Запалими газове: имена, свойства и приложения

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Горимите газове са вещества с ниска калоричност. Това е основният компонент на газообразното гориво, което се използва за снабдяване на градовете с газ, в промишлеността и други области на живота. Физико-химичните характеристики на такива газове зависят от наличието на негорими компоненти и вредни примеси в техния състав.

Видове и произход на горими газове

Горимите газове съдържат метан, пропан, бутан, етан, водород и въглероден оксид, понякога с примеси на хексан и пентан. Получават се по два начина – от естествени находища и изкуствено. Газове от естествен произход - гориво, резултат от естествен биохимичен процес на разлагане на органична материя. Повечето от находищата са разположени на дълбочина под 1,5 km и се състоят основно от метан с малки примеси на пропан, бутан и етан. С увеличаване на дълбочината на поява се увеличава процентът на примесите. Произвежда се от естествени находища или като свързани газове от нефтени находища.

Най-често находищата на природен газ са концентрирани в седиментни скали (пясъчници, камъчета). Покривните и подлежащите слоеве са плътни глинести скали. Подметките са основно масло и вода. Изкуствен - горимгазове, получени в резултат на термична обработка на различни видове твърди горива (кокс и др.) и производни продукти от нефтопреработката.

Основният компонент на природните газове, произведени в сухи полета, е метанът с малки количества пропан, бутан и етан. Природният газ се характеризира с постоянен състав и принадлежи към категорията на сухия газ. Съставът на газа, получен при преработката на нефт и от смесените газово-нафтови находища, не е постоянен и зависи от стойността на газовия фактор, естеството на нефта и условията за разделяне на нефтени и газови смеси. Той включва значително количество пропан, бутан, етан, както и други леки и тежки въглеводороди, съдържащи се в петрола, до керосин и бензинови фракции.

Извличането на горими природни газове е извличането им от червата, събирането, отстраняването на излишната влага и подготовката за транспортиране до потребителя. Особеността на производството на газ е, че на всички етапи от резервоара до крайния потребител, целият процес е запечатан.

Горими газове и техните свойства

Отоплителна мощност е максималната температура, освободена по време на пълното изгаряне на сух газ в теоретично необходимото количество въздух. В този случай отделената топлина се изразходва за нагряване на продуктите от горенето. За метан този параметър в °С е 2043, бутан - 2118, пропан - 2110.

Температура на запалване - най-ниската температура, при която протича процес на спонтанен запалване без излагане на външен източник, искра или пламък, поради топлината, отделена от частиците на газа. ТоваТози параметър е особено важен за определяне на допустимата температура на повърхността на устройства, използвани в опасни зони, която не трябва да надвишава температурата на запалване. На такова оборудване е присвоен температурен клас.

Точка на възпламеняване е най-ниската температура, при която се отделя достатъчно пара (на повърхността на течност), за да се възпламени от най-малкия пламък. Това свойство не трябва да се обобщава до точката на възпламеняване, тъй като тези параметри могат да варират значително.

Плътност на газ/пара. Определя се в сравнение с въздуха, чиято плътност е равна на 1. Плътността на газа 1 - пада. Например за метан този индикатор е 0,55.

Опасност от запалим газ

Горимите газове представляват опасност в три от техните свойства:

1. Запалимост. Съществува риск от пожар поради неконтролирано запалване на газ;
2. Токсичност. Риск от отравяне с газ или продукти на горенето (въглероден оксид);
3. Задушаване поради липса на кислород, който може да бъде заменен с друг газ.

Изгарянето е химическа реакция, която включва кислород. В този случай енергията се отделя под формата на топлина, пламък. Запалимото вещество е газ. Процесът на изгаряне на газ е възможен при наличието на три фактора:

• Източник на запалване.
• Запалими газове.
• Кислород.

Целта на противопожарната защита е да премахне поне един от факторите.

Метан

Това е безцветен, без мирис, лек, запалим газ. Нетоксични. Метанът съставлява 98% от всички природни газове. Смята се за основния, който определя свойствата на природния газ. Състои се от 75% въглерод и 25% водород. Масов куб. метра - 0, 717 кг. Втечнява се при температура 111 К, като обемът му намалява с 600 пъти. Ниска реактивност.

Пропан

Газът пропан е запалим газ, без цвят и мирис. Той е по-реактивен от метана. Съдържанието в природния газ е 0,1-11% от масата. До 20% в свързаните газове от смесени газови и нефтени находища, до 80% в продуктите от преработката на твърди горива (кафяви и черни въглища, каменовъглен катран). Газът пропан се използва в различни реакции за производство на етилен, пропилен, нисши олефини, нисши алкохоли, ацетон, мравчена и пропионова киселина, нитропарафини.

Бутан

Запалим газ без цвят, със специфична миризма. Бутанът е лесно компресим и летлив. Съдържа се в нефтен газ до 12% обемни. Те ще бъдат получени и в резултат на крекинг на петролни фракции и в лаборатория чрез реакцията на Вурц. Точка на замръзване -138 oC. Както всички въглеводородни газове, той е запалим. Вреден за нервната система, при вдишване причинява дисфункция на дихателния апарат. Бутанът (газ) има наркотични свойства.

Итън

Етанът е безцветен газ без мирис. представител на въглеводородите. Дехидрогенирането при 550-650⁰ С води до етилен, над 800^{0 С води до ацетилен. Съдържа се в природните и свързаните газове до 10%. Отличава се с нискотемпературна дестилация. При крекинг на маслото се отделят значителни обеми етан. В лабораторни условия се получава чрез реакцията на Wurtz. Това е основната суровина за производството на винилхлорид и етилен.}

Водород

Прозрачен газ без мирис. Нетоксичен, 14,5 пъти по-лек от въздуха. Водородът прилича на външен вид на въздуха. Той е силно реактивен, има широки граници на запалимост и е силно експлозивен. Включен в почти всички органични съединения. Най-трудният за компресиране газ. Свободният водород е изключително рядък в природата, но е много разпространен под формата на съединения.

Въглероден оксид

Безцветен газ, без мирис и вкус. Тегло 1 куб. м - 1, 25 кг. Намира се във висококалорични газове заедно с метан и други въглеводороди. Увеличаването на дела на въглероден оксид в горимия газ понижава калоричността. Има токсичен ефект върху човешкото тяло.

Използване на горими газове

Горимите газове имат висока калоричност и следователно са високо икономично енергийно гориво. Широко използван за битови нужди, електроцентрали, металургия, стъкло, цимент и хранително-вкусова промишленост, като автомобилно гориво, при производството на строителни материали.

Използването на горими газове като суровини за производството на такива органични съединения като формалдехид, метилов алкохол, оцетна киселина, ацетон, ацеталдехид, се дължи на наличието втехният състав на въглеводороди. Метанът, като основен компонент на горимите природни газове, се използва широко за производството на различни органични продукти. За получаване на амоняк и различни видове алкохоли се използва синтез-газ - продукт от превръщането на метан с кислород или водна пара. При пиролиза и дехидрогениране на метан се получава ацетилен, заедно с водород и сажди. Водородът от своя страна се използва за синтез на амоняк. Запалими газове, предимно етан, се използват за производството на етилен и пропилен, които по-късно се използват като суровини за производството на пластмаси, изкуствени влакна и синтетичен каучук.

Втечненият метан е обещаващ вид гориво за много сектори на националната икономика. Използването на втечнени газове в много случаи осигурява големи икономически ползи, намалявайки материалните разходи за транспортиране и решаване на проблеми с газоснабдяването в определени райони и ви позволява да създавате запаси от суровини за нуждите на химическата индустрия.