Состав, свойства и классификация природных газов, методы определения их состава
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?го, газы обладают большой эмиграционной способностью, создают различные смеси и редко бывают однородными по химическому составу. Одновременно с процессами образования газов идут процессы их разрушения. Например, при действии кислорода на сероводород образуется свободная сера и вода.
Первую классификацию природных газов составил В.И. Вернадский (1912), где он указал, что при изучении газов необходимо знать три следующие фактора: форму или условия нахождения газов в природе, источники их происхождения или генезис и химический состав. Согласно этим факторам В.И. Вернадский выделил три группы газов.
I. По форме нахождения:
А. Свободные газы: 1) атмосферные, 2) газовые скопления, содержащиеся в порах горных пород и окклюзии, 3) газовые струи или вихри (вулканические, тектонические, поверхностные), 4) газовые испарения.
Б. Жидкие растворы газов: 1) газы океанов и морей, 2) газы озер, прудов и рек, 3) газы различных водных источников (вулканических, тектонических, поверхностных).
Рисунок 1 - Графики зависимости коэффициента сверхсжимаемости Z углеводородного газа от приведенных псевдокритических давления рпр. и температуры Тпр. (по Г.Брауну).
В. Твердые растворы газов (газы адсорбированные горными породами и минералами).. По источникам происхождения: 1) газы земной поверхности, 2) газы, связанные с высокотемпературными очагами литосферы, 3) газы глубинные, проникающие в земную кору из мантии.. По составу (разделение для тектонических газов): 1) азотные, 2) углекислые, 3) метановые, 4) водородные, 5) сероводородные, 6) водяные пары.
Позже, в развитие этой классификации был создан целый ряд классификационных схем природных газов по условиям нахождения и физическому состоянию в природе, по химическому составу, генезису и по их практической ценности и содержанию полезных компонентов. В отечественной литературе опубликовано более 20 классификаций природных газов только по химическому составу.
Ряд классификационных схем разработали М.И. Суббота и А.Ф. Романюк, которые приведены ниже.
.3.1 Классификация по условиям нахождения газа в природе. Газы земной поверхности:
) тропосферы;
) стратосферы и мезосферы;
) атмосферных осадков;
) пещер и карстовых полостей.. Газы поверхностной гидросферы:
) океанов и морей;
) рек, озер и прудов;
) поверхностных льдов;
) болот.. Газы, рассеянные в горных породах:
) в порах и трещинах осадочных пород;
) сорбированные породами;
) поровых растворов;
) магматогенных пород;
) газово-жидкие включения в минералах;
) илов;
) газогидратов илов;
) почв.. Газы подземной гидросферы:
) грунтовых вод;
) вод зоны свободного водообмена;
) вод зоны затрудненного водообмена;
) мерзлых вод и газогидратов.. Свободные газы залежей:
) газовых залежей;
) газовых шапок нефтяных залежей;
) газоконденсатных залежей;. Газы, растворенные и сорбированные в биогенных ископаемых:
) растворенные в нефти;
) сорбированные углями;
) в горючих сланцах.. Газы грязевых вулканов:
) грязевых извержений;
) грязевых грифонов.. Газы магматических очагов и поствулканических процессов:
) вулканических извержений;
) фумарольные;
) пневматогенных внедрений;
) гидротермальных растворов.. Газы живых организмов:
) животных;
) высших растений;
) микроорганизмов.
.3.2 Классификация по генезису газов. Газы биохимического генезиса:
) микробиологического преобразования ОВ илов и почв - СО2, СН4, N2, CO, N2O, NO2, H2, NH3, H2S и др.;
) микробиологического преобразования торфа - СО2, N2, СН4, CO, H2S, NH3 и др.;
) микробиологического преобразования углей - СО2, СН4, N2, CO, H2 и др.;
) микробиологического преобразования нефти - СН4, СО2 и др.;
) Фотосинтеза зеленых растений - О2;
) жизнедеятельности высших растений - СО2, CO, С2Н4, летучих ОВ и др.;
) жизнедеятельности животных - СО2, CO, H2S, СН4, летучих ОВ и др.;
) микробиологического разложения растений и животных - СО2, CO, СН4, H2S, N2, NH3 и др.. Газы химического генезиса:
) химического генезиса в нормальных условиях земной поверхности - СО2 и др.;
) термических реакций - СН4, CO, СО2 и др. (150-300 оС);
) термокаталитических реакций - СН4, CnH2n, H2, CO и др.. Газы дегазации мантии:
) дегазации мантии - СН4, H2, NH3, N2, СО2, SO2, H2S, СО, H2O и др.;
) остаточные первичной атмосферы Земли - Ar, N2 и др.. Газы радиоактивного распада и радиохимического генезиса, генерирующиеся на участках распространения радиоактивных элементов - Не, Ar, Rn, H2, O2 и др.. Газы, образующиеся под воздействием космических лучей, генерирующиеся в верхних слоях атмосферы: атомарные - Н, Не и др.; изотопы - Н2, О2, N2, О3, NО и другие.
.3.3 Классификация газов по химическому составу. Преимущественно метановый (СН4 > 50 %):
) метановый (СН4 > 75 %);
) метано-азотный (СН4 > 50 %);
) метан-этан-пропановый (СН4 > 50 %);
) метано-углекислый (СН4 > 50 %).. Преимущественно углеводородный (тяжелее метана, ТУ >50 %):
) этан-пропановый (ТУ > 75 %);
) этан-пропан-метановый (ТУ > 50 %).. Преимущественно азотный (N2 > 50 %):
) азотный (N2 > 75 %);
) азотно-метановый (N2 > 50 %);
) азотно-углекислый (N2 >50 %);
) азотно-кислородный (N2 > 75 %, О2 > 10 %);
) азотно-кислородно-углекислый (N2 > 50 %).. Преимущественно углекислый (СО2 > 50 %):
) углекислый (СО2 > 75 %);
) углекисло-азотный (СО2 > 50 %);
) углекисло-метановый (СО2 > 50 %);
) углекисло-сероводородный (СО2 > 50 %).. Преимущественно водородный (Н2 > 50 %):
) водородный (Н2 > 75 %);
) водородно-азотный (Н2 > 50 %).
<