Zapaljivi plinovi: nazivi, svojstva i primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Zapaljivi plinovi su tvari s niskom kalorijskom vrijednošću. Ovo je glavna komponenta plinovitog goriva, koja se koristi za opskrbu gradova plinom, u industriji i drugim područjima života. Fizikalno-kemijske karakteristike takvih plinova ovise o prisutnosti nezapaljivih komponenti i štetnih nečistoća u njihovom sastavu.

Vrste i porijeklo zapaljivih plinova

Zapaljivi plinovi sadrže metan, propan, butan, etan, vodik i ugljični monoksid, ponekad s nečistoćama heksana i pentana. Dobivaju se na dva načina - iz prirodnih naslaga i umjetno. Plinovi prirodnog podrijetla - gorivo, rezultat prirodnog biokemijskog procesa razgradnje organske tvari. Većina ležišta nalazi se na dubini manjoj od 1,5 km i sastoji se uglavnom od metana s malim primjesama propana, butana i etana. Kako se dubina pojavljivanja povećava, povećava se i postotak nečistoća. Proizveden iz prirodnih nalazišta ili kao povezani plinovi naftnih polja.

Najčešće su ležišta prirodnog plina koncentrirana u sedimentnim stijenama (pješčenici, šljunak). Pokrivni i donji slojevi su guste glinene stijene. Potplati su uglavnom ulje i voda. Umjetno - zapaljivoplinovi dobiveni kao rezultat termičke obrade raznih vrsta krutih goriva (koks i dr.) i derivata prerade nafte.

Glavna komponenta prirodnih plinova proizvedenih u suhim poljima je metan s malim količinama propana, butana i etana. Prirodni plin karakterizira konstantan sastav i spada u kategoriju suhog plina. Sastav plina dobivenog pri preradi nafte i iz miješanih plinsko-uljnih ležišta nije stalan i ovisi o vrijednosti faktora plina, prirodi nafte i uvjetima za odvajanje smjese nafte i plina. Uključuje značajnu količinu propana, butana, etana, kao i drugih lakih i teških ugljikovodika sadržanih u nafti, sve do frakcija kerozina i benzina.

Izvlačenje zapaljivih prirodnih plinova je izvlačenje iz crijeva, prikupljanje, uklanjanje viška vlage i priprema za transport do potrošača. Posebnost proizvodnje plina je da je u svim fazama od rezervoara do krajnjeg korisnika cijeli proces zapečaćen.

Zapaljivi plinovi i njihova svojstva

Kapacitet grijanja je maksimalna temperatura koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja suhog plina u teoretski potrebnoj količini zraka. U tom slučaju, oslobođena toplina troši se na zagrijavanje produkata izgaranja. Za metan, ovaj parametar u °S je 2043, butan - 2118, propan - 2110.

Temperatura paljenja - najniža temperatura na kojoj dolazi do procesa spontanog paljenja bez izlaganja vanjskom izvoru, iskri ili plamenu, zbog topline koju oslobađaju čestice plina. OvajOvaj parametar je posebno važan za određivanje dopuštene površinske temperature uređaja koji se koriste u opasnim područjima, a koja ne smije prijeći temperaturu paljenja. Takvoj je opremi dodijeljen temperaturni razred.

Plamište je najniža temperatura na kojoj se oslobađa dovoljno pare (na površini tekućine) da se zapali iz najmanjeg plamena. Ovo svojstvo ne treba generalizirati na točku bljeska, jer ti parametri mogu jako varirati.

Gustoća plina/pare. Određuje se u usporedbi sa zrakom, čija je gustoća jednaka 1. Gustoća plina 1 - pada. Na primjer, za metan ovaj pokazatelj je 0,55.

Opasnost od zapaljivog plina

Zapaljivi plinovi predstavljaju opasnost u tri svoja svojstva:

1. Zapaljivost. Postoji opasnost od požara zbog nekontroliranog paljenja plina;
2. Otrovnost. Rizik od trovanja plinom ili produktima izgaranja (ugljični monoksid);
3. Gušenje zbog nedostatka kisika, koji se može zamijeniti drugim plinom.

Izgaranje je kemijska reakcija koja uključuje kisik. U ovom slučaju energija se oslobađa u obliku topline, plamena. Zapaljiva tvar je plin. Proces izgaranja plina moguć je uz prisutnost tri faktora:

• Izvor paljenja.
• Zapaljivi plinovi.
• kisik.

Cilj zaštite od požara je eliminirati barem jedan od čimbenika.

