Метан как газ и моторное топливо для автомобилей

Метан (компримированный природный газ, КПГ, сompressed natural gas, CNG) – горючий газ, который является основным компонентом природного газа. Газ метан практически не оставляет вредных продуктов сгорания.
Метан используется для газообеспечения населенных пунктов, но нас интересует его другое назначение, а именно – в качестве моторного топлива для автомобилей.

К сожалению плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20-25 МПа (200-250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Заправки метана в России пока еще не совсем хорошо развиты, но развиваются довольно быстрыми темпами. Сеть АГНКС состоит уже более чем из 300 метановых заправок. Так что установка газа метана на автомобили сейчас не происходит массово из-за 3х факторов:
1) Сеть метановых заправок еще недостаточно развита.
2) Газовое оборудование для метана довольно-таки дорогое, в основном из-за баллонов, которые должны выдерживать давление 200 атмосфер.
3) Метановые баллоны несколько уменьшают грузоподъемность автомобиля, поэтому метановое ГБО чаще устанавливается на грузовые автомобили, такие как ЗИЛ, ГАЗон, ГАЗель.

Источники получения метана
Основной компонент природных (77-99 %), попутных нефтяных (31-90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана – болотный, или рудничный газ). Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля.

Химические свойства метана
Метан горит бесцветным пламенем. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Газ метан вступает с галогенами в реакции замещения (например, CH4 + ЗС12 = СНС13+ ЗНС1).

Соединения включения
Метан образут соединения включения – газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана
Сырьё для получения многих ценных продуктов химической промышленности – формальдегида, ацетилена, сероуглерода, хлороформа, синильной кислоты, сажи. Для получения водяного газа (CH4 + Н2О = СО + ЗН2), Метан применяется как моторное топливо.

Показатели	Значение
Температура кипения метана	-164,5°С
Температура плавления метана	-182,5°С
Плотность метана по отношению к воздуху	0,554 (20°С)
Теплота сгорания	50,08 МДж/кг (11954 ккал/кг)
Цвет метана	отсутствует
Запах метана	отсутствует
Содержание в природных газах	77-99%
Содержание в попутных нефтяных газах	31-90%
Содержание в рудничных газах	34-40%
Образование при термической переработке нефти и нефтепродуктов	10-57%
Образование при коксовании и гидрировании каменного угля	24-34%
Температура воспламенения метана	650-750°С
Скорость взрывного горения метана	500-700 м/сек
Давление газа при взрыве в замкнутом объёме	1 Мн/м²

Определение количества СПГ (м3) в одном баллоне объемом 50 л
Давление газа в баллоне, кгс/см2	Температура окружающей среды, °C
Давление газа в баллоне, кгс/см2	– 30	– 20	– 10	0	+ 10	+ 20	+ 30	+ 40
10	0,55	0,55	0,54	0,53	0,53	0,53	0,52	0,52
20	1,15	1,12	1,16	1,10	1,09	1,07	1,06	1,04
30	1,79	1,70	1,70	1,69	1,65	1,63	1,61	1,57
40	2.41	2,33	2,30	2,27	2,22	2,17	2,15	2,13
50	3,2	3,05	2,98	2,94	2,84	2,81	2,75	2,72
60	4,05	3,76	3,66	3,57	3,53	3,45	3,41	3,27
70	5,00	4,61	4,43	4,32	4,17	4,07	4,02	3,89
80	6,45	5,71	5,33	5,20	4,88	4,76	4,65	4,55
90	7,63	6,72	6,25	5,92	5,63	5,49	5,29	5,17
100	8,77	7,69	7,24	6,76	6,49	6,25	5,95	5,81
110	9,82	8,59	7,97	7,53	7,24	6,96	6,63	6,47
120	10,91	9,38	8,95	8,45	8,00	7,79	7,32	7,14
130	12,04	10,16	9,85	9,29	8,78	8,33	8,02	7,83
140	12,8	11,11	10,77	10,14	9,59	9,09	8,75	8,54
150	13,16	11,90	11,36	10,87	10,27	9,74	9,38	9,15
160	13,79	12,50	12,12	11,43	11,11	10,39	10,13	9,76
170	13,93	13,28	12,69	11,81	11,49	10,90	10,63	10,37
180	14.29	13,64	13,24	12,50	12,00	11,54	11,25	10,98
190	14,62	14,18	13,57	12,84	12,50	12,03	11,59	11,18
200	14,93	14,29	13,81	12,99	12,66	12,50	12,19	11,63