виду СnН2n + 2. Основну частину природного газу складає метан CH 4 - до 98%.
До складу природного газу можуть також входити більш важкі вуглеводні - гомологи метану: - етан (C 2 H 6), - пропан (C 3 H 8), - бутан (C 4 H 10), а також інші невуглеводневі речовини: - водень (H 2), - сірководень (H 2 S), - діоксид вуглецю (СО 2), - азот (N 2), - гелій (Не)
Чистий природний газ не має кольору і запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, в газ додають невелику кількість речовин, що мають сильний неприємний запах, так званих одорантів. Найчастіше в якості одоранту застосовується етилмеркаптан.
Для полегшення транспортування та зберігання природного газу його зріджують, охолоджуючи при підвищеному тиску.
Природні гази поділяють на такі групи:
) Газ, що видобувається зі чисто газових родовищ і представляє собою сухий газ, вільний від важких вуглеводнів.
) Гази, що видобуваються разом з нафтою (розчинені або попутні гази). Це фізичні суміші сухого газу, пропанобутанової фракції (жирного газу) та газового бензину.
) Гази, що видобуваються з газоконденсатних родовищ - суміш сухого газу та рідкого вуглеводневого конденсату. Вуглеводневий конденсат складається з великої кількості важких вуглеводнів (С5 + вищ., С6 + вищ. І т.д.), з яких можна виділити бензинові, лігроїнових, гасові, а іноді і більш важкі масляні фракції.
) Гази газогідратних покладів.
Компонентний склад і властивості окремих компонентів природного газу наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Основні властивості компонентів природних газів в стандартних умовах
СвойствоОбоз.CH4C2H6C3H8i-C4H10n-C4H10Молекулярная массаМ16,0430,0744,1058,1258,12Об'ем 1кг газу, м3V1,400,740,510,390,39Плотность по воздуху0,5541,0381,5222,0062,006Масса 1м3 газу, кгm0 , 711,351,972,852,85Крітіческое тиск, МПаркр4,584,864,343,853,57Крітіческая температура, КТкр191305370407425
У багатьох випадках склад природних вуглеводневих газів визначається не повністю, а лише до бутану (С 4 Н 10) або гексану (С 6 Н 14) включно, а всі інші компоненти об'єднуються в залишок (або псевдокомпонент).
Газ, у складі якого важкі вуглеводні складають не більше 75 г/м 3, називають сухим. При вмісті важких вуглеводнів більш 150 г/м 3 газ називають жирним.
Газові суміші характеризуються масовими або молярними концентраціями компонентів. Для характеристики газової суміші необхідно знати її середню молекулярну масу, середню щільність в кілограмах на кубічний метр або відносну щільність по повітрю.
Молекулярна маса М природного газу:
, (1.1)
де М - молекулярна маса i-го компонента; xi - об'ємний вміст i-го компонента, частки од.
Для реальних газів зазвичай М=16 - 20.
Щільність газу? г розраховується за формулою:
, (2.2)
де Vм - обсяг 1 моля газу при стандартних умовах.
Зазвичай? г знаходиться в межах 0,73 - 1,0 кг/м 3.
Щільність газу в значній мірі залежить від тиску і температури, і тому для практичного застосування цей показник незручний. Частіше користуються відносною щільністю газу по повітрю? р.в., рівної відношенню щільності газу? г до щільності повітря? в, взятої при тих же тиску і температурі:
? г.в. =? г /? в, (2.3)
Якщо? г і? в визначаються при стандартних умовах, то? в=1,293 кг/м 3 і? р.в. =? г/1,293.
В'язкість газу характеризує сили взаємодії між молекулами газу, які долаються при його русі. Вона збільшується при підвищенні температури, тиску і вмісту вуглеводневих компонентів. Однак при тисках вище 3МПа збільшення температури викликає зниження в'язкості газу [5].
Рівняння стану газів використовуються для визначення багатьох фізичних властивостей природних газів. Рівнянням стану називається аналітична залежність між параметрами газу, що описує поведінку газу. Такими параметрами є тиск, об'єм і температура.
Стан ідеальних газів в умовах високих тиску і температури визначається рівнянням Клапейрона - Менделєєва:
, (2.4)
де р - тиск; V і - обсяг ідеального газу, N- число кіломолей газу; R- універсальна газова постійна; Т - температура.
Ідеальним називається газ, силами взаємодії між молекулами якого нехтують. Реальні вуглеводневі гази не підкоряються законам ідеальних газів. Тому рівняння Клапейрона-Менделєєва для реальних газів записується у вигляді: ...
