Horľavé plyny: názvy, vlastnosti a aplikácie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Horľavé plyny sú látky s nízkou výhrevnosťou. Ide o hlavnú zložku plynného paliva, ktoré sa používa na zásobovanie miest plynom, v priemysle a iných oblastiach života. Fyzikálno-chemické vlastnosti takýchto plynov závisia od prítomnosti nehorľavých zložiek a škodlivých nečistôt v ich zložení.

Druhy a pôvod horľavých plynov

Horľavé plyny obsahujú metán, propán, bután, etán, vodík a oxid uhoľnatý, niekedy s nečistotami hexánu a pentánu. Získavajú sa dvoma spôsobmi - z prírodných ložísk a umelo. Plyny prírodného pôvodu – palivo, výsledok prirodzeného biochemického procesu rozkladu organickej hmoty. Väčšina ložísk sa nachádza v hĺbke menšej ako 1,5 km a pozostáva prevažne z metánu s malými prímesami propánu, butánu a etánu. S rastúcou hĺbkou výskytu sa zvyšuje percento nečistôt. Vyrába sa z prírodných ložísk alebo ako súvisiace plyny ropných polí.

Najčastejšie sú ložiská zemného plynu sústredené v sedimentárnych horninách (pieskovce, okruhliaky). Krycie a podložné vrstvy sú husté ílovité horniny. Podrážky sú hlavne olej a voda. Umelé - horľavéplyny získané tepelným spracovaním rôznych druhov tuhých palív (koks a pod.) a derivátov rafinácie ropy.

Hlavnou zložkou zemných plynov produkovaných na suchých poliach je metán s malým množstvom propánu, butánu a etánu. Zemný plyn sa vyznačuje stálym zložením a patrí do kategórie suchého plynu. Zloženie plynu získaného pri rafinácii ropy a zo zmiešaných plynových ložísk nie je konštantné a závisí od hodnoty plynového faktora, charakteru ropy a podmienok separácie ropných a plynových zmesí. Zahŕňa značné množstvo propánu, butánu, etánu, ako aj ďalších ľahkých a ťažkých uhľovodíkov obsiahnutých v rope, až po petrolejové a benzínové frakcie.

Ťažba horľavých zemných plynov je ich extrakcia z čriev, zber, odstránenie prebytočnej vlhkosti a príprava na prepravu k spotrebiteľovi. Zvláštnosťou výroby plynu je, že vo všetkých fázach od zásobníka až po konečného užívateľa je celý proces uzavretý.

Horľavé plyny a ich vlastnosti

Vykurovací výkon je maximálna teplota uvoľnená počas úplného spaľovania suchého plynu v teoreticky potrebnom množstve vzduchu. V tomto prípade sa uvoľnené teplo vynakladá na ohrev produktov spaľovania. Pre metán je tento parameter v °С 2043, bután - 2118, propán - 2110.

Teplota vznietenia – najnižšia teplota, pri ktorej dochádza k samovznieteniu bez vystavenia vonkajšiemu zdroju, iskre alebo plameňu, v dôsledku tepla uvoľňovaného časticami plynu. TotoTento parameter je dôležitý najmä pre určenie prípustnej povrchovej teploty zariadení používaných v nebezpečných priestoroch, ktorá nesmie prekročiť teplotu vznietenia. Takémuto zariadeniu je priradená teplotná trieda.

Bod vzplanutia je najnižšia teplota, pri ktorej sa uvoľní dostatok pary (na povrchu kvapaliny) na zapálenie od najmenšieho plameňa. Táto vlastnosť by sa nemala zovšeobecňovať na bod vzplanutia, pretože tieto parametre sa môžu značne líšiť.

Hustota plynu/pary. Stanovuje sa v porovnaní so vzduchom, ktorého hustota sa rovná 1. Hustota plynu 1 - klesá. Napríklad pre metán je tento indikátor 0,55.

Nebezpečenstvo horľavých plynov

Horľavé plyny predstavujú nebezpečenstvo v troch zo svojich vlastností:

1. Horľavosť. Hrozí nebezpečenstvo požiaru v dôsledku nekontrolovaného zapálenia plynu;
2. Toxicita. Riziko otravy plynom alebo produktmi horenia (oxid uhoľnatý);
3. Udusenie v dôsledku nedostatku kyslíka, ktorý môže byť nahradený iným plynom.

