Лекция 2 Свойства природных углеводородных газов. Химические свойства метана Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М. Газохимия

Литература 1.Лапидус, Альберт Львович. Газохимия : учебное пособие / А. Л. Лапидус, И. А. Голубева, Ф. Г. Жагфаров. М. : Центр ЛитНефте Газ, с.

Природные газы Стандартные условия (в газовой пром-ти) – Па, 293 К. Плотность сухого газа – ок. 0,7 кг/м 3, поэтому при разгерметизации сосудов с ПГ столб газа устремляется вверх (а не растекается по земле, как, например CO 2 или H 2 S). Природный газ лишен запаха – поэтому для обнаружения утечек применяют добавление одорантов, обладающие характерным запахом, например, для ПГ – этантиол (порог - 0,1 ppm), диметилсульфид, диэтилсульфит и т.д. В среднем расход О г/тыс.м 3. Пределы взрываемости ПГ (по метану) – ок %, детонирует при возгорании.

Попутные газы Газовый фактор – объем газов, приходящийся на 1 т добытой нефти, м 3 /т (по России – ). Фракции и их использование: -Сухой топливный газ (метан+этан); -Сырье для производства этилена (этан); -Сжиженные газы (пропан, изобутан, н-бутан); -Стабильный газовый бензин (С 5+ ) – т.н. конденсат. Классификация по содержанию С 3+ : -Тощие - < 50 г/м 3 ; -Промежуточные – г/м 3 ; -Жирные - >150 г/м 3 ; В России: -Газы ГМ и ГКМ – г/м 3 ; -Газы НГМ – г/м 3 ;

Газовые конденсаты Состав зависит от: -Характера залежи; -Сроков разработки; -Условий эксплуатации. Степень извлечения конденсата от потенциала: -В России и СНГ – %; -В США и Канаде – 95 %; В среднем в мире – 40 г на 1 м 3 добытого газа. Основные свойства (на примере ГК России): -Плотность – кг/м 3 ; -Содержание S – 0,01-1,4 %; -Пределы выкипания – (25-100)-( ) °С; -Состав: ароматика – %, нафтены – 20-35%, парафины – 50-60%.

Свойства компонентов природных газов -Молекулярная масса, плотность; -Температуры кипения, плавления; -Критические параметры (температура, давление, объем) – определяют возможность сжижения газов; -Тепловые параметры, в т.ч. теплота сгорания/теплотворная способность (в среднем 10-20, до МДж/м 3 у наиболее энергетически ценных); -Плотность жидкости (при температуре кипения и ниже); -Растворимость в воде (склонность к образованию газогидратов); -Вязкость.

Свойства компонентов природных газов

Энергии разрыва связей С-H, С-С -В целом, реакционная способность очень низкая, при низких t - только реакции замещения; при (высокие t + катализатор) – реакции дегидрирования, крекинга; -С ростом цепи реакционная способность увеличивается.

Метан -Наиболее устойчивый и инертный УВ (отсутствие связи С-С) – температура разложения на 200 °С выше, чем у С 2 (при том что между С 2 и С 3 25 °С); -Обладает слабым наркотическим действием, практически неопасен для здоровья человека (помимо своей взрывоопасности) в виду ничтожной растворимости в воде и плазме крови; -Без цвета, без запаха. Получение: -В лаборатории – из уксусной кислоты и безводной щелочи; гидролизом карбида алюминия и др. -В промышленности – из известных нам источников… Классификация по происхождению: абиогенный, биогенный, бактериальный, термогенный.

Метан

Химические свойства: -Окисляется кислородом воздуха со взрывом, кстати, ОЧм=110; -Реакции замещения с галогенами; -Дегидрирование до этилена/ацетилена (при темп-х выше 1400 °С); -В водных растворах окисляется до муравьиной кислоты (невысокие темп-ры + давление 3-9 МПа); -Конверсия метана в синтез-газ (католит. – °С, некатолит. – °С) – характеристическая реакция; -Пиролиз метана при t > 1600 °C. Ar He N2 CO 2 H 2 O ингибиторы