1. Попутные нефтяные газы и промышленные газы

Попутные нефтяные газы выделяются с нефтью при её добыче из нефтяных скважин. С каждой тонной добываемой нефти получают в среднем около 50 м³ газов. Попутные газы содержат метан, этан, пропан и другие алканы, а также негорючие газы – азот, аргон и оксид углерода (IV). Средний состав попутных газов нефтяных месторождений (по объёму) выглядит так: СН₄ (32,0–58); С₂Н₆ (7–20); С₃Н₈ (12–18); С₄Н₁₀ (7,5–11,5); С₅Н₁₂ и выше, N₂ и другие инертные газы (2–27,5); СО₂ (0,1–0,5).

В попутных газах нефтяных месторождений так же основным компонентом является метан, но содержание его колеблется в более широких пределах (от 40 до 85 %), чем в природных газах

Попутные газы более разнообразны по углеводородным компонентам, чем природные, поэтому их выгоднее использовать как химическое сырьё.

Состав промышленных (заводских) газов наиболее разнообразен. В них содержатся как парафиновые, так и олефиновые углеводороды (с одной двойной связью). Количество тех или иных углеводородов и их строение всецело зависят от технологии получения горючего газа на заводе.

. В газах нефтепереработки содержится этилен, пропилен, бутилен.

Состав газов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах, зависит от типа установки, с которой он отбирается. Газы установок каталитических процессов содержат обычно намного меньше олефиновых углеводородов, чем газы термических процессов. Особенно много олефиновых углеводородов содержится в газах пиролиза и коксования. Однако такие газы чаще используются не как топливо, а как сырьё для синтеза пластических масс и других веществ.

В качестве топлива для газобаллонных автомобилей, помимо указанных выше, можно использовать коксовый и городской газы, получаемые при коксовании углей, канализационные газы, являющиеся продуктом переработки сточных вод городских канализационных систем и т.д.

Во всех горючих газах, используемых в качестве топлив для газобаллонных автомобилей, кроме углеводородов, содержатся другие составляющие: водород, окись углерода, двуокись углерода, азот, кислород, водяные пары, сероводород и т.д. Неуглеводородные составляющие горючих газов (водород и окись углерода) имеют невысокую теплоту сгорания, поэтому их присутствие снижает калорийность топлива. Такие компоненты как, как двуокись углерода и азот, не участвуют в сгорании и тем самым также снижают калорийность горючих газов. В необходимых случаях горючие газы специально очищают от неуглеводородных составляющих.

Таким образом, эффективность и особенности применения горючих газов обусловливаются составом и свойствами их углеводородной части. В зависимости от физических свойств углеводородной части все газообразные топлива условно делят на две группы - сжатые и сжиженные газы.

Сжиженные газообразные топлива содержат в основном пропан С₃Н₈ и бутан С₄Н₁₀. Каждый из этих углеводородов в отдельности или в смеси хранят при обычных температурах в жидком виде в баллонах при давлении 1,6 МПа. Критическая температура для пропана + 97⁰ С, для бутана + 125⁰ С.

Основной газообразный углеводород, используемый в сжатом виде, - метан. При температуре выше 82⁰ С (критическая температура) его нельзя превратить в жидкость при сжатии до любых высоких давлений. Его хранят в баллонах при давлении до 20 МПа. При охлаждении до 161⁰ С метан сжижается при атмосферном давлении.

Сжиженные газы (ГНС) в качестве автомобильных топлив имеют ряд преимуществ перед сжатыми газами (КПГ). Одним из главных преимуществ является более простая и безопасная топливная аппаратура из-за:

-      низкого давления;

-      отсутствия необходимости в создании специального топливного бака в виде морозильной камеры и т.д.

Основные физические параметры нефтяных газов даны в таблице 1.

Таблица 1 – Физические свойства нефтяных газов

 

Показатели	Метан СН4	Этан С2Н6	Этилен С2Н4	Пропан С3Н8	Пропилен С3Н6	Н-бутан С4Н10	Изобутан С4Н10	Изобутилен С4Н8	Н-пентан С5Н12
Молярная масса	16,04	30,07	28,05	44,09	42,08	58,12	58,12	56,10	72,12
Температура, °С:   критическая кипения при 0,1 МПа	-82 -162	+32 -89	+10 -104	+96 -42	+92 -47	+152 -1	+124 -10	+143 -6	+197 -36
Плотность жидкой фазы при 15°С и  0,1 МПа, кг/м^3	-	460	458	582	514	579	557	-	610
Плотность газовой фазы при 0°С и 0,1 МПа, кг/м^3	0,67	1,356	1,261	2,019	1,915	2,703	-	1,937	3,220
Теплота парообразования при температуре кипения, кДж/кг	450	436	440	427	440	386	368	-	357
Количество воздуха, теоретически необходимого для сгорания 1 кг топлива, кг/кг	14,2	14,6	14,4	15,7	14,8	15,6	15,6	-	14,9
Теплота сгорания, МДж/кг	50,0	48,0	47,0	46,0	46,0	45,5	45,6	-	43,5
Октановое число: по моторному по исследовател.	104,0 -	99,5 116,3	91,0 -	96,3 111,9	84,9 102,6	90,1 95,8	98,0 102,1	88,0 101,0	105,0 -
Коэффициент объёмного расширения при температуре,°С: -20 0 +20 +40	-	-	-	1,043 1,094 1,156 1,236	1,044 1,098 1,164 -	1,033 1,067 1,108 1,155	1,036 1,075 1,121 1,175	-	-