Φυσικού Αερίου
Κοιτάσματα Κάθε κοίτασμα φυσικού αερίου περιέχει και βαρύτερους υδρογονάνθρακες σε υγρή μορφή, οι οποίοι κατά την εξόρυξη ξη συλλέγονται για να αποτελέσουν τα λεγόμενα υγρά φυσικού αερίου (Natural Gas Liquid, NGL) τα οποία είναι εμπορικά εκμεταλλεύσιμα. Αντιστοίχως, τα περισσότερα κοιτάσματα πετρελαίου περιέχουν και φυσικό αέριο, το οποίο ονομάζεται συνοδό αέριο (associated gas), συνήθως κακής ποιότητας, λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε θείο. Το αέριο αυτό υπόκειται σε ειδική επεξεργασία καθαρισμού ώστε να γίνει αξιοποιήσιμο. Τα συνοδά φυσικά αέρια ονομάζονται και όξινα αέρια (λόγω θείου) σε αντιδιαστολή με τα φυσικά αέρια των αμιγών κοιτασμάτων, ("γλυκά" αέρια). Μετά την εξόρυξή του από το κοίτασμα, το φυσικό αέριο υπόκειται σε μία σειρά διεργασιών (αφαίρεση σωματιδίων, αποθείωση, αφαίρεση των βαρύτερων υδρογονανθράκων, διήθηση, δήθ απομάκρυνση υγρασίας, καθώς και άλλες διεργασίες ανάλογα με τη σύσταση ή τη συμφωνία πώλησης) και κατόπιν συμπίεση ή υγροποίηση για τη μεταφορά του στην τελική κατανάλωση.
Συστατικά Φυσικό Αέριο Μεθάνιο CH 4 C 1 Ελαφροί Υδρογονάνθρακες C 1 C 4 Αιθάνιο C 2 H 6 C 2 Βαρύτεροι Υδρογονάνθρακες Προπάνιο C 3 H 8 C 3 C 5+ "Όξινα" Συστατικά Βουτάνιο C 4 H 10 C 4 H 2 S, CO2 Αδρανή Συστατικά Πεντάνιο C 5 H 12 C 5 N 2, He Βαρύτεροι Υδρογονάνθρακες C N H 2N+2 C 5+ Άζωτο Ήλιο N He Διοξείδιο του Άνθρακα CO 2 Υδρόθειο H 2 S
Περιεκτικότητα στα Συστατικά του Συστατικό Υδρογονάνθρακες Μοριακό Κλάσμα Μεθάνιο 0.75 0.99 Αιθάνιο 0.01 0.15 Προπάνιο 0.01 0.10 κ Βουτάνιο 0.00 0.02 Ισοβουτάνιο 0.00 0.01 κ Πεντάνιο 0.00 0.01 Ισοπεντάνιο 0.00 0.01 Εξάνιο 0.00 0.01 Επτάνιο και βαρύτεροι υδρογονάνθρακες 0.00 0.001 Μη Υδρογονάνθρακες Άζωτο 000 0.00 015 0.15 Διοξείδιο του Άνθρακα 0.00 0.30 Υδρόθειο 0.00 0.30 Ήλιο 0.00 0.05
