Composition chimique gaz. Application

La majeure partie du gaz naturel est le méthane (CH4) - jusqu'à 98 %. La composition du gaz naturel peut également inclure des hydrocarbures plus lourds - homologues du méthane :

éthane (C 2 H 6),

propane (C 3 H 8),

butane (C 4 H 10),

ainsi que d'autres substances non hydrocarbonées :

l'hydrogène (H 2),

le sulfure d'hydrogène (H 2 S),

dioxyde de carbone (CO2),

l'hélium (He).

Nettoyer gaz naturel n'a ni couleur ni odeur. Afin de pouvoir détecter une fuite par l'odorat, non un grand nombre de substances qui ont une forte odeur désagréable (les soi-disant odorants). L'odorant le plus couramment utilisé est l'éthylmercaptan.

Les fractions d'hydrocarbures sont une matière première précieuse pour les industries chimiques et pétrochimiques. Ils sont largement utilisés pour produire de l'acétylène. La pyrolyse de l'éthane produit de l'éthylène, un produit important pour la synthèse organique. Lors de l'oxydation de la fraction propane-butane, de l'acétaldéhyde, du formaldéhyde, de l'acide acétique, de l'acétone et d'autres produits se forment. L'isobutane est utilisé pour la production de composants à indice d'octane élevé de carburants, ainsi que d'isobutylène, une matière première pour la fabrication de caoutchouc synthétique. La déshydrogénation de l'isopentane produit de l'isoprène, un produit important dans la production de caoutchoucs synthétiques.

Gaz naturel compressé- Gaz naturel comprimé utilisé comme carburant à la place de l'essence, du carburant diesel et du propane.

Le gaz naturel, comme tout autre, peut être comprimé avec un compresseur. Dans le même temps, le volume qu'ils occupent est considérablement réduit. Le gaz naturel est traditionnellement comprimé à une pression de 200 à 250 bars, ce qui entraîne une réduction de volume de 200 à 250 fois. Le gaz est comprimé (comprimé) pour être transporté par les principaux gazoducs, afin de maintenir la pression correcte à l'intérieur du réservoir (pression du réservoir) lors de l'injection souterraine, et la production de gaz naturel comprimé est une étape intermédiaire dans la production de gaz naturel liquéfié. Le gaz naturel comprimé est moins cher que le carburant traditionnel, et causé par ses produits de combustion Effet de serre moins par rapport aux carburants conventionnels, il est donc plus sûr pour l'environnement. Le stockage et le transport du gaz naturel comprimé s'effectuent dans des réservoirs de stockage de gaz spéciaux. L'ajout de biogaz au gaz naturel comprimé est également utilisé, ce qui réduit les émissions de carbone dans l'atmosphère.

Le gaz naturel comprimé comme carburant présente de nombreux avantages :

· Le méthane (composant principal du gaz naturel) est plus léger que l'air et en cas de déversement accidentel, il s'évapore rapidement, contrairement au propane plus lourd qui s'accumule dans les dépressions naturelles et artificielles et crée un risque d'explosion.

· Non toxique à petites concentrations;

· Ne provoque pas de corrosion des métaux.

· Le gaz naturel comprimé est moins cher que n'importe quel combustible pétrolier, y compris le diesel, mais les surpasse en termes de pouvoir calorifique.

· Le bas point d'ébullition garantit une évaporation complète du gaz naturel aux températures ambiantes les plus basses.

· Le gaz naturel brûle presque complètement et ne laisse pas de suie, ce qui détériore l'environnement et réduit l'efficacité. Les fumées évacuées ne contiennent pas d'impuretés soufrées et ne détruisent pas le métal de la cheminée.

· Les coûts d'exploitation des chaudières à gaz sont également inférieurs à ceux des chaudières traditionnelles.

Une autre caractéristique du gaz naturel comprimé est que les chaudières fonctionnant au gaz naturel ont un rendement plus élevé - jusqu'à 94%, ne nécessitent pas de consommation de carburant pour le préchauffer en hiver (comme le mazout et le propane-butane).

