Природен газ

[Mozo]

МИННО-ГЕОЛОЖКИ УНИВЕРСИТЕТ
"СВ.ИВАН РИЛСКИ", София
Газова, горивна и пречиствателна техника и технологии

Реферат
Тема №1

Определение за природен газ. Състав. Термодинамични свойства. Специфичен топлинен капацитет. Опасни свойства на природните газове. Критични стойности.


Увод
Природният газ се отнася към полезните изкопаеми. В пластовете на земните недра той се намира в газообразно състояние – във вид на отделни натрупвания (газови залежи) или във вид на газова „шапка“ над нефтогазовите местонаходища, а също и в разтворено състояние в нефт или вода. При нормални условия (101,325 kPa и 0 °C) природният газ се намира само в газообразно състояние. Природният газ може да се намира и в кристално състояние под формата на естествени газохидрати.

Състав
Природният газ представлява смес от различни компоненти със строго специфични свойства- по-лек е от въздуха, без мирис и вкус, взривоопасен (образува с въздуха взривоопасна смес) при концентрация от 5 до15% и има следния химически състав:

Състав
Молекулна маса, kg/kmol
Количество, об %
Метан-
16.04
98.52
Етан-
30.07
0.34
Пропан-
44.10
0.13
Изобутан-
58.12
0.02
Нормален бутан-
58.12
0.03
Въглероден двуокис-
44.01
0.03
Азот-
28.02
0.93
(посочените данни са за природин газ от находище в Русия, СН4 може да варира от 92 до 98% в зависимост от находището)
В природния газ, освен изброените елементи, се съдържат прах и водни пари, разтворени в него при контакта му с пластовата вода в земните недра=
Газът няма мирис. За да бъде забелязвано изтичането му, към него се добавя миризлив химикал (одорант), имащ рязка, неприятна миризма (на гнило зеле, чесън, развалени яйца). Най-често като одорант се използват различни тиоли (меркаптани), например етилмеркаптан (16 g на 1000 m³ природен газ).
Метанът (СН4) е безцветен горим газ без миризма с молекулна маса 16,04, плътност 0,7166 кg/m3. Течният метан е с плътност 421,8 kg/m3 при температура -160°С; температура на топене -182,49°С; температура на кипене 161,58°С; плътност на парите спрямо въздуха 0,5543; вискозитет на газа 1,09.10-5 Ра.s при температура 20°С; специфична топлина на изгаряне 49,9 MJ/kg (11 910 kcal/kg); във вода е неразтворим

1. Основи на горенето
Горенето е сложен физико-химичен процес на окисление (съединяване с кислород) на горимата част на горивото. За да започне и протече горивният
процес са необходими гориво, загрято до температурата му на възпламеняване, окислител (кислород или атмосферен въздух) и запалване.
Фиг. 1. Кръг на горенето

В зависимост от мястото на подготовката на газовъздушната смес се различават два основни вида горене:
• кинетично (с предварително смесване на газа с въздуха);
• дифузионно (без предварително смесване на газа с въздуха).

При предварителното смесване на газа с въздуха и коефициент на излишък на въздуха по-малък от единица и след допълнително добавя­не на ново количество въздух, горенето се нарича дифузионно-каталитично. Въздухът, участващ в образуването на газовъздушната смес до нейното постъпване в горивната камера, се нарича първичен въздух, а подаваният непосредствено в горивната камера - вторичен въздух.
Количество въздух, необходим за горене
На практика необходимото количество кислород се подава с въздуха, който се състои от 21 % кислород и 79 % азот, който не участва в горенето. Следователно на 1 m3 кислород отговаря 79/21= 3.76 m3 азот. Като имаме предвид горното, химичната реакция на горене на метана с въздуха може да се изрази с:
СН4 + 202 + 2 х 3.76N2 = С02 + 2Н20 + 7.52N2
За пълното изгаряне на 1m3 метан -СН4 е необходимо 2 m3 кислород -02 и 7.52 m3 азот -N2 , като получените продукти на горенето са 1m3 въглероден диоксид -С02, 2 m3 водни пари -Н20 и 7.52 m3 азот -N2 .
В таблица 1. е даден състава на природния газ с приетите проценти на елементите в обема, химичното уравнение на изгарянето на всеки един и необходимия кислород за горене за него.
Таблица 1.
Състав
% в обема
Химична реакция
Обем кислород, изиск­ван при горенето, % / m3

0.93
_
_

0.03

_

98.52
+ 2 = + 2
(90.52/1 )х2 = 197.04

0.34
+3.5 = 2 + 3
(0.34/1)х3.5 = 1.19

0.13
+ 5 = З + 4
(0.13/1)х5 = 0.65

0.05
2+ 13= 8+10
(0.05/2)х13 = 0.325
Всичко:
100
_
199.21

Така 1 m3 природен газ изисква 1.99 m3 кислород. Отчитаме съдържание на кислород във въздуха 21 % и получаваме:1.99 х 100 / 21 = 9.48 m3 въздух или приблизително 10 m3.
В таблица 2. е дадено необходимото количество кислород и въздух за изгарянето на газовете от сместа.






Таблица 2
газ
формула на газа
на 1 газ е необходим


кислород,
въздух,
въглероден окис

0.5
2.38
метан

2.0
9.52
етан

3.5
16.66
пропан

5.0
3.80
бутан

6.5
30.94

При използване на природния газ като гориво стремежът е да се осигури пълното му изгаряне. Чрез правилен избор на горелките се осигуряват оптимални параметри на горивния процес. Най- малкото количество въздух, необходимо за пълното изгаряне на газа, се нарича теоретичен разход на въздуха -. На практика подаваното количество въздух е с няколко процента над теоретичния разход.

Целият материал: