Файл: Варанкин, Ю. В. Газовое хозяйство заводов учеб. пособие.pdf

которых посторонних примесей — смолы и особенно тонкой пыли — может значительно расширить интерва­ лы взрываемости.

В р е д н о с т ь г о р ю ч и х г а з о в

Наибольшую опасность горючие газы могут представ­ лять для человека в случае содержания в них компонен­

(СО) и сероводород (H2S). При вдыхании человеком менее часа воздуха, содержащего всего лишь 0,5% окиси углерода, может наступить смерть. Содержание в воз­ духе сероводорода в количестве 0,1% при длительном его воздействии на человека является смертельно опас­ ным.

Во всех случаях недопустимо постепенное (система­ тическое) слабое отравление при работе с горючими га­ зами. В СССР действуют жесткие санитарные нормы, ограничивающие содержание этих газов в воздухе про­

нально-бытовых - помещениях — не более 0,003 мг/л); предельно допустимым содержанием в воздухе сероводо­ рода является 0,01 мг/л [20].

К токсичным газам, входящим иногда в состав горю­ чих искусственных газов, относятся также аммиак, серо­ углерод и сернистый газ. Концентрация аммиака в воз­ духе промышленных помещений допускается не более 0,02 мг/л, а сероуглерода и сернистого газа •— не более 0,01 мг/л.

Предельные углеводороды, которые преобладают в составе естественных газов, растворяются в крови край­ не медленно. Поэтому природные газы практически не­ токсичны. Однако, чтобы обнаружить опасное с точки зрения взрываемости их содержание в воздухе помеще­ ния, в них добавляются сильно пахучие одоранты, кото­ рые сами по себе сильно токсичны (например, этилмеркаіптан). Поэтому содержание этих одорантов в природ­ ном газе должно быть ограниченно. В частности, содер­

18

Гл а в а 2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ ГАЗЫ. СХЕМА ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДАЧИ В ГОРОДА

КПРОМЫШЛЕННЫМ ПРЕДПРИЯТИЯМ

§2.1. Виды и характеристика естественных горючих газов

Все естественные горючие газы представляют собой смесь предельных углеводородов с преобладанием мета­ на (СН4). Как известно, они делятся на две группы —

природные и попутные.

Природные газы чисто газовых месторождений скап­ ливаются в пластах структурно-пористых пород (песча­ ники, пористые известняки и доломиты), сверху и снизу ограниченных газо- и водонепроницаемыми покрытиями. Эти пористые породы, как правило, заполнены водой, а скопление газа занимает в них сравнительно небольшое место, обычно в верхних куполах пластов. Скопления газа в таких породах называются газовыми коллектора­ ми. Они находятся под давлением граничного слоя воды, величина которого зависит от глубины залегания пласта (примерно 100 кПа, или одна атмосфера на 10 м глуби­ ны) .

Попутные газы, добыча которых составляет в послед­ ние годы около 15% всех добываемых естественных га­ зов, поступают на поверхность из нефтяных скважин од­ новременно с нефтью. Под землей они могут быть либо распределены полностью в нефти, либо частично нахо­ диться над поверхностью нефти в виде купола. Газ мо­ жет составлять до 40—50% веса добываемой нефти. Эти газы являются жирными и содержат значительное коли­ чество пропан-бутановых фракций и газового бензина. Состав их значительно отличается от состава природных газов.

Природные газы делятся на две категории: газы, по­ лучаемые из чисто газовых залежей и получаемые из

20

конденсатных газоместорождений. В последнем случае из газа на поверхности земли при сбросе давления и при охлаждении выпадает конденсат содержащихся в нем паров тяжелых углеводородов.

Природные газы конденсатных месторождений, так же как и многие попутные газы, в большинстве случаев содержат значительное количество тяжелых углеводоро­ дов с числом углеродных атомов более пяти.

Содержание метана в газах конденсатных месторож­ дений, таи же как и в попутных газах, бывает различ­ ным. Значительно более устойчиво оно у так называемых сухих (или тощих) газов, получаемых из чисто газовых залежей.