Le gaz naturel, refroidi après purification des impuretés à une température de condensation (-161,5 0 C), se transforme en un liquide appelé gaz naturel liquéfié. Le gaz liquéfié est un liquide incolore et inodore dont la densité est la moitié de celle de l'eau. 75-99% se compose de méthane. Point d'ébullition -158 ... -163 0 C. A l'état liquide, il est ininflammable, non toxique, non agressif. Pour son utilisation, il est soumis à une évaporation jusqu'à son état d'origine. Lorsque les vapeurs sont brûlées, du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau sont produits. Le volume de gaz lors de la liquéfaction est réduit de 600 fois, ce qui est l'un des principaux avantages de cette technologie. Le processus de liquéfaction se déroule par étapes, à chacune desquelles le gaz est comprimé 5 à 12 fois, puis refroidi et transféré à l'étape suivante. La liquéfaction proprement dite se produit lors du refroidissement après la dernière étape de compression. Le processus de liquéfaction nécessite donc une quantité importante d'énergie - jusqu'à 25 % de sa quantité contenue dans le gaz liquéfié. Le gaz liquéfié est produit dans les usines dites de liquéfaction (usines), après quoi il peut être transporté dans des conteneurs cryogéniques spéciaux - des pétroliers ou des réservoirs pour le transport terrestre. Cela permet de livrer du gaz dans des zones éloignées des principaux gazoducs traditionnellement utilisés pour transporter le gaz naturel conventionnel. Le gaz naturel sous forme liquéfiée est stocké pendant une longue période, ce qui permet de créer des réserves. Avant d'être livré directement au consommateur, le gaz naturel liquéfié est ramené à son état gazeux d'origine dans des terminaux de regazéification. Les premières tentatives de liquéfaction du gaz naturel à des fins industrielles remontent au début du XXe siècle. En 1917, le premier gaz naturel liquéfié a été produit aux États-Unis, mais le développement des systèmes de distribution par pipeline a longtemps retardé l'amélioration de cette technologie. En 1941, une autre tentative a été faite pour produire du GNL, mais la production n'a atteint l'échelle industrielle qu'à partir du milieu des années 1960. En Russie, la construction de la première usine de gaz naturel liquéfié a débuté en 2006 dans le cadre du projet Sakhalin-2. L'inauguration de l'usine a eu lieu à l'hiver 2009.

Gaz de schiste- le gaz naturel extrait du schiste, constitué principalement de méthane. Le premier puits commercial de gaz de schiste a été foré aux États-Unis en 1821. production industrielle Le gaz de schiste a été lancé par Devon Energy aux États-Unis au début des années 2000 sur le champ Barnett Shale, qui a foré le premier puits horizontal dans ce champ en 2002. Grâce à une forte augmentation de leur production, appelée la « révolution gazière », les États-Unis sont devenus en 2009 le leader mondial de la production de gaz (745,3 milliards de m 3 ), dont plus de 40 % proviennent de sources non conventionnelles (méthane de houille et gaz de schiste gaz).

Les ressources mondiales de gaz de schiste s'élèvent à 200 trillions de m 3 . En janvier 2011, l'économiste A.D. Haitun a écrit sur la possibilité que le gaz de schiste "suivra le sort du méthane tiré du charbon avec une baisse significative de la croissance de la production pendant l'exploitation à long terme des champs, ou le sort des biocarburants, dont la grande majorité de la production mondiale est en Amérique , et est maintenant en déclin."

Réserves et ressources de gaz

Les réserves géologiques mondiales de gaz combustibles sur les continents, dans la zone des plateaux et des mers peu profondes, selon les estimations des prévisions, atteignent 10 15 m 3 , ce qui équivaut à 10 12 tonnes de pétrole.

Les gisements les plus importants de l'URSS étaient: Urengoy (4 billions de m 3) et Zapolyarnoye (1,5 billion de m 3), Vuktylskoye (452 ​​​​milliards de m 3), Orenbourg (650 milliards de m 3), Stavropolskoye (220 milliards de m 3), Gazli (445 milliards de m 3 ) en Asie centrale ; Shebslinskoïe (390 mmc) en Ukraine.

Sur la péninsule de Yamal et dans les zones d'eau adjacentes, 11 champs de gaz et 15 champs de pétrole et de gaz à condensat ont été découverts, les réserves de gaz explorées et estimées préliminaires (АВС 1 + С 2) sont d'environ 16 billions de m 3, prometteuses et prévues (С 3 -D 3) les ressources en gaz sont d'environ 22 billions de m 3. Le champ de Yamal le plus important en termes de réserves de gaz est Bovanenkovskoye - 4,9 billions de m 3 (АВС 1 + С 2), qui commencera à être développé en 2012, et le gaz sera fourni au nouveau gazoduc principal Bovanenkovo-Ukhta. Les réserves initiales des champs de Kharasaveyskoye, Kruzenshternskoye et Yuzhno-Tambeyskoye sont d'environ 3 300 milliards de m 3 de gaz.

Sibérie orientale et Extrême Orient représentent environ 60% du territoire Fédération Russe. Les ressources totales initiales de gaz à terre dans l'est de la Russie sont de 52,4 billions de m 3 , sur le plateau - 14,9 billions de m 3 .

En Russie, la seule production de gaz de Gazprom en 2011 s'élevait à 513,2 Gm3. Dans le même temps, l'augmentation des réserves de catégorie C 1 a atteint un niveau record - 686,4 milliards de m 3, condensat - 38,6 millions de tonnes.En 2012, il est prévu de produire 528,6 milliards de m 3 de gaz et 12,8 millions de tonnes de condensat de gaz.

Condensat

Condensat– produit liquide de séparation des gaz naturels. Il est représenté principalement par des hydrocarbures liquides dans des conditions normales - pentane et hydrocarbures plus lourds de composition alcane, cyclane et arène. La densité ne dépasse généralement pas 0,785 g/cm3, bien que des différences avec des densités allant jusqu'à 0,82 g/cm3 soient connues. La fin de l'ébullition est de 200 à 350 0 C.

