Нефтепромысловые газы

 

Горючая масса нефтепромысловых газов, как и природных, состоит из метана и его гомологов. Однако в нефтепромысловых газах содержится меньше метана и значительно больше этана, пропана, бутана и пентана. Поэтому теплота сгорания горючей углеводородной массы нефтепромысловых газов значительно выше, чем природных газов.

Содержание азота в нефтепромысловых газах значительно колеблется. Помимо азота, в них содержится обычно небольшое количество двуокиси углерода, а в нефтепромысловом газе, добываемом в месторождении с сернистой нефтью, содержится сероводород.

Содержащиеся в нефтепромысловом газе углеводороды от С₂Н₆ до С₅Н₁₂ являются ценным сырьем для химической промышленности.

Неоднородность углеводородного состава нефтепромысловых газов и различное содержание азота обусловливают значительное различие в теплоте сгорания нефтепромысловых газов.

Сжиженные газы

 

Сжиженные газы состоят из легкоконденсирующихся при сжатии газообразных углеводородов. Основными их компонентами являются пропан и бутан. Сжиженные газы применяют в химической технологии, а также в качестве топлива в коммунально-бытовых и небольших промышленных установках. В соответствии с ГОСТ его выпускают трех марок: 1) технический пропан, 2) технический бутан и 3) смесь технических пропана и бутана.

Технический пропан должен содержать не менее 93% С₃Н₈ + С₃Н₆, не более 4% С₂Н₆ + С₂Н₄ и не более 3% С₄Н₁₀ + С₄Н₈ при отсутствии С₅Н₁₂ и С₅Н₁₀.

В техническом бутане должно содержаться не менее 93% С₄Н₁₀ + С₄Н₈, не более 3% С₅Н₁₂ + С₅Н₁₀ и не более 3% С₃Н₈ + С₃Н₆ при отсутствии С₂Н₆ и С₂Н₄.

В смеси технических пропана и бутана должно содержаться не более 4% С₂Н₆ + С₂Н₄ и не более 3% С₃Н₈ + С₃Н₆.

Предусматривается наличие жидкого остатка не более 2% по объему в техническом пропане при температуре – 20 ºС, а в остальных газах при + 20 ºС. В 100 м³ газа может содержаться не более 5 г H₂S. При содержании в воздухе 0,5% газа должен ощущаться запах.

Сжиженные газы транспортируют в виде жидкости, а сжигают в газообразном состоянии. Топливо поступает к потребителям в цистернах или тонкостенных баллонах, заполненных сжиженным газом, над уровнем которого скопляется газовая фаза. Перед сжиганием сжиженный газ регазифицируют. Регазификацию в промышленных установках осуществляют путем снижения давления в хранилищах вследствие отвода газовой фазы к горелкам и подогрева жидкой фазы. У мелких потребителей регазификацию осуществляют только путем снижения давления газовой фазы при открывании вентиля баллона и отборе газа в горелки.

 

Нефтезаводские газы

 

Нефтезаводские газы получают в процессах перегонки сырой нефти, термического и каталитического крекинга, риформинга, пиролиза и т.д. Основу нефтезаводских газов составляют углеводороды с содержанием от 1 до 5 атомов углерода в молекуле. Однако характер углеводородов крайне различен. Так, в газах пиролиза и других высокотемпературных процессов содержится до 79% непредельных углеводородов, преимущественно алкенов, а в технологических процессах, осуществляемых в атмосфере водорода, получают газы, практически не содержащие непредельных соединений.

Наряду с большим различием в содержании алканов и алкенов неоднородны и составы углеводородов каждого гомологического ряда. Так, соотношение СН₄ к сумме С₃Н₈ + С₄Н₁₀ + С₅Н₁₂ в газах крекинга меняется от 0,2 до 2, т.е. примерно в 10 раз. Нефтезаводские газы содержат до 10% водорода и некоторое количество сероводорода.

Нефтезаводские газы с высоким содержанием непредельных углеводородов, а также пропана и бутана представляют собой весьма ценное сырье для нефтехимической промышленности. Однако их используют также для отопления трубчатых печей, поэтому рассмотрим их теплотехнические характеристики.

Теплота сгорания нефтезаводских газов меняется в пределах от 58,6 до 92,1 МДж/м³. В то же время обобщенные теплотехнические характеристики колеблются в гораздо меньшей степени.

 

Искусственные газы из твердого топлива

 

Искусственные газы подразделяются на два класса: газы, получаемые при сухой перегонке топлива без доступа воздуха, и газы, получаемые в результате безостаточной газификации твердого топлива.

Газы сухой перегонки твердого топлива

Коксовый газ. Большой удельный вес в газовом балансе страны имеют коксовые газы, получаемые в виде побочного продукта при производстве кокса, осуществляемом при температуре порядка 950-1000ºC.

При повышении температуры процесса сухой перегонки углей увеличивается выход газа и возрастает содержание в нем водорода. Содержание в газе метана и других углеводородов уменьшается, снижается теплота сгорания газа.

Помимо температуры, на состав и теплоту сгорания газа большое влияние оказывает продолжительность процесса коксования. Газ, отбираемый в начале процесса, имеет бóльшее содержание углеводородов, чем газ, получаемый в конце процесса и характеризуется более высоким содержанием водорода и пониженной теплотой сгорания.

В коксовом газе содержится также несколько процентов азота, проникающего в газ из дымовых газов вследствие неплотности стенок камер. Поэтому теплота сгорания коксового газа соответственно снижается.

Суммарные изменения в составе газа обусловливают колебания теплоты сгорания коксовых газов до 25%.

Коксовый газ является весьма ценным видом топлива. Высокая жаропроизводительность обеспечивает возможность его использования в мартеновских, доменных и других высокотемпературных печах. Высокое содержание в коксовом газе молекулярного водорода (50-60%) делает его особенно ценным для использования в доменных печах в качестве восстановителя и как сырье для получения водорода.

После выделения из коксового газа водорода методом глубокого охлаждения получают остаточный газ с содержанием CH₄ порядка 50% и низшей теплотой сгорания ~25,1 МДж/м³.

Недостатком коксового газа является его токсичность, вызванная содержанием в нем 6-10% CO, а также H₂S.