Смекни!
smekni.com

Подготовка газа к транспортировке 2 (стр. 2 из 12)

Метан СН4 - наиболее легкий из углеводородов, плотность его при

нормальных физических условиях составляет 0,717 кг/м3. Отношение его плотности к плотности воздуха равно 0,554.

Метан - это бесцветный газ, не имеющий запаха. Он нетоксичен, но при большой концентрации в воздухе вызывает удушье. При давлении 0,1 МПа и температуре-162 °С он сжижается.

Вслед за метаном в гомологическом ряду идет этан С2Н6. По плотно­сти этот газ близок к воздуху; при давлении 0,1 МПа и температуре 20 °С он может рассматриваться как идеальный газ. В природных газах чисто газовых месторождений содержатся лишь доли процента этана. Увеличение содержания этана в составе природного газа повышает его теплоту сгорания. В соответствии с этим этан является ценным компо­нентом газообразования топлива.

Следующий насыщенный углеводород — пропан С3Н6. Пропан в 1,5 раза тяжелее воздуха. Различие в составе пропана и этана сводится к наличию в молекуле пропана одной группы СН2. Каждый последую­щий углеводород данного гомологического ряда отличается от преды­дущего на одну группу СН2, называемую группой гомологической раз­ности. Пропан содержится в сравнительно незначительном количестве в природных газах чисто газовых месторождений. Значительно больше его содержится в природных газах газоконденсатных месторождений. Пропан легко сжижается. Температура сжижения его при атмосфер­ном давлении равна -43 °С. При снижении давления сжиженный пропан легко испаряется, что позволяет хранить и транспортировать его в сжи­женном виде при небольшом давлении, а перед использованием регазифицировать и сжигать в газообразном состоянии.

Бутан С4Н10- газ, имеющий два изомера - н. бутан и изобутан. Оба изомера при давлении 0,1 МПа легко переходят в жидкое состояние. При этом давлении н. бутан становится жидкостью при температуре -0,5 "С, а изобутан при температуре -10,5 °С. Следовательно, бутан, как и пропан, легко сжижаются и составляют основу сжиженных углеводо­родных газов. Парциальные давления этана, пропана и бутана очень малы, и в газовой смеси они могут рассматриваться как идеальные газы. Кроме углеводородов, в состав природных газов входят негорючие газы, к которым относятся азот, диоксид углерода, или углекислый газ, и кислород.

Азот N является двухатомным бесцветным газом, не имеющим запа­ха и вкуса. Азот практически не реагирует с кислородом, поэтому его рассматривают как инертный газ. В большинстве природных газов его содержание составляет 0,5-3%.

Диоксид углерода С02 является бесцветным тяжелым газом со слег­ка кисловатым запахом и вкусом. Этот газ не способен к горению. При высоком содержании углекислого газа в воздухе (5—10% по объему) этот газ вызывает удушье. Содержание диоксида углерода в природном газе обычно не превышает 1% по объему.

При давлении 0,1 МПа диоксид углерода, минуя жидкое состояние, переходит в твердое состояние при температуре - 78 0С. Твердый диок­сид углерода называют сухим льдом и используют для хранения пище­вых продуктов.

Кислород О, является бесцветным газом без запаха и вкуса. Плот­ность кислорода при нормальных физических условиях равна 1,34 кг/м3. В процессе горения кислород играет роль окислителя. Примесь кисло­рода в газообразном топливе допускается не более 1 % по объему как по соображениям взрывобезопасности, так и в целях предохранения обо­рудования от коррозии.

Таблица 1

Физические характеристики компонентов природного газа.

Компонент состава газа Формула Мольная масса Плотность, кг/м3 Плотность по отношению к воздуху Температура сжижения, 0С
Метан сн4 16,04 0,72 0,55 -161,5
Этан с2н6 30,07 1,36 1,05 -89
Пропан с3н8 44,09 2,02 1,55 -42
Бутан с4н10 58,12 2,70 2,08 -1
Пентан с5н12 72,15 3,22 2.50 + 36
Гексан с6н14 86,18 - 3.00 + 68
Этилен с2н4 28,05 1,26 0,98 -104
Пропен с3н6 42,08 1,92 1,48 -48
Бутен с4н8 56,10 2,60 2,00 -6
Пентен с5н10 70,13 3,13 - -
Ацетилен с2н2 26,04 1,17 0,31 -84
Бензол с6н6 78,11 3,48 - -
Оксид углер. со 28,01 1,25 0,97 -192
Углекис.газ со2 44,01 1,98 1,53 -78
Сероводород H2S 34,08 1,54 1,19 +46
Азот N2 28,02 1,25 0,97 -196
Кислород о2 32,0 1,43 1,10 -186
Водород Н2 2,02 0,09- 0,07 -253
Водяной пар н2о 18,02 0,77 0,59 + 100

Углеводородные газы — один из важнейших видов энергетических ресурсов, а также источников сырья для нефтехимии. Доля нефти и газа, используемая в нефтехимической и химической промышленности составляет 4–10 % от мирового потребления. Доля газа в топливно-энергетическом комплексе непрерывно возрастает. По прогнозу общее потребление энергоресурсов в мире в 2020 г. составит 17–23 млрд т. условного топлива (теплотворной способностью 29,5 кДж/т). Из них на газ придется 26,2 %.

