(Формат 60*90/8 или А4, около 1000 стр., переплёт).

Коллектив авторов под руководством д-ра техн. наук М. М. Пенькова и канд. техн. наук С. Ю. Пирогова.

Введение

     В середине 90-х годов в России произошло на первый взгляд неприметное, но очень важное событие. Впервые потребление природного газа для внутренних нужд превысило потребление нефти. За этим неприметным фактом кроется очень важная тенденция. Впервые в мире природный газ начал использоваться в таких огромных масштабах и потеснил нефть, как основной энергоноситель - двигатель экономики и прогресса, как основу современной цивилизации.
      Убеждать, что природный газ сегодня является замечательным видом топлива, экологически и экономически наиболее удобным энергоносителем и прекрасным технологическим сырьем в большинстве процессов в нефтегазохимии, вряд ли нужно. В то же время доля природного газа в топливно-энергетическом балансе мира весьма скромная - 23%, что не отвечает его преимуществам по сравнению с другими энергоносителями. Соответственно темпы роста газовой промышленности в большинстве стран мира также невысокие. Исключение представляют такие страны, как Россия, Нидерланды, Норвегия и ряд других, в которых уже сегодня природный газ является основным энергоносителем и в которых, можно считать, на смену "эпохе нефти" пришла "эпоха природного газа" или "эпоха метана".
      Мощное внедрение в XX веке на энергетическом рынке нефти и природного газа можно объяснить бурным развитием электроэнергетики, авиационного, автомобильного и морского транспорта, а также химической промышленности, для которых нефть и природный газ оказались технически и экономически наиболее удобными энергоносителями и прекрасным технологическим сырьем.
      Анализ перспектив развития мировой энергетики приводит к выводу, что уголь достиг своего максимума в 30-х годах, нефть достигла своего максимума в 80-х годах и в ближайшие 20-25 лет добыча нефти в мире будет снижаться, а сбалансировать спрос и предложения на мировом рынке можно лишь при двух-трехкратном повышении ее мировых цен.
      Несмотря на то, что добыча угля и нефти продолжается, очевидно, что в перспективе доминирующее положение в энергобалансе стран они уже занимать не будут. Поэтому ближайшая проблема состоит в выборе оптимальной с технической, экономической и экологической точек зрения стратегии использования наиболее дешевых и эффективных источников первичной энергии для производства тепла, электричества и моторного топлива. Основной энергетический источник будущего должен в течение длительного времени обеспечить устойчивый экономический рост, потребности людей в энергетических услугах по объективно приемлемым ценам, надежное функционирование энергоснабжающих систем, гарантирующих энергетическую безопасность и здоровую окружающую среду.
      Указанным требованиям наилучшим образом отвечает природный газ как наиболее универсальный, экологически чистый и наиболее надежный в части ресурсообеспеченности энергоноситель. Экологическая чистота и высокая эффективность использования природного газа позволяют существенно изменить взгляд на его возможную роль в энергобалансе будущего мира и говорить о наступлении эпохи природного газа, которая уже сегодня наступила в России, так как природный газ в топливно-энергетическом балансе уже занимает долю более 50%.
В последнее время наряду с такими распространенным термином как "природный газ" все чаще используются можно услышать такие словосочетания, как "сжиженный природный газ", "компримированный природный газ", "кристаллогидраты" или "гидраты природных газов" и т.д. Сегодня благодаря достижениям геологической науки стали известны и доступны новые так называемые нетрадиционные источники природного газа. По мнению многих специалистов вслед за ресурсами свободного газа в будущем на очереди будет освоение огромных ресурсов природного газа, растворенного в пластовых водах, и твердого газа в виде гидратов, для которых требуется создание соответствующих технологий. Возможно комплексное использование газа, растворенного в воде, одновременно с извлечением ценных компонентов из минеральных рассолов и использование термальной энергии. Все это говорит о том, что природный газ прочно вошел в нашу жизнь и занял в ней одно из важных мест наряду с электричеством, бензином и другими явлениями современной цивилизации, а в будущем он займет место главного первичного энергоносителя. Но повсеместное внедрение природного газа не только в промышленности, но и в быту требует соответствующего бережного и экономного и осторожного обращения с ним.
