2. Природные газы

Природные газы разделяются на 3 группы:

1) сухие (тощие) газы, добываемые из чисто газовых месторождений (тощие или сухие), содержащие менее 50 г/м³ тяжелых углеводородов (от пропана и выше);

2) попутные (нефтяные, жирные) газы, выделяемые из скважин нефтяных месторождений, содержащие свыше 150 г/м³ тяжелых углеводородов;

3) газы, добываемые из конденсатных месторождений, состоящие из смеси сухого газа и паров конденсата, который выпадает при снижении давления.

Сухие газы легче воздуха, а жирные легче или тяжелее в зависимости от содержания тяжелых углеводородов. Низшая теплота сгорания сухих газов

= 31-38 МДж/м³ , а попутных газов значительно выше и составляет

= 38-63 МДж/м³. Состав и свойства природных газов различных месторождений приводятся в таблицах.

3. Сжиженные газы

Сжиженными газами являются углеводороды (пропан и бутан) и их смеси, которые при температуре окружающего воздуха и атмосферном давлении находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления (без снижения температуры) переходят в жидкости.

Основными источниками получения сжиженных газов являются попутные нефтяные газы и газы конденсатных месторождений. При температуре t = 0 С пи незначительном повышении давления до 0,47 МПа (С₅Н₈) (пропан), 0,115 МПа (C₄H₁₀) (бутан) и 0,16 МПа (изобутан) они конденсируются в жидкость. Это свойство позволяет их транспортировать и хранить в виде жидкостей, а сжечь в виде газа. Сжиженные газы, как и все предельные углеводороды, являются достаточно сильными наркотиками, но их действие ослабляется малой растворимостью в крови. Они могут вызывать удушье при очень высоких концентрациях из-за уменьшения содержания кислорода. В отличие от систем, использующих сухой газ, сжиженные газы необходимо рассчитывать исходя из свойств жидкой и паровой сред с учетом фазовых превращений.

Расчет производится по таблицам и диаграммам.

Свойства сжиженных газов определяются следующим образом

По закону Дальтона давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов

(1.3.1)

где: - парциальное давление газа, МПа.

Молярная доля определяется как отношение числа молей компонента к общему числу молей смеси

(1.3.2)

где: и - соответственно, молярные доли газов и жидкостей.

Массовую долю определяют как отношение массы компонента ко всей массе смеси

(1.3.3)

Объемная доля жидких смесей определяется как отношение объема компонента , рассчитанного по плотности при температуре смеси, к объему смеси

(1.3.4)

Объемную долю для газовых смесей получают как отношение парциального объема компонента к сумме парциальных объемов, равной объему смеси. Парциальным объемом компонента называют объем, занимаемый им при температуре и давлении смеси. Так как компонент в парциальном объеме и объеме смеси находится при одинаковой температуре, то по закону Бойля-Мариотта можно записать

(1.3.5)

где и - парциальные давления и объем компонента .

Следовательно парциальный объем компонента

(1.3.6)

Для идеальных газов и с некоторым приближением для реальных газов = 22,4 м³/кмоль. Точные значения приведены в таблицах.

На основании закона Авогадро можно сказать, что для газовых (идеальных) смесей мольные и объемные доли равны.

Действительно, объем, занимаемый компонентом ,

(1.3.7)

Подставляя это выражение в формулу, определяющую объемную долю, и учитывая, что объемы киломолей всех газов одинаковы при одинаковых условиях, получаем при

(1.3.8)

Поэтому для расчета газовых смесей используют мольные (объемные) доли , и массовые доли.

Плотность смеси определяют по уравнению

(1.3.9)

Расчет средней (условной) молекулярной массы производим делением массы газа на число киломолей в ней.

При смеси, заданной объемным составом,

(1.3.10)

При задании смеси массовым составом

(1.3.11)

При пересчете состава жидкой сме­си, заданной одними долями, на другие используют таблицы.

Плотность смеси взаимно растворимых жидкостей определяют из уравнения

(1.3.12)

Среднюю молекулярную массу находят из уравнения

(1.3.13)

Для расчета фазовых переходов двухкомпонентных сжиженных газов используются изотермические кривые фазового состояния.