Σύσταση Κοιτασμάτων Προέλευση ΗΠΑ Γερμανία Π. Σοβ. Ολλανδία Νορβηγία, Γερμανία Ινδονησία ΓερμανίαW Panhandle Süd Ένωση Groningen Ekofisk Söhlingen Arun ustrow Συστατικό Texas Oldenburg Tenguiz CH 4, % κ.ό. 81 85 85 75 73.2 43 77 42 4 C 2 H 6, % κ.ό. 2.8 8.4 1.5 5.5 6.1 0.6 0.1 8.5 C 3 H 8, % κ.ό. 04 0.4 29 2.9 007 0.07 23 2.3 32 3.2 52 5.2 C 4 H 10, % κ.ό. 0.2 1.0 0.03 1.1 1.6 0.1 3.3 C 5 +, % κ.ό. 0.1 0.15 2 g/m 3 C 8 + 0.75 0.6 22 N 2, % κ.ό. 14.3 0.4 12.5 0.3 14.3 56 7 0.8 1 CO 2, % κ.ό. 0.9 2 0.5 15 0.3 0.3 8 2.6 5 H 2 S, % κ.ό. 10 ppm 100 ppm 8 16 90 S Στοιχειακό, g/m 3 0.5 3 80 S Οργανικό, ppm 1 200 1000 He, % κ.ό. 0.03 0.03 0.7 0.04 Hg, mg/m 3 0.002 1 5 0.2 Καναδάς Bearberry
Σύσταση Ρωσικού και Αλγερινού Συστατικό Ιδιότητα Ρωσικό Φυσικό Αέριο Αλγερινό Φυσικό Αέριο Ελάχιστο (%) Μέγιστο (%) Ελάχιστο (%) Μέγιστο (%) CH 4 85.00 85.65 96.6060 C 2 H 6 7.00 3.20 8.50 C 3 H 8 3.00 0.00 3.00 κ C 4 H 10 200 2.00 000 0.00 070 0.70 ι C 4 H 10 0.00 0.52 C 5 H 12 1.00 0.00 0.23 CO 2 300 3.00 N 2 5.00 0.20 1.40 O 2 0.02 H 3 083mg/m 3 2 S 5 mg/m 0.83 S, Μερκαπτανών 15 mg/m 3 2.3 mg/m 3 S, Ολικό 60 mg/m 3 30 mg/m 3 Δείκτης Wobbe 10850 12000 Σημείο Δρόσου Υδρογονανθράκων 0 C Σημείο Δρόσου Νερού 8 C Ανώτερη Θερμογόνος Δύναμη 8600 kcal/m 3 9200 kcal/m 3 9640 kcal/m 3 10650 kcal/m 3
Φυσικές Ιδιότητες Μοριακό Βάρος Σταθμισμένος Μέσος Όρος: Πυκνότητα Σταθμισμένος Μέσος Όρος: Σχετική Πυκνότητα: Καταστατική Εξίσωση: Αρχή Αντιστοίχων Καταστάσεων Ψευδοανηγμένη Πίεση: Ψευδοανηγμένη Θερμοκρασία: M å y M r= r d = r pv G A i y i r i = z RT p p = p = y p i å r, pc i ci p c T Tr = T = å y T T c, pc i ci
Ιδιότητες Συστατικών Συστατικό Μοριακό Βάρος M kg/kmol Μοριακός Όγκος V m 3 /kmol Πυκνότητα ρ kg/m 3 Σχετική Πυκνότητα d (Αέρας = 1) Μεθάνιο 16.043 22.360 0.7175 0.5549 Αιθάνιο 30.069 22.191 1.355 1.048 Προπάνιο 44.096 21.928 2.011 1.555 κ Βουτάνιο 58.123 21.461 2.708 2.094 Ισοβουτάνιο 58.123 21.550 2.697 2.086 κ Πεντάνιο 72.150 * 20.90 * 3.452 * 2.670 * Ισοπεντάνιο 72.150 * 21.06 * 3.426 * 2.650 * κ Εξάνιο 86.177 * 20.10 * 4.29 * 3.315 * κ Επτάνιο 100.203 * 18.3 * 5.48 * 4.235 * Άζωτο 28.0134 22.403 1.2504 0.9671 Διοξείδιο του Άνθρακα 44.0098 22.261 1.9770 1.5290 Υδρόθειο 34.076 22.192 1.5355 1.1875 Ήλιο 4.0026 22.426 0.17848 0.1380 * Υγρό σε κανονικές συνθήκες.
