Классификация горючих газов.

Газы – одно из агрегатных состояний вещества, в котором его частицы движутся хаотически, равномерно заполняя весь возможный объем.

Горючие газы добывают из недр земли. Они представляют собой смесь различных углеводородов метанового ряда, предельных углеводородов –С_nH_2n+2. Природные газы содержат водород, окись углерода и кислорода. Содержание азота и углекислого газа обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат в небольших количествах сероводород.

Природные газы по способу добычи можно подразделить на три группы:

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Тяжелых углеводородов (от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м3. Основная составляющая – метан – СН₄ (до 98% от общего объема газа, зависит от газодобывающего месторождения), этан – С₂Н₆, пропан – С₃Н₈, бутан – С₄Н₁₀, пентан – С₅Н₁₂ и гексан – С₆Н₁₄, а также другие изомеры. Кроме углеводородов в составе природных газов могут присутствовать азот, диоксид углерода, сероводород и инертные газы.

2. Газы, которые выделяются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, часто называют попутными или нефтяными. Помимо метана они содержат значительное количество более тяжелых углеводородов (обычно свыше 150 г/м³) и являются жирными газами. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина.

3. Газы, которые добывают из конденсатных месторождений, состоят из смеси сухого газа и паров конденсата, который выпадает при снижении давления (процесс обратной конденсации). Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих С₅ и выше (бензина, лигроина, керосина).

Сухие газы легче воздуха, а жирные легче или тяжелее в зависимости от содержания тяжелых углеводородов. Низшая теплота сгорания сухих газов, добываемые в России, составляет 31000 кДж/м³. Теплота сгорания попутных газов выше и изменяется от 38000 до 63000 кДж/м³.

На газобензиновых заводах из попутных газов выделяют газовый бензин и пропан-бутановую фракцию, которую используют для газоснабжения городов в виде сжиженного газа.

По способу получения газы подразделяются: на природные и искусственные.

Помимо газов, добытых из залежей земной коры, на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, а также в коммунально-бытовом секторе, используют небольшое количество искусственных газов, полученных путем переработки твердых и жидких топлив. Искусственные газы состоят из углеводородов непредельного ряда – C_nH_2n, таких как этилен – С₂Н₄, пропилен – С₃Н₆, бутилен – С₄Н₈ и др.

Искусственные газы.

Газы безостаточной газификации получают частичным сжиганием твердых топлив в потоке воздуха, кислорода или в смеси их с водяным паром. В результате такой термохимической переработки топлива углерод, содержащийся в нем, взаимодействует с кислородом и водяным паром и образует окись углерода и водород. Аппараты, в которых осуществляется газификация топлив, называются газогенераторами, а газы, получаемые таким методом, –генераторными. К ним относятся:генераторный водяной, генераторный паровоздушный, доменный, газ подземнойгазификации углей и др. Низшая теплота сгорания их не превышает 2500 ккал/м3. Существенными недостатками большинства искусственных газов являются высокая токсичность и малая теплота сгорания, объясняемая большим содержанием балластных компонентов.

По методу производства искусственные горючие газы подразделяют на две основные группы:

– газы высокотемпературной (до 1000^оC) и среднетемпературной (до 600^оC) перегонки твердых и жидких топлив;

– газы безостаточной газификации твердого топлива.

Газы первой группы, к которым относятся коксовый, сланцевый и газы пиролиза нефти, получают в термических печах и установках нагреванием твердого или жидкого топлива без доступа воздуха. При этом в процессе термического разложения горючей части исходных топлив помимо таких продуктов производства, как кокс, смолы, бензин, керосин и др., выделяются значительные количества горючих газов. Так, при переработке 1 т каменного угля можно получить 300 ÷ 350 м³ коксового газа, при переработке 1 т сланцев –350 ÷ 400 м³ сланцевого газа, а при крекинге нефти выход горючих газов достигает 200 ÷ 250 м³/т. Низшая теплота сгорания газов сухой перегонки твердых топлив 3500 ÷ 4500 ккал/м³, а газа пиролиза нефти – до 11000 ккал/м³.

При термической переработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы. Как те, так и другие в настоящее время весьма редко применяют для газоснабжения городов и промышленности.