Distinguer cru condensat de séparation, et écurie obtenu par dégazage profond du condensat brut. La quantité de condensat dans les gaz du réservoir s'exprime soit par le rapport de son volume au volume de gaz séparé (cm 3 /m 3) et s'appelle facteur de condensat. La quantité de condensat relative à 1 m 3 de gaz séparé (libre) atteint 700 cm 3 . Selon la valeur du facteur de condensat, les gaz sont "secs" (moins de 10 cm 3 /m 3), "pauvres" (10-30 cm 3 /m 3) et "gras" (30-90 cm 3 /m 3). Les gaz caractérisés par un GOR supérieur à 90 cm 3 /m 3 sont appelés gaz à condensat. Dans le champ de condensat de pétrole et de gaz de Vuktyl, le facteur de condensat est de 488-538 cm 3 /m 3, les gaz naturels des champs de Sibérie occidentale sont généralement «secs».

Le gaz extrait des entrailles de la terre ou issu du traitement d'autres hydrocarbures peut ensuite être utilisé sous forme liquéfiée ou comprimée. Quelles sont les caractéristiques des deux options pour l'utilisation du carburant respectif ?

Qu'est-ce que le gaz liquéfié ?

En dessous de liquéfié Il est habituel de comprendre le gaz naturel, qui est transféré de l'état initial, en fait gazeux, à l'état liquide - en refroidissant à une température très basse, environ moins 163 degrés Celsius. Le volume de carburant est réduit d'environ 600 fois.

Le transport de gaz liquéfié nécessite l'utilisation de réservoirs cryogéniques spéciaux capables de maintenir la température requise de la substance respective. L'avantage de ce type de carburant est la possibilité de le livrer aux endroits où il est problématique de poser des gazoducs conventionnels.

La conversion du gaz liquéfié à son état d'origine nécessite également une infrastructure spéciale - des terminaux de regazéification. Le cycle de traitement du type de combustible considéré - extraction, liquéfaction, transport et regazéification - augmente considérablement le coût final du gaz pour le consommateur.

Le combustible en question est utilisé, généralement aux mêmes fins que le gaz naturel dans son état d'origine - pour chauffer des pièces, assurer le fonctionnement d'équipements industriels, de centrales électriques, comme matière première dans certains segments de l'industrie chimique.

Qu'est-ce que le gaz naturel comprimé ?

En dessous de comprimé, ou comprimé, il est d'usage de comprendre le gaz naturel, qui, comme le gaz liquéfié, se présente également à l'état liquide, obtenu cependant non pas en réduisant la température du combustible, mais en augmentant la pression dans le récipient dans lequel il est placé. Le volume de gaz comprimé est environ 200 fois inférieur à celui du carburant dans son état d'origine.

La conversion du gaz naturel en liquide à haute pression est généralement moins chère que la liquéfaction du carburant en abaissant sa température. Le transport du type de gaz considéré est effectué dans des conteneurs, en règle générale, moins complexes sur le plan technologique que les cryocisters. La regazéification du type de carburant correspondant n'est pas nécessaire: puisqu'il est sous haute pression, il est facile de le retirer des réservoirs - il suffit d'ouvrir les vannes sur ceux-ci. Par conséquent, le coût du gaz comprimé pour le consommateur est dans la plupart des cas inférieur à celui qui caractérise le carburant liquéfié.

Le gaz comprimé est le plus souvent utilisé comme carburant dans divers véhicules - voitures, locomotives, navires, moteurs à turbine à gaz d'avions.

Comparaison

La principale différence entre le gaz liquéfié et le gaz comprimé est que le premier type de carburant est obtenu en abaissant la température de la substance gazeuse initiale, ce qui s'accompagne de sa transformation en liquide. Le gaz comprimé est également un combustible liquide, mais il est obtenu en le plaçant dans un récipient sous haute pression. Dans le premier cas, le volume initial de gaz dépasse celui traité (transféré au liquide) d'environ 600 fois, dans le second cas, de 200 fois.

Il est à noter que le gaz liquéfié est le plus souvent obtenu par traitement du gaz naturel « classique », qui est représenté majoritairement par du méthane. Les carburants comprimés sont également fabriqués à partir de nombreux autres gaz naturels tels que le propane ou le butane.

Après avoir déterminé la différence entre le gaz liquéfié et le gaz comprimé, nous refléterons les conclusions dans le tableau.

