Состав и основные параметры природных газов
Природные газы, добываемые из газовых и газоконденсатных месторождений, состоят из предельных углеводородов с общей формулой CnH2n+2 и неуглеводородных компонентов: азота (N2), углекислого газа (СО2), сероводорода (H2S), инертных газов (гелия, аргона, криптона, ксенона). Кроме того, природные газы насыщены парами воды, содержание которых зависит от давления, температуры, состава газа и воды. Число углеродных атомов в молекуле углеводородов п может достигать 17-40.
Метан (СН4), этан (С2Н6), этилен (С2Н4) при нормальных условиях (Рат = 0,1 МПа и Тст = 273К) являются реальными газами. Пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) в нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, при повышенных давлениях — в жидком состоянии, входят в состав сжиженных углеводородных газов. Углеводороды от (С5Н12) до (С17Н36) при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Все компоненты, входящие в состав природного газа, характеризуются строго индивидуальными свойствами.
По составу компонентов природные газы можно подразделить на три группы:
1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Это сухие
газы без тяжелых углеводородов.
2. Газы, добываемые с нефтью (попутный нефтяной газ), это физическая смесь сухого газа, сжиженного газа и газового бензина.
3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Они со
стоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата.
Наименьшей частицей, характеризующей вещество, является молекула, состоящая из атомов одного или нескольких элементов. За единицу измерения массы атомов и молекул условно принята 1/12 массы атома изотопа углерода. Масса атома элемента, выраженная в углеродных единицах, называется атомной массой элемента. Сумма атомных масс атомов, образующих молекулу, называется молекулярной массой вещества. Состав природного газа выражается в объемных или массовых долях единицы или процентах. Объемный состав примерно совпадает с молярным, так как объем 1.кмоля идеального газа при одинаковых физических условиях, по закону Авогадро, имеет одно и то же численное значение, в частности, при нормальных условиях равен 22,41 м 3 .
Объемный (молярный) состав газа можно пересчитать в массовый для каждого компонента смеси по формуле
где gi, — массовая доля i-гo компонента в газе;
Xi — объемная доля i-гo компонента;
Мi — молекулярная масса i-гo компонента.
Если состав природного газа задан в массовых долях, то для пересчета его в объемные (молярные) единицы используется формула
где mi — число молей i-гo компонента в смеси, и mi=gi / Mi.
Одним из основных параметров, характеризующим природный газ, является плотность. Плотность газа — масса единицы объема — равна отношению молекулярной массы газа к объему 1 моля. Плотность определяется по формуле
Размерность плотности в системе СИ — кг/м 3 , в системе СГС — г/см 3 .
Плотность газа известного состава определяется как сумма произведений плотности отдельных компонентов на их объемное (молярное) содержание Xi:
или по известным молекулярным массам:
Для практических расчетов часто используется относительная плотность газа по воздуху , равная отношению плотности газа к плотности воздуха , взятой при том же давлении и температуре:
т.к. при нормальных условиях равна 1.293 кг/м 3 . Относительная плотность удобна тем, что не зависит от температуры, давления.
Плотность природных газов при различных давлениях и температурах определяют по формуле
где z — коэффициент сверхсжимаемости природного газа.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
Природный газ — сн4 (Метан)
Горение — быстропротекающая химическая реакция соединения горючих компонентов с кислородом, сопровождающаяся интенсивным выделением теплоты и резким повышением температуры продуктов сгорания.
Реакция горения чистого метана:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Выделение тепла
Так как больший объем составляет метан, то принято общую формулу природного газа выражать формулой непосредственно метана. Так, получается, что химическая формула природного газа метана -СН4.
Остальные компоненты имеют следующие эмпирические формулы в химии:
Смесь таких веществ и является природным газом.
Чаще всего очистка природного газа происходит непосредственно при добыче исходного сырья. В зависимости от состава и концентрации примесей выбирают тот или иной способ очистки. В мировой практике чаще всего применяют хемосорбционные способы очистки, где основными действующими веществами являются растворы алкаколамина с водой или бенфилд (карбонат калия и вода с добавками). Следующими по популярности являютсякомбинированные методики, сочетающие в себе химические и физические процессы, с присутствием в качестве действующего агента сульфинола. При необходимости тонкой очистки сырья, применяют твердые адсорбенты и окисление серы до твердого осадка.
Получение в лаборатории и промышленности
Помимо природных мест образования газа, существует ряд способов получить его в лабораторных условиях. Однако эти способы, безусловно, используются только для небольших порций продукта, так как экономически осуществлять синтез природного газа в лаборатории не выгодно.
Лабораторные способы:
Гидролизом низкомолекулярного соединения — карбида алюминия: AL4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4AL(OH)3.
Из ацетата натрия в присутствии щелочи: CH3COOH + NaOH = CH4 + Na2CO3.
Из синтез-газа: CO+ 3H2 = CH4 + H2O.
Из простых веществ — водорода и углерода — при повышенной температуре и давлении.
Химическая формула природного газа отражается формулой метана, поэтому все реакции, характерные для алканов, характерны и для данного газа.
Бытовой газ= Природный газ + Добавки для запаха
Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена) (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (С2H5SH) (16г на 1000 куб. м. природного газа).
Типы классификаций реакции.
По числу веществ и образующихся веществ
По изменению степени окисления атомов
Без изменения степени окисления
С изменением степени окисления
СОЕДИНЕНИЯ A + B = AB Из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное
РАЗЛОЖЕНИЯ AB = A + B Из сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ
ЗАМЕЩЕНИЯ A + BC =AC + B Атом простого вещества замещает один из атомов сложного
ОБМЕНА AB + CD = AD + CB Сложные вещества обмениваются своими составными частями
AgNO3+KBr=AgBr
Источник
Какая формула основного компонента природного газа?
У нас есть 23 ответов на вопрос Какая формула основного компонента природного газа? Скорее всего, этого будет достаточно, чтобы вы получили ответ на ваш вопрос.
Основу природного газа составляет метан (CH4) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси.
С химической точки зрения природный газ представляет собой смесь углеводородов линейного простого строения — метана, этана, пропана и бутана. Но так как больший объем составляет все же метан, то принято общую формулу природного газа выражать формулой непосредственно метана. Так, получается, что химическая формула природного газа метана -СН 4.
Формула газа дает представление о том, какими физическими свойствами он должен обладать. Рассмотрим, что же это за характеристики. Бесцветное вещество, не имеющее запаха. Приблизительная плотность варьируется в пределах 0,7-1 кг/м 3. Температура горения 650 0 С. Почти в два раза легче воздуха.
В состав природного газа могут входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана : пентан (C 5 H 12 ). Природный газ содержит также другие вещества, не являющиеся углеводородами: гелий (He) и другие инертные газы.
Формула объема газа, напротив, складывается из показателей массы и плотности. То есть мы можем выразить это значение из приведенной выше конфигурации: V = m/þ, тогда при стандартных условиях объем 2 кг метана будет равен: 2/0,68 = 2,914 м 3.
Источник