Физико-химические свойства газа. Общие сведения

Природный газ относится к полезным ископаемым, добыча которых идёт самым активным образом. Его ежегодный объём производства в России составляет почти 643 млрд. кубических метров. Газ используется в качестве бытового и промышленного топлива, а так же для изготовления органических полимеров, таких, как полиэтилен, каучук, пластмассы. Об особенностях данного вещества мы расскажем в нашей статье.

Общие сведения

Газообразная смесь, которую представляет природный газ, на 98% состоит из метана. Остальные 2% занимают его гомологи и ряд других элементов. Но их процентное отношение к общему объёму минимально.
Газ в естественном состоянии находится в трёх формах. Наиболее часто его запасы представлены летучими скоплениями, которые располагаются над нефтяными месторождениями. Но встречается он и в растворённом виде.
Природный газ имеет свойство концентрироваться в газогидратах, кристаллических соединениях. Но для их образования необходимы определённые термобарические условия.

Среди достоинств данного вида топлива можно выделить:

  • низкая стоимость добычи;
  • отсутствие оксида углерода, вызывающего интоксикацию при попадании в организм человека;
  • минимальный экологический вред окружающей среде после сжигания;
  • высокий КПД;
  • большая температура сгорания (2000 Со).

Таким образом, перспективы использования газа очень большие. Поэтому его добыча относится к стратегическим областям хозяйствования многих стран мира.

Химический состав природного газа

молекулы газа

Кратко рассматривая компоненты полезного ископаемого, можно выделить:

  1. CH4 или метан. Вещество без запаха и цвета с плотностью меньше воздуха. Горит.
  2. C2H6 или этан. Газ, имеющий свойства горючести, но как топливо почти не используется. Он идёт на производства этилена. Не имеет цвета и запаха.
  3. C3H8 или пропан. Ядовитое летучее вещество небольшой токсичности. Хорошо поддаётся сжижению, легко отделяется от примесей.
  4. C4H10 или бутан. Его свойства аналогичны пропану. Основное отличие, высокая плотность, превышающая плотность воздуха в 2 раза.
  5. CO2 или диоксид углерода. Не горит, имеет малую токсичность. Без запаха, со слабым кислым вкусом.
  6. He или гелий. Летучий, бесцветный газ, инертный газ. В условиях повышенного давления вызывает наркоз.
  7. H2S или сероводород. Тяжёлый газ с неприятным запахом. Ядовит даже в очень малых концентрациях.
  8. N или азот. Частая примесь в природном газе. Инертен и не токсичен.

В зависимости от химического состава природный газ делят на две категории:

  • сухие смеси с содержанием метана до 96% с высоким содержанием его гомологов;
  • жирные смеси с большими примесями «тяжёлых» газовых соединений, таких, как этан, пропан, гексан и т.п.

Сухой газ характерен для газовых месторождений, а жирные газы встречаются в нефтяных залежах.

природный газ плита манометр

Физические характеристики

Свойства природного газа зависят от его состава. Если говорить об их средних показателях, то они такие:

  • плотность 0,68/0.85 кг/м3 (газ), 400 кг/м3 (сжиженное вещество);
  • температура
    — кипения -162 Со;
    — самовозгорания +650 Со;
    — воспламенения + 645 Со;
  • УТС 8-12 квт*ч/м3;
  • октановое число для ДВС 120-130;
  • взрывоопасная концентрация 5-15%;
  • легче воздуха на 80%.

Группы

В настоящее время принято делить природный газ на группы в зависимости от его способа добычи:

  1. Сухой газ без тяжёлых углеводородов из чисто газовых месторождений.
  2. Газ из нефтяных месторождений (растворённый или попутный), представляющий собой смесь газового бензина с сухим и жирным газом.
  3. Газ газоконденсатных месторождений, образующийся при смеси сухого газа с его жидким конденсатом.
  4. Газогидратные залежи (разрабатываются редко из-за проблемы детонации кристаллов даже при небольших сотрясениях).

Каждая группа имеет свои особенности физических свойств. Меняются они и в зависимости от места добычи природного ископаемого.

Химические свойства

Природный газ — это смесь летучих веществ. Поэтому точно описать его химические особенности нельзя. Можно только указать характерные реакции для компонентов его состава.
Для газа, добываемого в недрах земли, характерно горение. При нормальном атмосферном давлении на воздухе будут сгорать углеводороды и монооксид углерода. Продуктами сгорания при этом будут диоксид углерода и вода.
Производные данного вещества горят пламенем разного цвета:

  • голубой (метан);
  • бесцветный (этан);
  • жёлтый (пропан-бутан);
  • желтоватый (ацителен);
  • голубой (светло-голубой).

По цвету горения можно определить, какой газ сжигается в газовой горелке.

Токсические свойства природного газа

Популярность использования природного газа в быту и на производстве объясняется его безопасностью. Отравиться им практически невозможно. Этот газ не растворяется в крови. Основная опасность природного газа заключается в его взрывоопасности. Однако, данная смесь содержит несколько опасных химических элементов. Поэтому находиться в помещении, где произошла утечка природного газа не стоит.

природный газ гелий сероводород

Наиболее опасными считаются:

  1. Углекислый газ. Сам по себе он не токсичен. Но этот газ препятствует поглощению кислорода кровью. Если долго дышать воздухом с большой концентрацией природного газа, может наступить удушье.
  2. Гелий. Инертный, нетоксичный газ. При повышенном давлении вещества проявляет свойства наркоза.
  3. Сероводород. Самый опасный компонент природного газа. При вдыхании он вызывает головокружение, тошноту, парализует обонятельный нерв.

Кратковременное вдыхание природного газа не опасно для здоровья человека. Но нужно избегать продолжительного нахождения рядом с источником утечки этого вещества.

Интересные факты о свойствах природного газа

На сегодняшний день природный газ является самым эффективным и дешёвым топливом. Его добыча позволяет решить многие проблемы производства энергии в различных её видах. Имеет эта природная смесь и ряд интересных свойств:

  • нет цвета и запаха. Обнаружить утечку газа из-за этого невозможно. Поэтому в него добавляют специальные вещества, одоранты, с характерным запахом;
  • так как природный газ легче воздуха, он не скапливается в низинах, а поднимается вверх;
  • первыми научились добывать природный газ китайцы. Они бурили скважины глубиной в несколько сотен метров бамбуковыми трубками для извлечения солевого раствора со дна моря. Иногда по трубам поднимался горючий газ, который они сжигали и использовали для испарения воды из солевого раствора;
  • метан, являющийся основным элементом природного газа, занимает третье место среди веществ ближайших окрестностей Вселенной.

Учёные рассчитали, что запасов газа в мире хватит ещё примерно на 58 лет. Поэтому нам ещё предстоит решить задачу, чем заменить этот вид топлива.

Итог

Физические и химические свойства природного газа позволяют использовать его в самых различных сферах деятельности человека. В будущем, вероятно, будут найдены новые способы его применения. Однако, чтобы сохранить существующие темпы добычи газа, нужно не останавливаться на достигнутом, а искать новые месторождения и совершенствовать технологии их разработки.

Добавить комментарий