Table

Gaz liquéfié	gaz compressé
Qu'est-ce qu'ils ont en commun?
Pour obtenir les deux types de carburant, la même matière première est utilisée - le gaz naturel (le méthane est le plus souvent utilisé pour produire du gaz liquéfié, le propane, le butane et d'autres gaz sont également utilisés pour produire du gaz comprimé)
Quelle est la différence entre eux?
Obtenu en abaissant la température du carburant d'origine - gaz naturel	Il est obtenu en augmentant la pression dans le réservoir dans lequel est placée la source de gaz naturel.
Nécessite l'utilisation de cryo-réservoirs de haute technologie pour le stockage et le déplacement	Pour le stockage et le déplacement, il faut utiliser des conteneurs relativement moins scellés technologiquement
Le volume du carburant d'origine est environ 600 fois supérieur à celui converti en gaz liquéfié	Le volume du carburant d'origine est environ 200 fois supérieur à celui converti en gaz comprimé
Il est généralement utilisé aux mêmes fins que le gaz naturel ordinaire - pour le chauffage des locaux, assurer le fonctionnement des équipements industriels, des centrales électriques	Il est généralement utilisé comme carburant pour les véhicules

L'une des nombreuses raisons de la lenteur de la gazéification des transports est que la gamme de carburants moteurs à gaz est assez étendue :

• gaz de pétrole liquéfié (GPL);
• gaz naturel comprimé (comprimé) (GNC);
• gaz naturel liquéfié (GNL).

Les principaux avantages du carburant à essence sont son prix, son prix et encore son prix. Jusqu'à présent, ces avantages l'emportent sur les inconvénients nombreux et polyvalents.

Gaz de pétrole liquéfié (GPL)

Ce gaz est un mélange de propane C3H8 et de butane C4H10, extrait de gaz de pétrole associés, de fractions de condensats de gaz naturel, de gaz de pétrole et de procédés de stabilisation de condensats, de gaz de raffinerie issus d'usines de raffinage de pétrole. En plus du propane et du butane, le gaz pétrolier contient, en masse, environ 6% d'autres hydrocarbures - éthane, éthylène, propylène, butylène et leurs isomères, c'est-à-dire que la composition du GPL est hétérogène et instable. Pour contrôler les fuites, des substances malodorantes - les mercaptans - sont introduites dans la composition du GPL. Les mercaptans sont faciles à identifier avec votre nez lorsqu'une bouteille de gaz GAZelle vous croise dans la rue.

Le principal avantage du propane et du butane réside dans la température critique élevée. La température critique est la température à laquelle la densité du liquide et sa vapeur saturée deviennent égales et l'interface entre elles disparaît.

Le propane a une température critique de 96,8 °C, le butane a une température critique de 152,0 °C, ce qui facilite la liquéfaction de ces gaz et leur stockage à l'état liquide à une pression relativement basse pouvant atteindre 1,6 MPa. Cela signifie également que le réservoir de stockage de GPL sera relativement léger et que le gaz peut être stocké à l'état liquéfié pendant une durée arbitrairement longue, à condition que le réservoir soit complètement scellé. Cependant, la bouteille de GPL est un récipient sous pression et ne peut être moulée sous aucune forme, comme un réservoir de gaz, par exemple. Cette circonstance pose des problèmes de placement de la bouteille de gaz sur la machine.

Pour le ravitaillement des véhicules, deux marques CIS sont utilisées : été et hiver. La marque d'été, ou propane-butane automobile (PBA), contient 50 ± 10 % de propane en poids. L'hiver, ou propane automobile (PA), contient 85 ± 10 % de propane en poids. Ainsi, en ajustant la teneur en propane léger, le fonctionnement toute l'année des véhicules GPL est assuré.

L'utilisation du GPL est limitée aux moteurs à essence, c'est-à-dire aux moteurs à faible taux de compression et à allumage commandé. Il s'agit des voitures particulières, des camions légers et moyens et des centrales électriques. La consommation de GPL est de 10 à 15 % supérieure à celle de l'essence en raison d'un pouvoir calorifique volumétrique plus faible : 1 litre d'essence équivaut à 1,1 à 1,15 m 3 de GPL, et en conditions réelles en raison d'une baisse de puissance du moteur - 1,15 à 1,3 m 3 CEI. À basse température, le moteur est démarré à l'essence; après s'être réchauffé, le conducteur peut passer à l'essence directement depuis la cabine. Vous pouvez passer d'un type de carburant à un autre lors de vos déplacements.

Le propane-butane est 1,5 à 2 fois plus lourd que l'air et, en cas de fuite, s'accumule près du sol, créant une atmosphère explosive et malsaine. Par conséquent, les voitures à ballons à gaz sont stockées dans des parkings ouverts et les zones de réparation sont équipées d'une bonne ventilation. L'inhalation prolongée de propane-butane est non seulement désagréable à cause des mercaptans, mais entraîne également se sentir pas bien jusqu'à l'empoisonnement.

Le GPL a un indice d'octane d'environ 105 et aucune détonation n'est censée se produire dans n'importe quel mode de fonctionnement du moteur. Cette déclaration ne doit pas servir de motif de complaisance ; avec une certaine curiosité de l'esprit, la détonation peut être obtenue.

Compte tenu du coût d'équipement en équipement à gaz, de son poids et d'une réserve de marche plus faible dans une station-service, le passage d'une voiture au GPL reste rentable en raison du prix. Les voitures particulières et les camions légers ont été et restent le moteur de l'avancée de la CEI auprès des masses. Les gaz de pétrole liquéfiés sont produits par les mêmes entreprises en tant que sous-produit de la production de carburants liquides, ce qui affecte le nombre de stations-service - les entreprises sont intéressées à commercialiser leur propre produit.

