Gazy palne: nazwy, właściwości i zastosowania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Gazy palne to substancje o niskiej wartości opałowej. Jest to główny składnik paliwa gazowego, który służy do zaopatrywania miast w gaz, w przemyśle i innych dziedzinach życia. Właściwości fizykochemiczne takich gazów zależą od obecności w ich składzie składników niepalnych i szkodliwych zanieczyszczeń.

Rodzaje i pochodzenie gazów palnych

Gazy palne zawierają metan, propan, butan, etan, wodór i tlenek węgla, czasami z zanieczyszczeniami w postaci heksanu i pentanu. Pozyskiwane są na dwa sposoby – ze złóż naturalnych oraz sztucznie. Gazy pochodzenia naturalnego - paliwo, będące wynikiem naturalnego biochemicznego procesu rozkładu materii organicznej. Większość złóż znajduje się na głębokości poniżej 1,5 km i składa się głównie z metanu z niewielkimi domieszkami propanu, butanu i etanu. Wraz ze wzrostem głębokości występowania wzrasta procent zanieczyszczeń. Wytwarzany z naturalnych złóż lub jako towarzyszące gazy z pól naftowych.

Najczęściej złoża gazu ziemnego są skoncentrowane w skałach osadowych (piaskowcach, kamyczkach). Warstwy przykrywające i leżące pod spodem to gęste skały ilaste. Podeszwy to głównie olej i woda. Sztuczne - palnegazy uzyskiwane w wyniku termicznej obróbki różnego rodzaju paliw stałych (koks itp.) oraz produktów pochodnych rafinacji ropy naftowej.

Głównym składnikiem gazów naturalnych wytwarzanych na polach suchych jest metan z niewielką ilością propanu, butanu i etanu. Gaz ziemny charakteryzuje się stałym składem i należy do kategorii gazu suchego. Skład gazu pozyskiwanego podczas rafinacji ropy naftowej oraz ze złóż mieszanych olejów gazowych nie jest stały i zależy od wartości czynnika gazowego, charakteru ropy oraz warunków separacji mieszanin ropy i gazu. Zawiera znaczną ilość propanu, butanu, etanu, a także innych lekkich i ciężkich węglowodorów zawartych w oleju, aż po frakcje nafty i benzyny.

Ekstrakcja palnych gazów naturalnych polega na wydobyciu ich z jelit, zebraniu, usunięciu nadmiaru wilgoci i przygotowaniu do transportu do konsumenta. Specyfiką produkcji gazu jest to, że na wszystkich etapach, od zbiornika do użytkownika końcowego, cały proces jest szczelny.

Gazy palne i ich właściwości

Wydajność grzewcza to maksymalna temperatura uwalniana podczas całkowitego spalania suchego gazu w teoretycznie wymaganej ilości powietrza. W takim przypadku uwolnione ciepło jest zużywane na ogrzewanie produktów spalania. Dla metanu ten parametr w °С wynosi 2043, butan – 2118, propan – 2110.

Temperatura zapłonu - najniższa temperatura, w której proces samozapłonu zachodzi bez wystawienia na działanie zewnętrznego źródła, iskry lub płomienia, ze względu na ciepło wydzielane przez cząsteczki gazu. TenParametr ten jest szczególnie ważny przy określaniu dopuszczalnej temperatury powierzchni urządzeń eksploatowanych w strefach zagrożonych wybuchem, która nie może przekraczać temperatury zapłonu. Takiemu sprzętowi przypisana jest klasa temperaturowa.

Temperatura zapłonu to najniższa temperatura, w której uwalniana jest wystarczająca ilość pary (na powierzchni cieczy), aby zapalić się od najmniejszego płomienia. Ta właściwość nie powinna być uogólniana na temperaturę zapłonu, ponieważ te parametry mogą się znacznie różnić.

Gęstość gazu/pary. Określa się go w porównaniu z powietrzem, którego gęstość jest równa 1. Gęstość gazu 1 - spada. Na przykład dla metanu wskaźnik ten wynosi 0,55.

Zagrożenie palnymi gazami

Gazy palne stanowią zagrożenie ze względu na trzy ich właściwości:

1. Łatwopalność. Istnieje ryzyko pożaru z powodu niekontrolowanego zapłonu gazu;
2. Toksyczność. Ryzyko zatrucia gazem lub produktami spalania (tlenek węgla);
3. Uduszenie z powodu braku tlenu, który można zastąpić innym gazem.

Spalanie to reakcja chemiczna z udziałem tlenu. W tym przypadku energia uwalniana jest w postaci ciepła, płomienia. Substancją palną jest gaz. Proces spalania gazu jest możliwy w obecności trzech czynników:

• Źródło zapłonu.
• Gazy palne.
• Tlen.

Celem ochrony przeciwpożarowej jest wyeliminowanie przynajmniej jednego z czynników.

