Физико-химические свойства природных газов

Природные газы без цвета, запаха и вкуса.
Основными показателями природных газов являются: состав,
теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и давление при взрыве.
Природные газы чисто газовых месторождений состоят в основном из метана (82–98 %) и других углеводородов.
В состав природного газа входят горючие и негорючие вещества. К горючим газам относятся: углеводороды (CmHn), водород (Н2), сероводород (H2S); к негорючим – углекислый газ (СО2), кислород (О2), азот (N2) и водяной пар (Н2О). После добычи газа из него
извлекают токсичный газ сероводород, остаточное содержание которого должно быть не выше 0,02 г/м3.
Теплота сгорания – это количество тепла, которое выделяется
при полном сгорании 1 м3газа. Измеряется в ккал/м3, кДж/м3 газа.
Различают высшую теплоту сгорания с Qв , когда учитывается тепло, затраченное на конденсацию водяных паров, которые находятся в дымовых газах, и низшую с Qн , когда это тепло не учитывается. Поскольку температура уходящих газов в топливопитающих
устройствах выше температуры, при которой происходит конденсация водяных паров, в расчетах обычно используется низшая теплота сгорания топлива.
Плотностью вещества является величина, которая определяется отношением массы вещества к его объему. Единица измерения
плотности кг/м3. Плотность природного газа зависит от его состава и находится в диапазоне сг= 0,73–0,85 кг/м3.
Важной характеристикой любого горючего газа является жаропроизводительность, т. е. максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество
воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим
формулам горения, а начальная температура газа и воздуха равна
нулю.
Жаропроизводительность природных газов составляет примерно 2000–2100 °С, метана – 2043 °С. Действительная же температура горения в топках существенно ниже жаропроизводительности и зависит от условий сжигания.
Температура воспламенения – это такая температура топливовоздушной смеси, при которой смесь начинает гореть без источника воспламенения. Для природного газа она составляет 645–700 °С.

Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в составе которой газа находится:
до 5 % – не горит;
от 5 до 15 % – взрывается;
больше 15 % – горит при подаче воздуха.

Давление при взрыве природного газа составляет 0,8–1,0 МПа.
Природный газ не имеет запаха. Для определения утечки газ
одоризируют (придают ему специфический запах). Для одоризации используют этилмеркаптан (C2H5SH). Норма одоризации 16 г
C2H5SH на 1000 м3 газа. Одоризация проводится на газораспределительных станциях (ГРС). При наличии в воздухе 1 % природного газа должен ощущаться его запах. Практически определено, что средняя норма этилмеркаптана для одоризации природного газа, поступающего в городские сети, составляет 16 г на 1000 м3 газа.

Использование природного газа имеет ряд преимуществ по сравнению с твердым и жидким топливом:
относительная дешевизна, обусловленная более легким способом добычи и транспорта;
отсутствие золы и выноса твердых частичек в атмосферу;
высокая теплота сгорания;
не требуется подготовки топлива к сжиганию;
облегчается труд обслуживающего персонала и улучшаются
санитарно-гигиенические условия его работы;
облегчаются условия автоматизации рабочих процессов.

Но использование природного газа требует особых мер осторожности, так как возможна его утечка через неплотности в местах соединения газопровода и присоединения арматуры.
Наличие в помещении более 20 % газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объеме от 5 до 15 % может привести к взрыву
газовоздушной смеси. При неполном сгорании образуется токсичный
угарный газ СО, который даже при небольших концентрациях может привести к отравлению обслуживающего персонала.