Природные газы в зависимости от условий происхождения и залегания в земной коре подразделяются на три группы:
- чисто газовые месторождения,

- газонефтяные (газ растворен в нефти или находится в виде газовой шапки над нефтяной залежью),

- газоконденсатные (при давлении в пласте свыше 30–60 МПа в газах растворяются углеводороды, кипящие до 360 °С.

При выходе газа из скважины на поверхность и сброса давления жидкие углеводороды конденсируются и отделяются от газа).

Газы чисто газовых месторождений называют природными газами. Газы газонефтяных месторождений — попутным газом. В состав природных газов входят метан и его гомологи. При содержании гомологов метана менее 15 об. % газы называются сухими, более 15 об. % — жирными.

Доказанные мировые запасы природных газов на 2001 г. составляют 149,5 трлн м3. Общее количество газа, включая прогнозные запасы, оцениваются в 296,7 трлн м3.

Ниже приведено распределение доказанных мировых запасов газа по регионам и по странам (об. %):

Таблица 2

Центральная Европа и СССР 37,3 Китай 0,9
Ближний Восток 35,2 Туркменистан 1,9
Африка 7,9 Нигерия 2,3
Азия 7,2 Венесуэла 2,8
Северная Америка 5,0 Алжир 3,0
Центральная и Южная Америка 4,4 США 3,2
Другие страны 3,0 Саудовская Аравия 4,0
ОАЕ 4,0
Катар 7,5
Иран 15,4
Другие страны 20,7
Россия 32,2

Таблица 3

Добыча газа в мире и прогноз являет собой следующее (млрд м3):

1990 г. 1995 г. 2000г. 2010г. 2020 г.
Северная Америка
638

712

741

1080

1420
Западная Европа
205

249

280

240

226
Страны СНГ 853 734 719 693
Ближний Восток
105

141

193

226

254
Всего в мире, включая остальные регионы 2083 2208 2400 3398 4588

Таблица 4

Добыча газа в России (млрд м3):

СССР 1960 г. 45,3
СССР 1968 г. 169,1
СССР 1980 г. 435,2
СССР 1986 г. 686,0
Россия 1995 г. 595,0
Россия 2000 г. 584,2
Россия 2010 г. 580,0

Экспорт газа из России в 1995 г. — 191 млрд м3, 2000 г. — 208 млрд м3, 2010 г. (прогноз) — 255 млрд м3, 2020 г. (прогноз) — 255 млрд м3.

К основным газовым месторождениям относят: Уренгойское, Ямбургское, Медвежье, Заполярное, Астраханское, Вуктыльское, Оренбургское, Шатлыкское, Шебелинское, Ставропольское (Россия); Парс, Канган (Иран); Панхандл-Хьюготон (США); Слохтерен (Нидерланды); Хасси-Рмель (Алжир).

Природный газ образует самостоятельные месторождения. Химический состав природных газов, полученных из чисто газовых месторождений, приведен в табл. 6. В составе природных газов в основном присутствует метан. Такие газы можно отнести к сухим газам. Состав природного газа может колебаться в зависимости от условий, связанных с эксплуатацией месторождений.

Газоконденсатные месторождения (табл.7 и 8) образуются при определенных сочетаниях термобарических, качественных и количественных параметров газовой и жидкой фаз. При этом проявляются процессы испарения жидкой фазы в газовую. Это приводит к образованию в сжатых газах газоконденсатных растворов. Содержание конденсата в газе от 40 г/м3 до 1400 г/м3 и более. При снижении давления в процессе добычи газа конденсат выпадает в жидком виде. По своему составу газы газоконденсатных месторождений близки к природному газу. Газовый конденсат содержит бензиновые и керосино-газойлевые фракции. Чем выше давление в пласте, тем тяжелее фракционный состав конденсата. Газовый конденсат передается на нефтеперерабатывающие заводы для получения из него сжиженных газов, бензина и дизельного топлива. Выделение растворенного газа начинается уже в стволе скважины, а затем происходит в сепараторах различной конструкции. Попутный газ выделяется из нефти при подъеме ее на поверхность и снижении давления. Количество попутных газов (в м3), приходящееся на 1 т добытой нефти, называется газовым фактором. Газовый фактор зависит от условий формирования и залегания нефтяных пластов. Значения газового фактора для некоторых нефтей составляют (м3/т):