Quant aux moteurs diesel, le propane-butane n'a ici aucune perspective en raison de l'instabilité de la combustion à taux de compression élevé. C'est la principale raison pour laquelle le GPL n'a pas pris racine sur les diesels. Mais le potentiel de la CEI n'a pas encore été pleinement révélé.

Informations générales sur le méthane

Les gaz naturels sont compris comme du méthane CH4 - l'hydrocarbure le plus simple sans couleur ni odeur. Le méthane est le troisième gaz le plus abondant dans l'univers après l'hydrogène et l'hélium. Sur l'origine des gisements de gaz naturel en la croûte terrestre Non avis définitif, ainsi que l'origine du pétrole.

Le gaz naturel contient de 70 à 98% de méthane, le reste est constitué d'hydrocarbures plus lourds : éthane, propane et butane, ainsi que d'hydrocarbures non : eau, hydrogène sulfuré, gaz carbonique, azote, hélium et autres gaz inertes. Avant d'être fourni au système de transport de gaz (GTS), le gaz naturel doit être nettoyé et séché, en se débarrassant de l'eau, du sulfure d'hydrogène, des hydrocarbures lourds et d'autres impuretés doivent être séparés. Dans le pipeline, la vapeur d'eau peut se condenser ou former des composés cristallins avec le gaz - les hydrates - et s'accumuler dans les coudes du pipeline, ce qui rend difficile le déplacement du gaz. Le sulfure d'hydrogène provoque une corrosion sévère des équipements à gaz. Selon la composition du gaz naturel, diverses technologies de séchage et de séparation des gaz sont utilisées. Ainsi, il reste du méthane pur avec des impuretés mineures. Grâce au GTS, le méthane est fourni aux consommateurs. Si votre maison est raccordée à un système de distribution de gaz, alors c'est du méthane qui brûle dans votre cuisine dans le brûleur. Le même méthane, après compression ou liquéfaction, est utilisé pour remplir les équipements des ballons à gaz.

Le méthane est un gaz inodore, à l'arôme caractéristique ("Si vous sentez du gaz, appelez le 09") il est donné par des mercaptans, qui sont injectés dans le gaz avant injection dans le GTS (16 g pour 1000 m 3 ). Cette méthode a été inventée pour détecter les fuites du GTS, qui s'étend sur des milliers de kilomètres. En cas de fuite, le parfum de mercaptan attire les corbeaux, qui sont faciles à repérer lorsque les hélicoptères volent autour du pipeline.

Le méthane est 1,6 fois plus léger que l'air et se volatilise immédiatement en cas de fuite. Le méthane est explosif à des concentrations dans l'air de 4,4 à 17 %. La concentration la plus explosive est de 9,5 %. Il est facile de déterminer la présence de méthane dans l'air par les arômes mercaptans. Dans les lieux de formation naturelle de méthane, où il est impossible de le déterminer par l'odeur, par exemple dans les mines, des analyseurs de gaz sont utilisés. Les premiers analyseurs de gaz de mine étaient des canaris. L'équipement GPL est stocké dans des parkings ouverts et les zones de réparation fermées sont équipées d'une ventilation forcée. Sur le gaz principal, sans aucune préparation, fonctionnent des centrales électriques de différentes capacités connectées directement au tuyau.

Gaz naturel comprimé (GNC)

La température critique du méthane est de -82,3 ° C et sa liquéfaction est très coûteuse. Par conséquent, le méthane en tant que carburant à moteur à gaz est principalement utilisé sous forme comprimée (comprimée), tandis que le gaz est réduit en volume de 200 à 250 fois. Un gazoduc est amené à la station de compression de remplissage de gaz automobile (GNV) et le gaz est comprimé sur place. Ils compriment, ou plutôt pressurisent le gaz principal avec un compresseur jusqu'à 20 MPa et le sèchent. À la station, le GNC est stocké dans un petit récipient sous pression à partir duquel le gaz est pompé dans les cylindres du véhicule. En ce qui concerne le transport de GNC fini, des transporteurs de gaz spéciaux sont utilisés pour cela, qui sont une batterie de bouteilles, de petit volume par rapport à un réservoir de gaz liquéfiés, c'est-à-dire que le transport de GNC fini est une tâche coûteuse et spécifique. L'alimentation en gaz principal de la station-service est nécessaire, ce qui complique quelque peu l'expansion du réseau de stations-service en gaz. Aujourd'hui, dans 58 régions de la Fédération de Russie, il existe 246 stations de remplissage de GNC (stations de remplissage de GNC) qui remplissent les véhicules au GNC. Le leader incontesté du marché national du GNV est Gazprom, qui possède 210 stations-service GNV. Depuis plus de 10 ans, Gazprom fait la promotion du carburant au gaz naturel en Russie - les stations-service GNC sont disponibles dans 70% des régions, et pas dans toutes, 246 stations-service GNC représentent 1% de toutes les stations-service de la Fédération de Russie, et le leader incontesté a mis en service 2,1 stations-service GNC par an.

