Физические свойства природного газа. Состав природного газа. Характеристики основных компонент природного газа.

 

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано иное):

· Плотность:

· от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный);

· 400 кг/м³ (жидкий).

· Температура самовозгорания: 650 °C;

· Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

· Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 Мкал/м³)^[1] (т.е. это 8-12 квт-ч/м³);

· Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

· Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх^[

Химический состав

Основную часть природного газа составляет метан (CH₄) — от 92 до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

· этан (C₂H₆),

· пропан (C₃H₈),

· бутан (C₄H₁₀).

а также другие неуглеводородные вещества:

· водород (H₂),

· сероводород (H₂S),

· диоксид углерода (СО₂),

· азот (N₂),

· гелий (Не).

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для облегчения возможности определения утечки газа, в него в небольшом количестве добавляют одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц). Чаще всего в качестве одоранта применяется тиолы, например, этилмеркаптан (16 г на 1000 м³ природного газа).

[кг·м^-3]; [м³·кг^-1] – удельный объем.

F(P,v,T)=0 – уравнение состояния газа.

 

Состав природного газа:

1. Метан

2. Этан

3. Пропан

4. Изобутан

5. н Бутан

6. н Пентан

µ - молекулярный вес

ρ – нормальная плотность

– плотность газа по воздуху

Р_кр – критическое давление

Т_кр – критическая температура.

Уравнение состояния природного газа; особенности изотерм газов. Критическое состояние. Критическое состояние метана и его гомологов. Сжижение газов.

 

 

- уравнение состояния газа.

При повышении давления и снижении температуры газ переходит в жидкое состояние.

Совершенный газ. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Реальный газ. Сжимаемость. Коэффициент сверхсжимаемости. Приведенные параметры. Формула для расчета коэффициента сверхсжимаемости.

 

,

- уравнение состояния совершенного газа.

R₀ = 8314

для реального газа:

,

z – коэффициент сжимаемости.

 

Уравнение состояния газа.

Уравнение состояния газа – функциональная зависимость между давлением , удельным объёмом и температурой , которая существует для всех газов, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, то есть .

Графически эта зависимость изображается семейством изотерм.

При температуре большей критической газ всегда остаётся в газообразном состоянии при любом давлении. При температуре меньшей критической, при сжатии газа, если достигается некоторого удельного объёма начинается конденсация газа, и он переходит в двухфазное состояние. При достижении некоторого удельного объёма конденсация газа прекращается, и он приобретает свойства жидкости.

Уравнение состояния идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона: , или , где .

Газовая постоянная , .

Для метана, имеющего молярную массу , газовая постоянная равна .

При больших давлениях и температурах характерных для магистральных газопроводов используются различные модели реальных газов, который обладает явлением сверхсжимаемости. Эти модели описываются скорректированным уравнением Менделеева-Клайперона: , где - коэффициент сверхсжимаемости, который для реальных газов всегда меньше единицы; - приведённое давление; - приведённое давление.

Для вычисления коэффициента сверхсжимаемости существуют различные эмпирические формулы, такие как .

Для смеси газов критическое давление определяется по следующей формуле: , а критическая температура находится следующим образом: .

Характерные параметры компонентов природного газа:

Название компонента	,	,	,	,	,
Метан	16.042	0.717	518.33	4.641	190.55
Этан	30.068	1.356	276.50	4.913	305.50
Пропан	44.094	2.019	188.60	4.264	369.80
Азот	28.016	1.251	296.70	3.396	126.2
Сероводород	34.900	1.539	238.20	8.721	378.56
Углекислый газ	44.011	1.976	189.00	7.382	304.19
Воздух	28.956	1.293	287.18	3.180	132.46

45.Газовые смеси и расчет их параметров. Расчет критических параметров газовой смеси.

 

 

Приближённые формулы для расчёта констант газовой смеси.

 

X- это процентное содержание газа в смеси делённое на 100.

 

Технология трубопроводного транспорта природного газа. Состав и назначение сооружений, входящих в систему газопровода: компрессорные станции, системы воздушного охлаждения, линейная часть, подземные хранилища газа и т.п.).

 

 

 

1- Скважина.

2- Газосборный пункт.

4 – установка подготовки газа

5 – головная КС

6 – магистральный газопровод

7- запорная арматура

8 – дроссель

16 – отводы

15, 26 – ГРС

28 – городские газовые сети

10 – линии связи

19 – электрические линии

18 – система ЭХЗ

25 – вертолетная площадка

13 – водные переходы

14 – вдольтрассовые подъездные дороги

12 – аварийный запас труб

17 – защитные сооружения

22 – водосборник

23 – дома линейных монтеров-связистов

24 – лупинги

20, 21 – ПХГ и КС