Κρίσιμες Ιδιότητες Συστατικών Συστατικό Κρίσιμη Πίεση p c MPa Κρίσιμη Θερμοκρασία T c C Κρίσιμος Όγκος V c 10 3 m 3 /kg Κρίσιμη Πυκνότητα ρ c kg/m 3 Μεθάνιο 4.60 82.55 6.1709 162 Αιθάνιο 4.88 32.25 4.9218 203 Προπάνιο 4.24 96.65 4.6035 217 κ Βουτάνιο 3.80 152.05 4.3872 228 Ισοβουτάνιο 3.65 134.95 4.5248 221 κ Πεντάνιο 337 3.37 196.45 4.2134 237 Ισοπεντάνιο 3.38 187.25 4.2411 236 κ Εξάνιο 2.97 234.25 4.2934 233 κ Επτάνιο 2.73 267.05 4.3112 232 Άζωτο 3.39 146.95 3.1949 313 Διοξείδιο του Άνθρακα 7.38 31.05 2.1359 468 Υδρόθειο 8.94 100.05 2.8903 346 Ήλιο 0.227 267.96 14.3143 69.9
Ιδιότητες Καύσης Θερμογόνος Δύναμη Σταθμισμένος Μέσος Όρος: Ανώτερη Θερμογόνος Δύναμη Κατώτερη Θερμογόνος Δύναμη Δείκτης Wobbe Όρια Αναφλεξιμότητας Στον Αέρα: 4.5 15.0% Σημείο Δρόσου HV W å = y HV GN, i GNi, Νερού Θερμοκρασία Συμπύκνωσης Υδρατμών Υδρογονανθράκων Θερμοκρασία Συμπύκνωσης Βαρύτερων Υδρογονανθράκων GN, = HV GN, d
Διάγραμμα Φάσεων Συστήματος Υδρογονανθράκων Πίεση Υγρό Κρίσιμο Σημείο C 100% Περιοχή Μίας Φάσης Σημείο Μέγιστης Πίεσης C p Ανάδρομη Συμπύκνωση Διφασική Περιοχή Υγρό + Αέριο Σημείο Μέγιστης Θερμοκρασίας C T Αέριο 95% 20% 10% 5% 0% Θερμοκρασία
Σημεία Δρόσου Πίεση (k kpa) 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Νερό και Υγροί Υδρογονάνθρακες στο Αέριο Σημείο Δρόσου Νερού Σημείο Δρόσου Υδρογονανθράκων Υγροί Υδρογονάνθρακες στο Αέριο Αέριο Μόνο -40-30 -20-10 0 10 Θερμοκρασία ( C)
Ιδιότητες Καύσης Συστατικών Συστατικό Θερμογόνος Δύναμη MJ/m 3 Δείκτης Wobbe MJ/m 3 Ανώτερη Κατώτερη Ανώτερος Κατώτερος Μεθάνιο 39.819 35.883 53.454 48.171 Αιθάνιο 70.293 64.345 68.664 62.854 Προπάνιο 101.242 93.215 81.189189 74.752752 κ Βουτάνιο 134.061 123.810 92.643 85.559 Ισοβουτάνιο 133.119 122.910 92.169 85.100 κ Πεντάνιο 169.19 * 156.56 * 103.543 95.813 Ισοπεντάνιο 156.56 * 154.99 * 102.913 95.154 κ Εξάνιο 208.70 * 208.70 * 114.625 106.211 κ Επτάνιο 193.38 * 193.38 * 128.878 119.534 Υδρόθειο 25.336 23.353 23.250 21.430 * Υγρό σε κανονικές συνθήκες.
Κατάταξη Αερίων Καυσίμων με το Δείκτη Wobbe Υπάρχουν τρεις "οικογένειες" αερίων καυσίμων, που κατατάσσονται ανάλογα με το Δείκτη Wobbe. Οικογένεια 1: Τεχνητά αέρια (αέριο κωκερίας, αέριο πόλης) Δείκτης Wobbe 23.0 28.1 MJ/Nm 3 Οικογένεια 2: Φυσικά αέρια Φτωχά φυσικά αέρια Δείκτης Wobbe 37.8 46.8 MN/Nm 3 Πλούσια Φυσικά αέρια Δείκτης Wobbe 46.1 56.5 MN/Nm 3 Οικογένεια 3: Υγραέρια Δείκτης Wobbe 73.5 87.5 MN/Nm 3 Τα αέρια κάθε οικογένειας χαρακτηρίζονται ως εναλλάξιμα
Υδρίτες Αερίου Παγόμορφα στερεά που αποτελούνται από νερό και υδρογονάνθρακες O σχηματισμός τους ευνοείται σε υψηλή πίεση και χαμηλή θερμοκρασία Κατάσταση Μεταφοράς και Αποθήκευσης Υδρίτες Αερίου (NGH) Στερεό Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο (LNG) Υγρό Θερμοκρασία Διατήρησης 20 C 162 C Πυκνότητα 0.85 0.95 0.42 0.47 Περιεχόμενο σε 1 m 3 Φυσικό Αέριο: 170 Nm 3 Φυσικό Αέριο: 600 Νερό: 0.8 m 3 Nm 3 Μόρια Αερίου Μόρια Νερού