Gaze combustibile: denumiri, proprietăți și aplicații

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Gazele combustibile sunt substanțe cu putere calorică scăzută. Aceasta este componenta principală a combustibilului gazos, care este utilizat pentru a furniza orașe cu gaz, în industrie și în alte domenii ale vieții. Caracteristicile fizico-chimice ale unor astfel de gaze depind de prezența componentelor incombustibile și a impurităților nocive în compoziția lor.

Tipurile și originea gazelor combustibile

Gazele combustibile conțin metan, propan, butan, etan, hidrogen și monoxid de carbon, uneori cu impurități de hexan și pentan. Ele sunt obținute în două moduri - din depozite naturale și artificial. Gaze de origine naturală - combustibil, rezultat al unui proces biochimic natural de descompunere a materiei organice. Majoritatea zăcămintelor sunt situate la o adâncime mai mică de 1,5 km și constau în principal din metan cu mici amestecuri de propan, butan și etan. Pe măsură ce crește adâncimea de apariție, crește procentul de impurități. Produs din zăcăminte naturale sau ca gaze asociate zăcămintelor petroliere.

De cele mai multe ori, zăcămintele de gaze naturale sunt concentrate în roci sedimentare (gresii, pietricele). Straturile de acoperire și de dedesubt sunt roci argiloase dense. Tălpile sunt în principal ulei și apă. Artificial - combustibilgaze obținute ca urmare a prelucrării termice a diferitelor tipuri de combustibili solizi (cocs etc.) și a produselor derivate din rafinarea petrolului.

Principalul component al gazelor naturale produse în câmpurile uscate este metanul cu cantități mici de propan, butan și etan. Gazul natural se caracterizează printr-o compoziție constantă și aparține categoriei gazelor uscate. Compoziția gazului obținut în timpul rafinării petrolului și din zăcămintele mixte de gaze și motorină nu este constantă și depinde de valoarea factorului gazos, de natura petrolului și de condițiile de separare a amestecurilor de petrol și gaze. Include o cantitate semnificativă de propan, butan, etan, precum și alte hidrocarburi ușoare și grele conținute în petrol, până la fracțiuni de kerosen și benzină.

Extracția gazelor naturale combustibile înseamnă extragerea acestora din intestine, colectarea, îndepărtarea excesului de umiditate și pregătirea pentru transportul către consumator. Particularitatea producției de gaz este că în toate etapele de la rezervor până la utilizatorul final, întregul proces este sigilat.

Gaze combustibile și proprietățile lor

Capacitatea de încălzire este temperatura maximă eliberată în timpul arderii complete a gazului uscat într-o cantitate de aer necesară teoretic. În acest caz, căldura degajată este cheltuită pentru încălzirea produselor de ardere. Pentru metan, acest parametru în °С este 2043, butan - 2118, propan - 2110.

Temperatura de aprindere - cea mai scăzută temperatură la care are loc un proces de aprindere spontană fără expunerea la o sursă externă, scânteie sau flacără, din cauza căldurii degajate de particulele de gaz. AcestAcest parametru este deosebit de important pentru determinarea temperaturii de suprafață admisă a dispozitivelor utilizate în zone periculoase, care nu trebuie să depășească temperatura de aprindere. O clasă de temperatură este atribuită unui astfel de echipament.

Punctul de aprindere este cea mai scăzută temperatură la care se eliberează suficienti vapori (la suprafața unui lichid) pentru a se aprinde de la cea mai mică flacără. Această proprietate nu trebuie generalizată la punctul de aprindere, deoarece acești parametri pot varia foarte mult.

Densitatea gazului/aburului. Se determină în comparație cu aerul, a cărui densitate este egală cu 1. Densitatea gazului 1 - scade. De exemplu, pentru metan, acest indicator este 0,55.

Pericol de gaz inflamabil

Gazele combustibile reprezintă un pericol în trei dintre proprietățile lor:

1. Inflamabilitate. Există risc de incendiu din cauza aprinderii necontrolate a gazului;
2. Toxicitate. Risc de otrăvire cu gaz sau produse de ardere (monoxid de carbon);
3. Sufocare din cauza lipsei de oxigen, care poate fi înlocuită cu un alt gaz.

Arderea este o reacție chimică care implică oxigen. În acest caz, energia este eliberată sub formă de căldură, flacără. Substanța inflamabilă este un gaz. Procesul de ardere a gazelor este posibil în prezența a trei factori:

• Sursa de aprindere.
• Gaze combustibile.
• Oxigen.

