Состав и свойства природного газа

Природный газ добывается из подземных месторождений. Самые крупные из них расположены в Западной Сибири (Уренгойское, Медвежье, Ямбургское, Бованенковское и другие), в Коми (Вуктыльское), а также на юге (Оренбургское, Астраханское и другие). Вблизи месторождений строятся установки комплексной подготовки газа, в некоторых случаях газ из скважин сразу попадает на газоперерабатывающий завод. Добытый газ очищается от механических и вредных примесей, осушается и поступает в магистральные газопроводы. Большинство крупных месторождений расположено вдали от основных потребителей, поэтому поставка газа является серьезной задачей, успешно реализуемой газотранспортной сетью России.

От месторождений газ транспортируется по магистральным газопроводам, сеть которых покрывает значительную часть территории России. По ним газ поставляется потребителям в Российской Федерации и за ее пределы. Для прокачки газа по трубопроводам используют компрессорные станции, которые повышают давление газа. При подаче газа в населенные пункты от магистрального газопровода делаются ответвления, на которых строят газораспределительные станции (ГРС), из которых газ поступает в газораспределительные сети. На ГРС давление снижается, газ очищается, в него добавляют одорант, производится учет газа, поступающего в межпоселковые газопроводы и газопроводы поселений. Помимо подачи газа по трубопроводам, существуют другой способ транспортировки природного газа – в сосудах, работающих под давлением. Но такой вариант доставки в настоящее время не находят широкого применения для подачи топлива бытовым потребителям, газопроводы являются самым дешевым и безопасным способом.

Основной компонент природного газа – метан СН4. В зависимости от месторождения содержание метана может быть различным – от 85 до 99%. Газ западносибирских газовых месторождений на 98 – 99% состоит из метана. В природных газах также содержится некоторое количество более тяжелых углеводородных газов: этан (до 0.6%), пропан, бутан. Водород и оксид углерода СО содержатся в незначительных количествах. В газе могут быть негорючие компоненты: азот, кислород, углекислый газ СО2, а также механические примеси-не более 0,001 г/м³

К основным свойствам природного газа относятся следующие характеристики:

1. Природный газ легче воздуха. Его плотность зависит от состава, если содержание метана составляет 98-99%, плотность газа – 0,68 – 0,72 кг/м³. Плотность воздуха – 1,29 кг/м³, то есть природный газ почти в два раза легче воздуха.

2. Природный газ, добываемый из месторождений, не имеет запаха. Газу придают специфический запах, что позволяет обнаруживать при не герметичности газопроводов и оборудования его утечку по запаху. В газ добавляют одорант, чаще всего этилмеркаптан, который представляет собой жидкость с резким неприятным запахом. Одоранта добавляют совсем немного, 16-19 грамм на 1000 м³ газа. При наличии в воздухе 1% природного газа его запах должен отчетливо ощущаться.

3. Температура воспламенения составляет 645 °С. Температура воспламенения это температура топливовоздушной смеси, при которой смесь начинает гореть без источника воспламенения. Она зависит от состава газа. С увеличением доли более тяжелых углеводородов (этана, пропана, бутана) температура воспламенения понижается.

4. Низшая теплота сгорания QH природного газа составляет около 8000 ккал/м³. Теплота сгорания газа это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м³ газа. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания QH не учитывает теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Высшая теплота сгорания QB учитывает всю теплоту, выделяющуюся при сгорании газа. Исторически сложилось так, что для практических расчетов в России используется низшая теплота сгорания, так как лишь отдельные виды оборудования – конденсационные котлы – использует тепло, образующееся при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания.

5. Природный газ не токсичен и не оказывает на организм отравляющего действия.

6. Жаропроизводительность метана составляет 2043 °С. Жаропроизводительность – это максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает формуле горения, а начальная температура воздуха и газа равны нулю.

Качество природного газа должно соответствовать ГОСТ 5542-2014 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия»:

– низшая теплота сгорания – не менее 7600 ккал/м³;
– объемная доля кислорода – не более 1%;
– масса механических примесей – не более 0,001 г/м3;
– интенсивность запаха – не менее 3 баллов (интенсивность запаха определяется по 5-балльной шкале, 3 балла – запах умеренный).

Контроль качества газа на соответствие требованиям государственного стандарта производится один раз в месяц газотранспортной организацией на газораспределительных станциях, по результатам оформляется паспорт контроля качества газа. Контроль интенсивности запаха (одоризации) в конечных точках газопровода проводит газораспределительная организация (ГРО).