Metan

Jest to bezbarwny, bezwonny, lekki, łatwopalny gaz. Nietoksyczny. Metan stanowi 98% wszystkich gazów ziemnych. Jest uważany za główny, który decyduje o właściwościach gazu ziemnego. Zawiera 75% węgla i 25% wodoru. Kostka masy. metry - 0,717 kg. Upłynnia się w temperaturze 111 K, a jego objętość zmniejsza się 600 razy. Niska reaktywność.

Propan

Gaz propanowy jest gazem palnym, bezbarwnym i bezwonnym. Jest bardziej reaktywny niż metan. Zawartość w gazie ziemnym wynosi 0,1-11% mas. Do 20% w gazach towarzyszących z mieszanych złóż gazowo-naftowych, do 80% w produktach przeróbki paliw stałych (węgiel brunatny i kamienny, smoła węglowa). Propan jest używany w różnych reakcjach do produkcji etylenu, propylenu, niższych olefin, niższych alkoholi, acetonu, kwasu mrówkowego i propionowego, nitroparafin.

Bhutan

Palny gaz bez koloru, o specyficznym zapachu. Gaz butanowy jest łatwo ściśliwy i lotny. Zawarty w gazie ropopochodnym do 12% objętości. Będą one również otrzymywane w wyniku krakingu frakcji ropy naftowej oraz w laboratorium w reakcji Wurtza. Punkt zamarzania -138 oC. Jak wszystkie gazy węglowodorowe, jest łatwopalny. Szkodliwy dla układu nerwowego, w przypadku wdychania powoduje dysfunkcję układu oddechowego. Butan (gaz) ma właściwości narkotyczne.

Ethan

Etan to bezbarwny i bezwonny gaz. przedstawiciel węglowodorów. Odwodornienie przy 550-650⁰ С prowadzi do etylenu, ponad 800^{0 С prowadzi do acetylenu. Zawarte w gazach ziemnych i towarzyszących do 10%. Wyróżnia się destylacją niskotemperaturową. Podczas krakingu oleju uwalniane są znaczne ilości etanu. W warunkach laboratoryjnych otrzymuje się go w reakcji Wurtza. Jest głównym surowcem do produkcji chlorku winylu i etylenu.}

Wodór

Przezroczysty, bezwonny gaz. Nietoksyczny, 14,5 razy lżejszy od powietrza. Wodór ma wygląd podobny do powietrza. Jest wysoce reaktywny, ma szerokie granice palności i jest wysoce wybuchowy. Zawarty w prawie wszystkich związkach organicznych. Najtrudniejszy do skompresowania gaz. Wolny wodór jest niezwykle rzadki w przyrodzie, ale bardzo często występuje w postaci związków.

Tlenek węgla

Bezbarwny gaz, bezwonny i bez smaku. Waga 1 cu. m - 1, 25 kg. Występuje w gazach wysokokalorycznych wraz z metanem i innymi węglowodorami. Zwiększenie udziału tlenku węgla w gazie palnym obniża wartość opałową. Działa toksycznie na organizm człowieka.

Użycie gazów palnych

Gazy palne mają wysoką wartość opałową i dlatego są bardzo ekonomicznym paliwem energetycznym. Szeroko stosowany na potrzeby gospodarstw domowych, elektrowni, hutnictwa, przemysłu szklarskiego, cementowego i spożywczego, jako paliwo samochodowe, przy produkcji materiałów budowlanych.

Wykorzystanie gazów palnych jako surowców do produkcji takich związków organicznych, jak formaldehyd, alkohol metylowy, kwas octowy, aceton, aldehyd octowy, wynika z obecności wich skład węglowodorów. Metan, jako główny składnik palnych gazów ziemnych, znajduje szerokie zastosowanie w produkcji różnych produktów organicznych. Do otrzymywania amoniaku i różnego rodzaju alkoholi wykorzystuje się gaz syntezowy – produkt przemiany metanu z tlenem lub parą wodną. Piroliza i odwodornienie metanu wytwarza acetylen wraz z wodorem i sadzą. Z kolei wodór jest wykorzystywany do syntezy amoniaku. Gazy palne, głównie etan, są wykorzystywane do produkcji etylenu i propylenu, które są później wykorzystywane jako surowce do produkcji tworzyw sztucznych, włókien sztucznych i kauczuków syntetycznych.

Skroplony metan jest obiecującym rodzajem paliwa dla wielu sektorów gospodarki narodowej. Stosowanie skroplonych gazów w wielu przypadkach zapewnia ogromne korzyści ekonomiczne, zmniejszając koszty materiałów do transportu i rozwiązując problemy z dostawami gazu na niektórych obszarach, a także umożliwia tworzenie zapasów surowców na potrzeby przemysłu chemicznego.