Горючі гази - речовини з низьким порогом теплоти згорання. Це основний компонент газоподібного палива, яке використовується для газопостачання міст, в промисловості та інших сферах життєдіяльності. Фізико-хімічні характеристики таких газів залежать від наявності в їх складі негорючих компонентів і шкідливих домішок.
Види і походження горючих газів
Найчастіше поклади природного газу сконцентровані в осадових породах (пісковики, галечники). Покривають і стелить шарами служать щільні глинисті породи. Як підошви в основному виступають нафта і вода. Штучні - горючі гази, одержувані внаслідок термічної переробки різного виду твердого палива (кокс і ін.) І похідні продукти нафтопереробки.
Видобуток горючих природних газів полягає в добуванні його з надр, збір, видалення зайвої вологи і підготовку до транспортування споживачеві. Особливість видобутку газу полягає в тому, що на всіх стадіях від пласта до кінцевого споживача весь процес герметизирован.
Горючі гази і їх властивості
Жаропроізводітельность - максимальна температура, що виділяється при повному згорянні сухої газу в теоретично необхідній кількості повітря. При цьому виділяється тепло витрачається на нагрівання продуктів згоряння. Для метану цей параметр в ° С дорівнює 2043, бутану - 2118, пропану - 2110.
Температура займання - найменша температура, при якій відбувається мимовільний процес займання без впливу зовнішнього джерела, іскри або полум'я, за рахунок теплоти виділяється частинками газу. Цей параметр особливо важливий для визначення допустимої температури поверхні апаратів, які використовуються в небезпечних зонах, яка не повинна перевищувати температуру займання. Для такої апаратури присвоюється температурний клас.
Температура спалаху - найнижча температура, при якій виділяється достатня кількість парів (на поверхні рідини) для займання від найменшого полум'я. Це властивість не варто узагальнювати з температурою займання, оскільки ці параметри можуть відрізнятися в значній мірі.
Щільність газу / пара. Визначається в порівнянні з повітрям, чия щільність дорівнює 1. Щільність газу <1 – растет,> 1 - падає. Наприклад, для метану цей показник дорівнює 0,55.
Небезпека горючих газів
Горючі гази становлять небезпеку трьома своїми властивостями:
- Горючість. Існує ризик виникнення пожежі, пов'язаний з неконтрольованим займанням газу;
- Токсичність. Ризик отруєння газом або продуктами його горіння (чадний газ);
- Удушення внаслідок дефіциту кисню, який може бути заміщений іншим газом.
Процес горіння являє собою хімічну реакцію, в яку входить кисень. При цьому виділяється енергія у вигляді теплоти, полум'я. Запалюючим речовиною виступає газ. Процес горіння газу можливий при наявності трьох факторів:
- Джерело займання.
- Горючі гази.
- Кисень.
Метою протипожежного захисту є виключення як мінімум одного з факторів.
Це безбарвний легкий горючий газ без запаху. Нетоксичний. Метан складає 98% всіх природних газів. Вважається основним, що визначає властивості природного газу. На 75% складається з вуглецю і на 25% з водню. Маса куб. метра - 0,717 кг. Зріджується при температурі 111 К, при цьому його обсяг зменшується в 600 разів. Володіє низькою реакційною здатністю.
Горючий газ без кольору, зі своєрідним запахом. Бутан газ легко стискаємо і летючий. Міститься в нафтовому газі до 12% за обсягом. Також вийдуть в результаті крекінгу нафтових фракцій і лабораторним шляхом з реакції Вюрца. Температура замерзання -138 о С. Як і всі вуглеводневі гази, пожежонебезпечних. Шкідливий для нервової системи, при вдиханні викликає дисфункцію дихального апарату. Бутан (газ) має наркотичними властивостями.
Етан - газ без кольору і запаху. Представник вуглеводнів. Дегидрирование при 550-650 0 С призводить до етилену, понад 800 0 С - до ацетилену. Міститься в природних і попутних газах до 10%. Виділяється низькотемпературної ректифікації. Значні обсяги етану виділяються при крекінгу нафти. У лабораторних умовах отримують по реакції Вюрца. Є основною сировиною для отримання вінілхлориду та етилену.
Прозорий газ без запаху. Нетоксичний, в 14,5 разів легший за повітря. По виду водень не відрізняється від повітря. Володіє високою реакційною здатністю, широкими межами займання, вельми вибухонебезпечний. Входить до складу майже всіх органічних сполук. Найбільш важко стискається газ. Вільний водень в природі зустрічається вкрай рідко, але у вигляді сполук дуже поширений.
Окис вуглецю
Безбарвний газ, без смаку і запаху. Маса 1 куб. м - 1,25 кг. Міститься в висококалорійних газах поряд з метаном та іншими вуглеводнями. Збільшення частки окису вуглецю в нафтовий газ знижує теплоту згоряння. Чинить токсичний вплив на людський організм.
Застосування горючих газів
Горючі гази мають високу теплотою згоряння, а тому є високоекономічним енергетичним паливом. Широко застосовуються для комунально-побутових потреб, на електростанціях, в металургії, скляної, цементної і харчової промисловості, в якості автомобільного палива, при виробництві будівельних матеріалів.
Використання горючих газів в якості сировини для виробництва таких органічних сполук як формальдегід, метиловий спирт, оцтова кислота, ацетон, ацетальдегід, обумовлено наявністю в їх складі вуглеводнів. Метан, як основний компонент горючих природних газів, широко застосовується для виробництва різних органічних продуктів. Для отримання аміаку і різного роду спиртів використовується синтез-газ - продукт конверсії метану киснем або водяною парою. Піролізу і дегідрогенізаціі метану отримують ацетилен, поряд з воднем і сажею. Водень, в свою чергу, використовується для синтезу аміаку. Горючі гази, і в першу чергу етан, застосовують при отриманні етилену і пропилену, які в подальшому використовуються в якості сировини для виробництва пластмас, штучних волокон і синтетичних каучуків.
Перспективним видом палива для багатьох сфер народного господарства є зріджений метан. Використання зріджених газів у багатьох випадках дає більшу економічну вигоду, дозволяючи знизити матеріалозатрати на транспортування і вирішити проблеми газопостачання в окремих районах, дозволяє створювати запаси сировини для потреб хімічної промисловості.