La haute pression du GNC nécessite des cylindres très solides, à parois épaisses et lourds. Mais ce n'est pas tout. Le GNC peut parcourir 3,5 fois moins de distance que le GPL avec des volumes égaux de bouteilles de gaz. Soit être alourdi de bouteilles, soit être fréquemment ravitaillé en carburant - c'est le principal inconvénient du GNC, qui détermine la portée de son application: près de la station-service, ainsi que les types de moteurs qui y fonctionnent.

Du fait qu'un espace important est nécessaire pour accueillir les bouteilles de GNC, ce type de carburant est intéressant pour les véhicules de moyenne et grande capacité et les équipements de tracteur. Le plus d'intérêt aujourd'hui, ils présentent des moteurs à double carburant - gaz-diesels fonctionnant au diesel et au GNC, précisément à cause de la maigre infrastructure du GNC, de sorte qu'il y a quelque chose à faire pour se rendre à la station-service. Sous le deuxième type de carburant, le moteur diesel est converti relativement simplement et rapidement, l'injection de carburant diesel dans la chambre de combustion sert à enflammer le mélange combustible. Les fabricants d'équipements à gaz ont atteint un ratio de consommation de carburant diesel et de méthane de 20:80 sur les tracteurs de grande ligne équipés d'un système d'alimentation à rampe commune et de 30:70 sur les équipements de tracteur équipés de pompes à carburant haute pression. Convertir une voiture au GNC coûte 3 à 4 fois plus cher qu'une opération similaire au GPL, cependant, les coûts sont amortis en environ un an en raison de la différence de prix de l'essence et du diesel.

L'ingénierie mécanique propose également des moteurs GNC monocarburant avec un taux de compression réduit et un allumage par étincelle. Vous devez comprendre que ces voitures sont littéralement enchaînées à la station-service.

Le GNC est un excellent carburant pour les moteurs diesel. Le méthane ne forme pas de dépôts dans le système de carburant, ne lave pas le film d'huile des parois du cylindre, réduisant ainsi la friction et l'usure du moteur. Le méthane brûle complètement sans former de particules solides ni de cendres, ce qui provoque une usure accrue du groupe cylindre-piston. Ainsi, l'utilisation du gaz naturel comme carburant moteur permet d'augmenter la durée de vie du moteur de 1,5 à 2 fois. Le méthane est respectueux de l'environnement : il donne un échappement très propre. Et surtout, le GNC coûte trois fois moins cher que l'essence et le diesel, alors qu'en fait il devrait coûter encore moins cher.

Gaz naturel liquéfié (GNL)

Lorsqu'il est liquéfié, le volume du méthane est réduit de 600 fois - c'est le principal avantage de la liquéfaction, qui détermine le champ d'application de son application: bus, tracteurs principaux, camions à benne minière, c'est-à-dire où les réservoirs de carburant doivent occuper un minimum d'espace , et accueillir au maximum. Le même volume contient trois fois plus de GNL que de GNC.

La liquéfaction a lieu à une température de -161,5 °C. Le processus est énergivore et nécessite un équipement cryogénique. Le méthane liquéfié est stocké à une température à l'intérieur d'une cuve calorifugée de -160 à -196 °C. Une isolation thermique de très haute qualité est requise. Et tout comme avec le GNC, les moteurs diesel sont convertis en moteurs à double carburant. L'équipement GNL automobile se distingue par une bouteille thermos et un évaporateur, le reste des composants étant le même.

Le méthane liquéfié est encore moins courant que le méthane compressé. Certains dépôts de bus ont construit des stations-service. Ces expériences sont encore de nature plus expérimentale.

Conclusion

Quand on parle de carburant essence et de sa lenteur de distribution, on se demande toujours ce qui vient en premier : une flotte de véhicules à essence ou un réseau de stations-service. Il est absolument clair que le réseau de remplissage est primaire. D'où la question séculaire : à qui la faute ? Propriétaires de stations-service. Les propriétaires ne s'intéressent pas à ce qui intéresse le pays, car ils n'y voient aucun profit. Les patrons continueront de saboter la gazéification des transports.

Que faire? Le seul moyen efficace de lutter contre les monopoles naturels et de stimuler l'économie dans son ensemble reste la nationalisation, en premier lieu, de PJSC Gazprom, de l'ensemble de ses filiales et tous les réseaux de distribution de gaz. Il ne convient pas aux entreprises qui résolvent des problèmes économiques et sociaux à l'échelle de la Fédération de Russie, des entités constitutives et des parties des entités constitutives de la Fédération, de servir à satisfaire les ambitions d'un cercle restreint personnes. La réglementation des tarifs dans ce sens n'est qu'un palliatif.

Le gaz naturel, dont la majeure partie est du méthane (92-98%), est de loin le carburant alternatif le plus prometteur pour les voitures. Le gaz naturel peut être utilisé comme combustible à la fois sous forme comprimée (comprimée) et liquéfiée.