Metan

To je bezbojni, lagani, zapaljivi plin bez mirisa. Netoksičan. Metan čini 98% svih prirodnih plinova. Smatra se glavnim koji određuje svojstva prirodnog plina. Sastoji se od 75% ugljika i 25% vodika. Masovna kocka. metara - 0,717 kg. Ukapljuje se na temperaturi od 111 K, dok mu se volumen smanjuje za 600 puta. Niska reaktivnost.

Propan

Plin propan je zapaljivi plin, bez boje i mirisa. Reaktivniji je od metana. Sadržaj prirodnog plina je 0,1-11% masenog udjela. Do 20% u pratećim plinovima iz miješanih plinskih i naftnih polja, do 80% u proizvodima prerade krutih goriva (smeđi i crni ugljen, katran ugljena). Plin propan koristi se u raznim reakcijama za proizvodnju etilena, propilena, nižih olefina, nižih alkohola, acetona, mravlje i propionske kiseline, nitroparafina.

Butan

Zapaljivi plin bez boje, s posebnim mirisom. Plin butan je lako stlačiv i hlapljiv. Sadrži u naftnom plinu do 12% volumena. Dobit će se i kao rezultat krekiranja naftnih frakcija te u laboratoriju Wurtzovom reakcijom. Točka smrzavanja -138 oC. Kao i svi ugljikovodični plinovi, zapaljiv je. Štetno za živčani sustav, ako se udiše uzrokuje disfunkciju dišnog aparata. Butan (plin) ima narkotička svojstva.

Ethan

Etan je plin bez boje i mirisa. predstavnik ugljikovodika. Dehidrogenacija na 550-650⁰ S dovodi do etilena, preko 800^{0 S dovodi do acetilena. Sadržano u prirodnim i povezanim plinovima do 10%. Odlikuje se niskotemperaturnom destilacijom. Tijekom krekiranja ulja oslobađaju se značajne količine etana. U laboratorijskim uvjetima dobiva se Wurtzovom reakcijom. To je glavna sirovina za proizvodnju vinil klorida i etilena.}

vodik

Prozirni plin bez mirisa. Netoksičan, 14,5 puta lakši od zraka. Vodik je po izgledu sličan zraku. Vrlo je reaktivan, ima široke granice zapaljivosti i vrlo je eksplozivan. Uključen u gotovo sve organske spojeve. Najteži plin za komprimiranje. Slobodni vodik je izuzetno rijedak u prirodi, ali je vrlo čest u obliku spojeva.

Ugljični monoksid

Plin bez boje, bez mirisa i okusa. Težina 1 cu. m - 1,25 kg. Nalazi se u visokokaloričnim plinovima zajedno s metanom i drugim ugljikovodicima. Povećanje udjela ugljičnog monoksida u zapaljivom plinu smanjuje ogrjevnu vrijednost. Ima toksični učinak na ljudski organizam.

Upotreba zapaljivih plinova

Zapaljivi plinovi imaju visoku kalorijsku vrijednost i stoga su visoko ekonomično energetsko gorivo. Široko se koristi za domaće potrebe, elektrane, metalurgiju, industriju stakla, cementa i prehrambenu industriju, kao gorivo za automobile, u proizvodnji građevinskog materijala.

Upotreba zapaljivih plinova kao sirovina za proizvodnju takvih organskih spojeva kao što su formaldehid, metil alkohol, octena kiselina, aceton, acetaldehid, posljedica je prisutnosti unjihov sastav ugljikovodika. Metan, kao glavna komponenta zapaljivih prirodnih plinova, naširoko se koristi za proizvodnju raznih organskih proizvoda. Za dobivanje amonijaka i raznih vrsta alkohola koristi se sintezni plin - proizvod pretvorbe metana s kisikom ili vodenom parom. Pirolizom i dehidrogenacijom metana nastaje acetilen, zajedno s vodikom i čađom. Zauzvrat, vodik se koristi za sintezu amonijaka. Zapaljivi plinovi, prvenstveno etan, koriste se za proizvodnju etilena i propilena, koji se kasnije koriste kao sirovine za proizvodnju plastike, umjetnih vlakana i sintetičke gume.

Ukapljeni metan je perspektivna vrsta goriva za mnoge sektore nacionalnog gospodarstva. Korištenje ukapljenih plinova u mnogim slučajevima daje velike ekonomske koristi, smanjujući materijalne troškove za transport i rješavanje problema opskrbe plinom u pojedinim područjima, te omogućuje stvaranje zaliha sirovina za potrebe kemijske industrije.