     Одновременно с экономически обоснованным увеличением добычи газа в перспективе необходимо, во-первых, энерготехнологическое перевооружение газовой промышленности на базе современных энерго- и ресурсосберегающих технологий добычи, транспортировки и переработки природного газа, а, во-вторых, значительное повышение энергоэффективности использования газа в промышленности и в быту. Для этого потребуется технологическое переустройство газового хозяйства с его полной автоматизацией и компьютеризацией промыслов, газопроводов и потребителей природного газа. Природный газ становится одним из эффективных моторных топлив для автомобилей, локомотивов, самолетов и ракет, одновременно снижая интенсивность загрязнения атмосферы на 40-60%. А впереди человечество ждут новые открытия, которые позволят расширить сферы применения природного газа.
      Говоря о природном газе сегодня необходимо отметить еще одну парадоксальную ситуацию, сложившуюся в нашей стране. Несмотря на рост добычи природного газа, увеличение его доли в энергобалансе страны и повсеместное бытовое использование, литературы, посвященной этой тематике в последние годы практически не издавалось. Исключение составляют лишь книга Ю.П. Коротаева и Р.Д. Маргулова "Эпоха метана не миф а реальность", в которой с системных позиций изложены современное состояние и перспективы использования природного газа как основного первичного энергоносителя. С одной стороны это конечно, можно объяснить нестабильной экономической ситуацией в стране, однако внедрение природного газа требует новой идеологии, новых взглядов и отношения к нему, что требует проведения соответствующей информационно-просветительской работы.
      Сегодня существенно возросли потребности в информации, связанной с физико-химическими свойствами природного газа, с особенностями его эффективного использования в энергетике, промышленности и транспорте, экологических аспектах перехода энергетики и транспорта на природный газ. Все это требует объединения усилий инженеров и технических специалистов не только газодобывающих отраслей, но и всех других, где природный газ уже используется, или планируется его использование в перспективе. Эта книга направлена на то, чтобы помочь тем, кто работает с природным газом, а также расширить круг единомышленников, которые считают, что природный газ это будущее не только нашей страны, но и всей современной цивилизации. Данная работа необходима для преодоления психологического барьера в сознании людей, который, естественно, имеет место в силу инерции при смене одного энергетического источника на другой.
     Для решения указанных проблем надо знать свойства и особенности поведения природного газа в условиях производства, при транспортировании и хранении, при использовании в различных технологических процессах и энергетических установках. На основе общих представлений о перспективах внедрения природного газа в различные отрасли народного хозяйства с учетом конкретных задач, стоящих перед специалистами в этих областях, проведены тщательный отбор и систематизация материала для данного справочника.
      В результате анализа многочисленных литературных источников отобраны наиболее необходимые и достоверные данные по всем основным свойствам природного газа, по характеристикам процессов его воспламенения и горения, о фазовом равновесии в системах жидкость - пар, твердое вещество - жидкость и т. д. Как правило, приведены не только экспериментальные и расчетные данные, но и анализ основных закономерностей в изменении показателей соответствующих свойств в зависимости от температуры и давления. Для этой цели широко использовано графическое представление экспериментальных и расчетных данных. Уравнения для расчета показателей теплофизических и других свойств отобраны, с учетом физических представлений о процессе; когда же такой возможности не было, выбирали наиболее удобные для практического использования эмпирические уравнения. Коэффициенты таких уравнений проверены и пересчитаны с учетом Международных единиц СИ. В порядке иллюстрации в некоторых местах приведены примеры расчетов по этим уравнениям.
Важное внимание уделено технико-экономического анализу применения природного газа взамен традиционных энергоносителей, таких как бензин, уголь, мазут, атомная энергия. Авторы считали полезным привести здесь некоторые стоимостные показатели по данным различных источников. Однако эти данные могут служить только как чисто ориентировочные, показывающие тенденции изменения соответствующих показателей.
      Серьезное место в книге отведено вопросам безопасного, экономичного и экологичного использования природного газа.
Поскольку наблюдается тенденция ко все более узкой специализации, материалы по свойствам природного газа условно разделены на несколько целенаправленных глав. Например, справочные данные о вязкости, теплопроводности и диффузии, необходимые для специалистов, занимающихся вопросами тепломассобмена, выделены в отдельные подразделы. Такое распределение материала, по мнению авторов, дает дополнительные удобства читателям при пользовании справочником.
           Над книгой работал коллектив авторов под руководством д-ра техн. наук М. М. Пенькова и канд. техн. наук С. Ю. Пирогова.