Obiectivul protecției împotriva incendiilor este de a elimina cel puțin unul dintre factori.

Metan

Este un gaz incolor, inodor, ușor, inflamabil. Non-toxic. Metanul reprezintă 98% din toate gazele naturale. Este considerată cea principală care determină proprietățile gazelor naturale. Este 75% carbon și 25% hidrogen. Cub de masă. metri - 0.717 kg. Se lichefiază la o temperatură de 111 K, în timp ce volumul său scade de 600 de ori. Reactivitate scăzută.

Propan

Gazul propan este un gaz inflamabil, incolor și inodor. Este mai reactiv decât metanul. Conținutul în gaze naturale este de 0,1-11% din masă. Până la 20% în gazele asociate din zăcăminte mixte de gaze și petrol, până la 80% în produsele de prelucrare a combustibililor solizi (cărbune brun și negru, gudron de cărbune). Gazul propan este utilizat în diferite reacții pentru a produce etilenă, propilenă, olefine inferioare, alcooli inferiori, acetonă, acid formic și propionic, nitroparafine.

Bhutan

Gaz combustibil fără culoare, cu un miros deosebit. Gazul butan este ușor compresibil și volatil. Conținut în gaz petrolier până la 12% din volum. Ele vor fi obținute și ca urmare a cracării fracțiilor petroliere și în laborator prin reacția Wurtz. Punct de îngheț -138 oC. Ca toate gazele de hidrocarburi, este inflamabil. Nociv pentru sistemul nervos, dacă este inhalat provoacă disfuncții ale aparatului respirator. Butanul (gazul) are proprietăți narcotice.

Ethan

Etanul este un gaz incolor și inodor. reprezentativ pentru hidrocarburi. Dehidrogenarea la 550-650⁰ С conduce la etilenă, peste 800^{0 С duce la acetilenă. Conținut în gazele naturale și asociate până la 10%. Se remarcă prin distilare la temperatură joasă. În timpul cracării uleiului sunt eliberate cantități semnificative de etan. În condiții de laborator, se obține prin reacția Wurtz. Este principala materie primă pentru producția de clorură de vinil și etilenă.}

Hidrogen

Gaz transparent inodor. Non-toxic, de 14,5 ori mai ușor decât aerul. Hidrogenul este asemănător ca aspect cu aerul. Este foarte reactiv, are limite largi de inflamabilitate și este foarte exploziv. Inclus în aproape toți compușii organici. Cel mai dificil gaz de comprimat. Hidrogenul liber este extrem de rar în natură, dar este foarte frecvent sub formă de compuși.

Monoxid de carbon

Gaz incolor, inodor și fără gust. Greutate 1 cu. m - 1, 25 kg. Se găsește în gazele bogate în calorii împreună cu metanul și alte hidrocarburi. Creșterea proporției de monoxid de carbon din gazul combustibil scade puterea calorică. Are un efect toxic asupra corpului uman.

Utilizarea gazelor combustibile

Gazele combustibile au o putere calorică ridicată și, prin urmare, sunt un combustibil energetic extrem de economic. Folosit pe scară largă pentru nevoile casnice, centrale electrice, metalurgie, sticla, ciment și industria alimentară, ca combustibil pentru automobile, în producția de materiale de construcție.

Utilizarea gazelor combustibile ca materii prime pentru producerea unor astfel de compuși organici precum formaldehida, alcoolul metilic, acidul acetic, acetona, acetaldehida, se datorează prezenței încompoziţia lor de hidrocarburi. Metanul, ca componentă principală a gazelor naturale combustibile, este utilizat pe scară largă pentru producerea diferitelor produse organice. Pentru a obține amoniac și diferite tipuri de alcooli, se utilizează gaz de sinteză - un produs al conversiei metanului cu oxigen sau vapori de apă. Piroliza și dehidrogenarea metanului produce acetilenă, împreună cu hidrogen și funingine. Hidrogenul, la rândul său, este folosit pentru a sintetiza amoniacul. Gazele combustibile, în primul rând etanul, sunt folosite pentru a produce etilenă și propilenă, care ulterior sunt folosite ca materii prime pentru producția de materiale plastice, fibre artificiale și cauciucuri sintetice.

Metanul lichefiat este un tip de combustibil promițător pentru multe sectoare ale economiei naționale. Utilizarea gazelor lichefiate oferă în multe cazuri mari beneficii economice, reducând costurile materialelor pentru transport și rezolvând problemele de aprovizionare cu gaze în anumite zone, și vă permite să creați stocuri de materii prime pentru nevoile industriei chimice.