерода оказывает на организм человека токсическое воздействие, так как легко вступает в соединение с гемоглобином крови.
Негорючие элементы природного газа, характеристики:
Углекислый газ— углекислый газ, газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, растворим в воде, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». При атмосферном давлении он не плавится, а испаряется, температура сублимации −78°С. Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Мало растворим в воде (1 объём углекислого газа в одном объёме воды при 15°С).
По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов.
Углекислый газ является тяжелым, по сравнению с воздухом, газом без цвета и запаха. Воздействие его повышенных концентраций на живые организмы относит его к удушающим газам. Отравление этим газом не приводит к долговременным последствиям и после его завершения происходит полное восстановление организма.
Гелий (He)— практически инертный, наименее химически активный элемент восьмой группы таблицы Менделеева (инертные газы). При нормальных условиях гелий ведёт себя практически как идеальный газ. Простое вещество гелий — нетоксично, не имеет цвета, запаха и вкуса.
Сероводород (сернистый водород, сульфид водорода, дигидросульфид) — бесцветный газ с запахом протухших яиц и сладковатым вкусом. Химическая формула — H2S. Плохо растворим в воде, хорошо — в этаноле. Ядовит. При больших концентрациях разъедает многие металлы. Концентрационные пределы воспламенения с воздухом составляют 4,5 ÷ 45% сероводорода. В природе встречается очень редко в виде смешанных веществ нефти и газа.
Очень токсичен. Вдыхание воздуха с небольшим содержанием сероводорода вызывает головокружение, головную боль, тошноту, а со значительной концентрацией приводит судорогам, отёку лёгких и даже к летальному исходу. При высокой концентрации однократное вдыхание может вызвать мгновенную смерть. При небольших концентрациях довольно быстро возникает адаптация к неприятному запаху «тухлых яиц», и он перестаёт ощущаться. Во рту возникает сладковатый металлический привкус.
Кислоро́д — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 8.). Масса 1м3 кислорода составляет 1,43кг.
Сильный окислитель, взаимодействует практически со всеми элементами, образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры.
Содержание кислорода в газе понижает его теплотворную способность и делает газ взрывоопасным. Поэтому содержание кислорода в газе не должно быть более 1% по объему.
Азот — элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 7. Азот практически не реагирует с кислородом, поэтому при расчетах процессов горения его рассматривают как инертный газ. Содержание азота в различных газах колеблется в значительных пределах.
1.3. Газовые месторождения России.
Газовые месторождении классифицируется на:
— мелкие: до 10 млрд м³ газа;
—средние: 10 — 100 млрд м³ газа;
— крупные: 100—1000 млрд м³ газа;
— крупнейшие (гигантские): 1 ÷ 5 трлн м³ газа;
—уникальные (супергигантские): 5 трлн м³ и более.
Согласно последней научной оценке суммарные начальные ресурсы газа в России составляют 235,6 трлн.куб.м, из которых почти 100 трлн.куб.м приходится на Западную Сибирь, 60 трлн.куб.м на остальные районы суши и 75 трлн.куб.м на континентальный шельф окраинных и внутренних морей страны, главным образом Арктических – Карского и Баренцева. В России открыто около 750 газовых (газоконденсатных, газонефтяных) месторождений с общими разведанными запасами газа около 46,9 трлн.куб.м . По оценке зарубежных экспертов, мировые разведанные запасы газа составляют 150,2 трлн.куб.м, доля стран СНГ в которых близка к 37,8%, в том числе России – 32,1.
Основные газовые месторождения Росси:
1. Альбановское — нефтегазокондесатный участок в Баренцевом море, в территориальных водах России. Участок находиться в стадии изучении геологического строении.
Прогнозные ресурсы нефти, газа и конденсата в пределах Альбановского участка недр на основании количественной оценки ресурсов углеводородного сырья РФ по состоянию на 1 января 2009 г. составляют по по газу - 1,254 трлн куб.м; по конденсату - 43,3 млн т (геологические), 30,3 млн т (извлекаемые).
2. Астраханское газоконденсатное месторождение — месторождение газа, расположеное в юго-западной части Прикаспийской впадины (Прикаспийская НГП), в 60 км к северо-востоку от Астрахани.
Размеры залежи 100×40 км. Добыча ведётся с глубины 4100 м. Запасы оцениваются в 2,5 трлн м³ газа и 400 млн т. конденсата с высоким содержанием сероводорода (26 %) и углекислого газа (16 %). При годовой добыче в 12 млрд. кубометров, запасов газа в месторождении хватит на сотни лет.
3. Ковыктинское месторождение (Ковыкта) — перспективное газоконденсатное месторождение в Иркутской области России. Открыто в 1987.
Месторождение расположено в необжитой местности на востоке Иркутской области, в 450 км к северо-востоку от Иркутска, на территории Жигаловского и Казачинско-Ленского районов. Запасы природного газа на месторождении оцениваются в 1,9 трлн кубометров газа, 2,3 млрд кубометров гелия и 115 млн т жидкого газового конденсата.
4. Русановское газовое месторождение — газовое месторождение России, расположено в Карском море. Открыто в 1992 году. Месторождение содержит семь залежей конденсатсодержащего газа. Залежи на глубине 1650 — 2450 м. Начальные запасы 3,0 трлн м³ природного газа.
5. Уренго́йское газовое месторождение — супергигантское газовое месторождение, третье в мире по величине газовых запасов, которые превышают 10 триллионов кубических метров (10¹³ м³). Находится в Ямало-НенецкомАОТюменской области России, немного южнее северного полярного круга.
6. Ямбургское нефтегазоконденсатное месторождение (ЯНГКМ) — месторождение газа, газового конденсата и нефти. Открыто в 1969 году. Расположено в Заполярной части Западносибирской равнины, на Тазовском полуострове в субарктической зоне. За период эксплуатации Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения предприятием Газпром добыча Ямбург — 100%-ное дочернее общество ОАО «Газпром» — добыто более 4 триллионов кубометров газа и около 18 млн. т. газового конденсата.