Содержание

Предисловие

Введение

1. Природный газ как сырьевая база энергетического комплекса народного хозяйства
1.1. Что такое природный газ
1.2. Краткие исторические сведения об освоении природного газа человеком
1.2. Общие сведения о природном газе
1.3. Запасы и ресурсы органического горючего
1.4. Запасы атомного горючего, перспективы развития атомной энергетики
1.5. Состояние и перспективы развития термоядерной энергетики
1.6. Запасы нетрадиционных источников энергии
1.7. Состояние и перспективы развития водородной технологии
1.8. Современное состояние и перспективы использования природного газа в народном хозяйстве

2. Основные источники природного газа
2.1. Распространение и условия нахождения природного газа
2.1.1. Классификация природного газа по условиям нахождения в природе
2.1.2. Природный газ в космосе
2.1.3. Природный газ в атмосфере Земли
2.1.4. Природный газ в гидросфере Земли
2.1.5. Природный газ в литосфере Земли
2.2. Генетические концепции и виды происхождения природного газа
2.2.1. Генетические классификации природного газа
2.2.2. Микробиологический генезис природного газа
2.2.3. Органо-термокатагенный и органно-термокаталитический генезис природного газа
2.2.4. Органо-радиационнохимический генезис природного газа
2.2.5. Органо-механохимический генезис природного газа
2.2.6. Метаморфический генезис природного газа
2.2.7. Абиогенный мантийный генезис природного газа
2.2.8. Основные концепции генезиса природного газа
2.3. Химический состав природного газа
2.3.1. Классификация природного газа по химическому составу
2.3.2. Химический состав природного газа газовых и газоконденсатных залежей
2.3.3. Химический состав природного газа растворенного в нефти и в пластовых водах
2.3.4. Химический состав природного газа угленосных бассейнов
2.3.5. Химический состав природного газа кристаллических и метаморфических пород
2.3.6. Изотопный состав природного газа
2.4. Современные ресурсы природного газа
2.4.1. Классификация ресурсов природного газа
2.4.2. Традиционные ресурсы природного газа
2.4.3. Нефтегазогеологическое районирование
2.4.4. Месторождения природного газа
2.4.5. Нетрадиционные ресурсы природного газа и перспективы их использования
2.5. Запасы природного газа
2.5.1. Классификация запасов природного газа
2.5.2. Сведения о запасах природных газов
2.6. Краткие сведения о технологиях добычи природного газа
2.7. Подготовка и очистка природного газа

3. Физико-химические свойства природного газа
3.1. Общие сведения о физико-химических свойствах природного газа
3.1.1. Общие сведения о физико-химических свойствах природного газа в нормальных условиях
3.1.2. Общие сведения о физико-химических свойствах сжиженного природного газа
3.1.3. Общие сведения о физико-химических свойствах кристаллогидратов природного газа природного газа
3.2. Термодинамические свойства природного газа
3.2.1. Энергия связей, диссоциация
3.2.2. Теплота испарения и конверсии
3.2.3. Термическое уравнение состояния
3.2.4. Теплоемкость
3.2.5. Энтальпия (теплосодержание), хладоемкость
3.3. Теплофизические свойства природного газа
3.3.1. Плотность, удельный и мольный объемы
3.3.2. Давление насыщенных паров и температуры фазовых переходов
3.3.3. Термические коэффициенты
3.3.4. Поверхностное натяжение
3.4. Акустические свойства природного газа
3.5. Оптические, электрические и магнитные свойства природного газа
3.6. Диффузионные характеристики природного газа
3.6.1. Диффузия в сжиженном природном газе
3.6.2. Диффузия в природном газе
3.7. Вязкость природного газа
3.7.1. Вязкость природного газа
3.7.2. Вязкость сжиженного природного газа
3.8. Теплопроводность природного газа
3.8.1. Теплопроводность природного газа
3.8.2. Теплопроводность сжиженного природного газа
3.8.3. Теплопроводность кристаллогидратов природного газа
3.8.4. Теплопроводность смесей
3.9. Нормы на природный газ