Состав и некоторые характеристики сухих природных и попутных газов приведены в табл. 2.1. Как следует из этой таблицы, содержание метана в сухих природных газах достигает 90—98% (по объему), в то время как в попутных газах и газах конденсатных месторождений оно часто снижается до 40—50%. Зато более тяжелые углеводороды (этан, пропан, бутан и др.) в сухих при­ родных газах почти отсутствуют. Сухие природные газы заметно легче воздуха и обладают примерно одинаковой теплотворностью (как правило, в интервале 35 000— 38 000 кДж/нм3), чего нельзя сказать о газах конденсат­ ных месторождений и тем более попутных. Содержание тяжелых углеводородов в них различно (доходит до 50— 60%), и это сильно сказывается на их теплотворности. Об остальных свойствах природных и попутных газов коротко можно сказать следующее: жаропроизводитель­ ность почти всех их близка к 2000°С; они, как правило, нетоксичны, так как окись углерода в них полностью отсутствует, а незначительное наличие сероводорода присуще только некоторым месторождениям, однако все естественные газы при чрезмерной их концентрации в воздухе оказывают на человека удушающее действие; значения нижнего и верхнего пределов взрываемости разных естественных газов несколько отличаются в за­ висимости от их компонентного состава (в основном от содержания метана), однако интервал между этими пределами невелик — примерно от 3 до 15%.

Естественные газы представляют собой весьма высококачественное и удобное в эксплуатации топ­ ливо.

21

22

§2.2. Схема добычи естественных горючих газов

иих магистральной подачи в города к предприятиям

Наиболее простой является схема добычи и транс­ порта сухих природных газов, показанная на рис. 2.1. На территории газового месторождения бурят несколько газовых скважин 1, соединяемых затем на выходе газа сборными коллекторами 4, из которых полученный газ поступает на головную компрессорную станцию 6 ийи непосредственно в магистральный газопровод 7, если давление газа достаточно для подачи его на требуемое расстояние (до потребителя или до промежуточной газо­ компрессорной станции).

Рис. 2.1. Схема добычи и магистрального транспорта природного газа в города.

Газовые магистрали в СССР имеют огромную протя­ женность и проложены в ряде случаев в местностях с трудными географическими условиями. По ним переда­ ются большие количества газа, и для уменьшения их диаметра хотя бы до 1000—1400 мм (а следовательно, и капиталовложений при прокладке) газ должен быть компремирован.

Оптимальным давлением газа на выходе из головной компрессорной станции в настоящее время считается 5000—5500 кПа (50—55 кгс/ом2). Для обеспечения этого на головной станции магистрального газопровода, нахо­ дящейся в районе газоместорождений, наряду с необхо-

23

ди'мыми устройствами по очистке и осушке газа 2 и 51, устанавливаются компрессоры 6, повышающие давление до требуемого значения. В случаях же избыточного дав­ ления его приходится снижать. Наиболее экономически целесообразной представляется установка для этой цели расширительных газовых турбин, использующих перепад давления газа и приводящих в действие электрогенера­ торы.

По всей трассе магистрального газопровода для под­ держания необходимого в нем давления сооружаются промежуточные газоперекачивающие станции. Определе­ ние их количества на трассе, а следовательно, оптималь­ ных давлений и мощности производится путем соответ­ ствующих технико-экономических расчетов. Стоимость транспорта газа при дальних его передачах может зна­ чительно превышать его' себестоимость на месте добычи, а следовательно, ставить газ в невыгодные условия при сопоставлении с другими видами топлива для данного экономического района страны.

От последней на магистрали перекачивающей ком­ прессорной станции 8 газ поступает в города на газо­ распределительные станции 9, являющиеся хвостовыми сооружениями магистрального газопровода. К соответ­ ствующему участку его может быть подключено подзем­ ное газохранилище 10, где создается запас газа для ре­ гулирования сезонного колебания в расходе газа потре­ бителями.

Способы бурения скважин и конструкции их могут быть раз­ личны. На рис. 2.1 схематично показано одно из возможных уст­ ройств скважины, предназначенной для добычи газа из пористого пласта. Газ поступает на поверхность земли по так называемым фонтанным трубам а диаметром 50—100 мм. Трубы эти изнашива­ ются механическими примесями, выносимыми из пласта, и корроди­ руются сероводородом (в случаё его наличия в газе). Желательно иметь возможность их замеры. Поэтому в пробитый ствол скважины устанавливаются еще наружные, так называемые обсадные трубы б диаметром 120—200 мм. Они ограждают фонтанные трубы от дав­ ления грунта, исключают проникновение в газовый пласт воды или нефти из вышележащих уровней и позволяют в случае надобности заменять фонтанные трубы.

Если добываемый газ обладает корродирующим свойством, его не допускают в обсадные трубы, герметизируя их от-проникновения

24