Физико-химические свойства сжатого природного газа

Природный газ, основным компонентом которого является метан, добывают преимущественно из газовых скважин, некоторое его количество получают в процессе переработки нефти, фракционирования газового конденсата или нефтяного попутного газа. Сжатый природный газ, применяемый на автотранспорте в качестве моторного топлива, не требует существенной и дорогостоящей технологической переработки. В этом заключается одно из основных его преимуществ при использовании на автомобильном транспорте.

Природный газ состоит, в основном, из метана СН (от 82 до 98%) с небольшой примесью этана С Н (до 6%), пропана С Н (до 1,5%) и бутана С Н (до 1,0%).

В попутных газах нефтяных месторождений в зависимости от района их добычи содержание метана может колебаться в пределах от 40 до 82%, а содержание бутана и пропана от 4 до 20%.

Подаваемый в магистральные газопроводы с различных месторождений природный газ несколько отличается своим компонентным составом и качественными показателями. Это обуславливает необходимость применения для заправки автомобилей двух марок СПГ - А и Б, отличающихся компонентным составом. Необходимо отметить, что основной составляющей этих газов является метан.

Для СПГ, используемого в качестве моторного топлива для автотранспорта, введены специальные технические условия ТУ 51-166-83 "Газ горючий природный сжатый, топливо для газобаллонных автомобилей", разработанные Мингазпромом СССР. В соответствии с этими ТУ на АГНКС может вырабатываться СПГ марок А и Б, различные только по содержанию метана и азота и, как следствие этого, своей плотностью и теплосодержанием. СПГ марки А содержит метана 95 ± 5,0% и азота 0-4,0%, а марки Б - 90 ± 5,0% и 4-7% соответственно. По стоимости СПГ марки А и Б одинаковы.

Основными оценочными параметрами качества газового топлива являются элементарный состав, октановое число, теплотворная способность, воспламеняемость, содержание влаги и степень его очистки от загрязняющих примесей. По энергетическим параметрам 1м природного газа (метана) эквивалентен 1л бензина. Для повышения эксплуатационных характеристик СПГ последний не требует применения антидетонационных присадок. Октановое число СПГ уже по своей природе метана достаточно высоко. Физико-химические свойства метана приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1 Физико-химические свойстве метана

Показатели	Ед.изм.	Значение показателя	Примечание
Молекулярная масса	-	16,14
Плотность газа при нормальных условиях	кг/м	0,718	при 0 С и 760 мм рт.ст.
Относительная плотность газа по воздуху	-	0,554	плотность воздуха принята за 1
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива	м /м	9,52
Температура кипения	С	-161,6
Температура воспламенения	С	640-680
Теплота испарения	кДж/кг	514,1
Теплотворная способность низшая:
в парообразном состоянии	кДж/м	33802,6
в жидком состоянии	кДж/л	20649,2
Теплотворная способность горючей смеси при =1,0	кДж/м
Пределы взрывопожароопас-ности газа в смеси с воздухом (объемные) при нормальных условиях:
верхний	%	15,0
нижний	%	5,0
Коэффициент избытка воздуха (), соответствующий пределу воспламенения:
верхнему	-	0,65
нижнему	-	1,88

Из всех углеводородных газов метан содержит максимум водорода на один атом углерода и поэтому обладает теплотворной способностью, достаточно широкими пределами воспламеняемости, низким содержанием токсичных веществ (СО и СН) в продуктах сгорания.

Метан почти в два раза легче воздуха (в отличие от других углеводородных газов) и поэтому при утечках он улетучивается, скапливаясь в верхних частях помещения. Метан имеет высокую детонационную стойкость, что обеспечивает "мягкую" работу двигателя при использовании природного газа и позволяет форсировать двигатель по допускаемой степени сжатия. При дросселировании метана, например, в газовом редукторе температура его резко снижается (эффект Джоуля-Томсона), что требует высокой степени сушки и это необходимо учитывать при эксплуатации автомобилей на СПГ.