4. Воспламенение, горение и детонация природного газа
4.1. Теплота сгорания природного газа, теплопроизводительность
4.2. Константы химического равновесия
4.3. Состав и температура продуктов сгорания
4.4. Излучательная способность пламени
4.5. Нормальная скорость распространения пламени
4.6. Детонационные характеристики
4.7. Концентрационные пределы распространения пламени
4.8. Условия воспламенения горючих смесей, самовоспламенение природного газа
4.9.

5. Технологические способы и оборудование для получения природного газа в различных агрегатных состояниях
5.1. Принципы, технологии и методы ожижения природного газа
5.2. Технологическое оборудование для ожижения природного газа
5.3. Технологии получения твердого природного газа
5.4. Принципы, технологии и методы получения компримированного природного газа

6. Хранение и транспортировка природного газа в различных агрегатных состояниях
6.1. Общие сведения о методах и способах транспортировки природного газа
6.2. Автомобильный, железнодорожный и водный транспорт
6.3. Трубопроводный транспорт
6.4. Средства и условия транспортирования сжиженного природного газа
6.5. Общие сведения о методах и способах хранения природного газа
6.6. Хранение природного газа в подземных хранилищах
6.7. Средства и условия хранения сжиженного природного газа
6.8. Материалы и способы теплоизоляции криогенных резервуаров и трубопроводов
6.9. Технико-экономическая оценка различных вариантов хранения транспортировки и хранения природного газа

7. Основные направления применения природного газа
7.1. Общая характеристика производства и потребления природного газа
7.2. Применение природного газа в топливно-энергетическом комплексе
7.3. Использование природного газа в черной и цветной металлургии
7.4. Использование природного газа в химической промышленности
7.5. Применение природного газа в технике
7.5.1. Использование природного газа на наземном и морском транспорте
7.5.2. Использование природного газа в авиации
7.5.3. Перспективы использования природного газа в качестве ракетного горючего
7.6. Применение природного газа в сельском хозяйстве, строительстве и коммунально-бытовом секторе.
7.7. Перспективные направления использования природного газа

8. Техника безопасности при производстве, хранении, транспортировании и использовании природного газа
8.1. Общие представления о пожаро- и взрывоопасности природного газа
8.2. Токсические свойства и физиологическое действие природного газа на человека и окружающую среду
8.3. Особенности природного газа, определяющие его специфические пожаро и взрывоопасные свойства
8.4. Опасности, связанные с использованием природного газа
8.5. Опасности, связанные с накоплением статического электричества
8.6. Пожаро- и взрывоопасность при хранении природного газа
8.7. Условия безопасности при заполнении емкостей сжиженным природным газом
8.8. Пожаро- и взрывоопасность при транспортировании природного газа
8.9. Условия безопасности при использовании природного газа в качестве горючего в транспортных средствах
8.10. Условия безопасности при использовании природного газа в быту
8.11. Общая система мер безопасности при добыче и производстве природного газа
8.12. Требования к производственным помещениям
8.13. Технико-экономические аспекты обеспечения техники безопасности

9. Энергетические и техникоэкономические перспективы перехода на природный газ
9.1. Технико-экономические оценки использования природного газа в ТЭК
9.2. Технико-экономические оценки использования комбинированных способов доставки природного газа к потребителю

10. Экологические проблемы, связанные с использованием природного газа
10.1. Токсикологические свойства природного газа
10.2. Основные источники экологической опасности, связанные с использованием природного газа
10.3. Техногенное загрязнение среды, связанное с добычей и применение природного газа
10.4.

11.

Библиографический указатель

Литература

Приложения