Méthane- le plus simple hydrocarbure, gaz incolore (dans des conditions normales) inodore, formule chimique—CH4. Légèrement soluble dans l'eau, plus léger que l'air. Lorsqu'ils sont utilisés dans la vie quotidienne, l'industrie, des odorants (généralement des thiols) avec une "odeur de gaz" spécifique sont généralement ajoutés au méthane. Le méthane est non toxique et inoffensif pour la santé humaine.

Extraction et transport

Le gaz est situé dans les entrailles de la Terre à une profondeur d'un à plusieurs kilomètres. Avant le début de la production de gaz, il est nécessaire d'effectuer des travaux d'exploration géologique, ce qui permet d'établir la localisation des gisements. Le gaz est produit à partir de puits spécialement forés à cet effet de l'une des manières possibles. Le plus souvent, le gaz est transporté par des gazoducs. La longueur totale des gazoducs de distribution de gaz en Russie est de plus de 632 000 kilomètres - cette distance est près de 20 fois la circonférence de la Terre. La longueur des principaux gazoducs en Russie est de 162 000 kilomètres.

Utilisation du gaz naturel

Le champ d'application du gaz naturel est assez large : il est utilisé pour le chauffage des locaux, la cuisine, le chauffage de l'eau, la production de peintures, de colle, d'acide acétique et d'engrais. En outre, le gaz naturel sous forme comprimée ou liquéfiée peut être utilisé comme carburant dans les véhicules, les machines spéciales et agricoles, le transport ferroviaire et maritime.

Gaz naturel - carburant moteur respectueux de l'environnement

90% de la pollution de l'air provient des véhicules.

Le transfert du transport vers un carburant respectueux de l'environnement - le gaz naturel - permet de réduire les émissions de suie, d'hydrocarbures aromatiques hautement toxiques, de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures insaturés et d'oxydes d'azote dans l'atmosphère.

Lors de la combustion de 1000 litres de carburant à base de pétrole liquide, 180 à 300 kg de monoxyde de carbone, 20 à 40 kg d'hydrocarbures, 25 à 45 kg d'oxydes d'azote sont émis dans l'air avec les gaz d'échappement. Lorsque le gaz naturel est utilisé à la place du pétrole, le rejet de substances toxiques dans environnement diminue environ 2 à 3 fois pour le monoxyde de carbone, pour les oxydes d'azote - 2 fois, pour les hydrocarbures - 3 fois, pour la fumée - 9 fois, et la formation de suie caractéristique des moteurs diesel est absente.

Gaz naturel - carburant moteur économique

Le gaz naturel est le carburant le plus économique. Son traitement nécessite des coûts minimes. En fait, tout ce qu'il faut faire avec du gaz avant de faire le plein d'une voiture, c'est de le comprimer dans un compresseur. Aujourd'hui, le prix de détail moyen d'un mètre cube de méthane (qui, en termes de propriétés énergétiques, équivaut à 1 litre d'essence) est de 13 roubles. C'est 2 à 3 fois moins cher que l'essence ou le diesel.

Le gaz naturel est un carburant sûr

Les limites d'inflammabilité en concentration* et en température** du gaz naturel sont nettement supérieures à celles de l'essence et du carburant diesel. Le méthane est deux fois plus léger que l'air et se dissout rapidement dans l'atmosphère lorsqu'il est libéré.

Selon la «Classification des substances combustibles en fonction du degré de sensibilité» du ministère des Situations d'urgence de Russie, le gaz naturel comprimé est classé comme le plus sûr, quatrième classe, et le propane-butane - à la seconde.

* La formation d'une concentration explosive se produit lorsque la teneur en vapeur de gaz dans l'air est de 5% à 15%. Dans un espace ouvert, la formation d'un mélange explosif ne se produit pas.
** La limite inférieure d'auto-inflammation du méthane est de 650°C.

Gaz naturel - carburant moteur technologiquement avancé

Le gaz naturel ne forme pas de dépôts dans le système de carburant, n'élimine pas le film d'huile des parois du cylindre, réduisant ainsi la friction et réduisant
usure du moteur.

La combustion du gaz naturel ne produit pas de particules solides et de cendres, qui provoquent une usure accrue des cylindres et des pistons du moteur

Ainsi, l'utilisation du gaz naturel comme carburant moteur permet d'augmenter la durée de vie du moteur de 1,5 à 2 fois.

Le tableau ci-dessous résume quelques faits concernant le GNC et le GNL :

GAZ HYDROCARBURE LIQUÉFIÉ

Le gaz d'hydrocarbure liquéfié à la pression atmosphérique et à une température supérieure à zéro est à l'état gazeux. Avec une augmentation de pression relativement faible - pas plus de 1,6 MPa - il se transforme en un liquide qui s'évapore. Le GPL est constitué principalement d'un mélange de deux gaz : le propane (environ 80 %) et le butane (environ 20 %). De plus, il contient de petites quantités de gaz tels que l'éthane, le pentane, le propylène, le butylène et l'éthylène. La chaleur de combustion d'une unité de masse de gaz liquéfié est élevée - 46 MJ / kg. A une densité d'environ 0,524 g/cm (à 20°C), le pouvoir calorifique volumétrique du gaz liquéfié dépasse 24 000 MJ/m. Cédant à l'essence au regard de cet indicateur, le gaz liquéfié en tant que carburant en est un substitut à part entière. La masse relativement faible des bouteilles en acier à paroi mince, conçues pour des pressions de fonctionnement allant jusqu'à 1,6 MPa, vous permet de stocker une quantité suffisante de gaz sur le véhicule sans réduire sa charge utile. Ainsi, les véhicules fonctionnant au gaz liquéfié ont la même autonomie que ceux à essence. Le carburant gazeux se mélange mieux à l'air et brûle donc plus complètement dans les cylindres. Pour cette raison, les gaz d'échappement des voitures fonctionnant aux carburants gazeux sont moins toxiques que ceux des voitures fonctionnant à l'essence. La haute résistance au cliquetis du gaz liquéfié (indice d'octane recherche supérieur à 110) permet d'augmenter le taux de compression des moteurs à essence convertis pour fonctionner au gaz liquéfié.

Les principaux indicateurs caractérisant la qualité du gaz liquéfié en tant que carburant pour les voitures sont la composition des composants, la pression de vapeur saturante, l'absence de résidu liquide (ne s'évaporant pas) et la teneur en impuretés nocives.

Composition des composants du gaz- l'indicateur de gaz liquéfié, fourni par tous les temps par les stations-service pour voitures à ballons à gaz, devrait évoluer dans des limites limitées. Le gaz liquéfié contient (en masse) pas moins de 80 ± 5 % de propane, pas plus de 20 ± 5 % de butane et pas plus de 6 % d'autres gaz (propylène, butylène, éthylène). La violation du rapport entre le propane et le butane modifie la chaleur de combustion du gaz et la composition du mélange combustible. En conséquence, le processus de combustion du mélange dans les cylindres du moteur s'aggrave et la toxicité des gaz d'échappement augmente.

Pression de vapeur saturée affecte la fiabilité de l'alimentation en gaz des cylindres du moteur pendant la saison froide. A une température de moins 30°C, elle ne doit pas être inférieure à 0,7 MPa. Avec une nouvelle diminution de la pression, l'alimentation ininterrompue en gaz de la bouteille sera interrompue. La pression de vapeur ne doit pas non plus dépasser 1,6 MPa à 45 ° C, car les bouteilles utilisées sur les véhicules à bouteilles de gaz sont conçues pour cette pression de service maximale.

Teneur en soufre, alcali et eau libre. Avec une teneur en soufre accrue, il se dépose dans les équipements de carburant, rétrécissant les sections d'écoulement des pipelines et agissant de manière destructrice sur les pièces en caoutchouc. En brûlant dans les cylindres du moteur, le soufre augmente la toxicité des gaz d'échappement. Sa teneur ne doit pas dépasser 0,015 % en poids. Les alcalis et l'eau libre doivent être absents.

résidu liquide. Ce résidu ne doit pas être présent à 40°C.

GAZ COMPRESSÉ

Le gaz comprimé, contrairement au gaz liquéfié, conserve son état gazeux à température normale et à toute augmentation de pression. Il ne se transforme en liquide qu'après refroidissement profond (en dessous de moins 162°C). Comme carburant pour les voitures, on utilise du gaz naturel comprimé à 20 MPa, qui est extrait des puits des gisements de gaz. Son composant principal est le méthane. Le gaz comprimé a une chaleur de combustion par unité de masse très élevée - 49,8 MJ / kg, mais en raison de la densité extrêmement faible (0,0007 g / cm  à 0 ° C et à la pression atmosphérique), la chaleur volumétrique de combustion du comprimé même jusqu'à 20 MPa de gaz naturel ne dépasse pas 7000 MJ/kg, soit plus de 3 fois moins que celui du liquéfié. La faible valeur de la chaleur volumétrique de combustion rend impossible le stockage d'une quantité suffisante de gaz sur le véhicule même à haute pression. En conséquence, l'autonomie des véhicules GNV est deux fois moins importante que celle des véhicules essence ou GPL. Selon la méthode de recherche, l'indice d'octane du méthane est d'environ 110. En raison de ses énormes réserves et de son faible coût, l'utilisation de gaz naturel comprimé au lieu de l'essence est recommandée, en particulier pour le transport intra-urbain et suburbain.

Performances du gaz comprimé: composition des composants du gaz comprimé et teneur en substances qui nuisent au fonctionnement de l'équipement de ballon à gaz et accélèrent l'usure du moteur.

Composition des composants du gaz. Le gaz comprimé destiné à être utilisé par tous les temps dans les véhicules doit contenir (en volume) au moins 90 % de méthane, pas plus de 4 % d'éthane, une petite quantité (jusqu'à 2,5 %) d'autres gaz d'hydrocarbures combustibles, du monoxyde de carbone - jusqu'à 1 %, oxygène - jusqu'à 1%, azote - pas plus de 5%.