Spaľovanie je chemická reakcia, ktorá zahŕňa kyslík. V tomto prípade sa energia uvoľňuje vo forme tepla, plameňa. Horľavou látkou je plyn. Proces spaľovania plynu je možný za prítomnosti troch faktorov:

• Zdroj vznietenia.
• Horľavé plyny.
• Kyslík.

Cieľom protipožiarnej ochrany je eliminovať aspoň jeden z faktorov.

Metán

Je to bezfarebný, ľahký, horľavý plyn bez zápachu. Netoxický. Metán tvorí 98 % všetkých zemných plynov. Považuje sa za hlavný, ktorý určuje vlastnosti zemného plynu. Je to 75 % uhlíka a 25 % vodíka. Hromadná kocka. metrov - 0, 717 kg. Skvapalňuje sa pri teplote 111 K, pričom sa jeho objem zmenší 600-krát. Nízka reaktivita.

Propán

Propán je horľavý plyn, bez farby a zápachu. Je reaktívnejší ako metán. Obsah v zemnom plyne je 0,1-11% hmotnosti. Do 20 % v pridružených plynoch zo zmiešaných plynových a ropných polí, do 80 % v produktoch spracovania tuhých palív (hnedé a čierne uhlie, uhoľný decht). Propán sa používa v rôznych reakciách na výrobu etylénu, propylénu, nižších olefínov, nižších alkoholov, acetónu, kyseliny mravčej a propiónovej, nitroparafínov.

Bhután

Horľavý plyn bez farby, so zvláštnym zápachom. Bután je ľahko stlačiteľný a prchavý. Obsiahnuté v ropnom plyne do 12 % objemu. Získajú sa aj ako výsledok krakovania ropných frakcií a v laboratóriu Wurtzovou reakciou. Bod tuhnutia -138 oC. Ako všetky uhľovodíkové plyny je horľavý. Škodlivý pre nervový systém, pri vdýchnutí spôsobuje dysfunkciu dýchacieho aparátu. Bután (plyn) má narkotické vlastnosti.

Ethan

Etán je bezfarebný plyn bez zápachu. zástupca uhľovodíkov. Dehydrogenácia pri 550-650⁰ С vedie k etylénu, viac ako 800^{0 С vedie k acetylénu. Obsiahnuté v prírodných a súvisiacich plynoch do 10%. Vyznačuje sa nízkoteplotnou destiláciou. Pri krakovaní ropy sa uvoľňuje značné množstvo etánu. V laboratórnych podmienkach sa získava Wurtzovou reakciou. Je to hlavná surovina na výrobu vinylchloridu a etylénu.}

Vodík

Transparentný plyn bez zápachu. Netoxický, 14,5-krát ľahší ako vzduch. Vodík má podobný vzhľad ako vzduch. Je vysoko reaktívny, má široké limity horľavosti a je vysoko výbušný. Zahrnuté takmer vo všetkých organických zlúčeninách. Najťažšie stlačiteľný plyn. Voľný vodík je v prírode extrémne zriedkavý, ale je veľmi bežný vo forme zlúčenín.

Oxid uhoľnatý

Bezfarebný plyn, bez zápachu a chuti. Hmotnosť 1 cu. m - 1, 25 kg. Nachádza sa vo vysokokalorických plynoch spolu s metánom a inými uhľovodíkmi. Zvyšovaním podielu oxidu uhoľnatého v horľavom plyne sa znižuje výhrevnosť. Má toxický účinok na ľudské telo.

Používanie horľavých plynov

Spáliteľné plyny majú vysokú výhrevnosť, a preto sú vysoko úsporným energetickým palivom. Široko používané pre domáce potreby, elektrárne, hutníctvo, sklársky, cementársky a potravinársky priemysel, ako automobilové palivo, pri výrobe stavebných materiálov.

Použitie horľavých plynov ako surovín na výrobu takých organických zlúčenín, ako je formaldehyd, metylalkohol, kyselina octová, acetón, acetaldehyd, je spôsobené prítomnosťou vich zloženie uhľovodíkov. Metán, ako hlavná zložka horľavých zemných plynov, je široko používaný na výrobu rôznych organických produktov. Na získanie amoniaku a rôznych druhov alkoholov sa používa syntézny plyn - produkt premeny metánu s kyslíkom alebo vodnou parou. Pyrolýzou a dehydrogenáciou metánu vzniká acetylén spolu s vodíkom a sadzami. Vodík sa zase používa na syntézu amoniaku. Horľavé plyny, predovšetkým etán, sa používajú na výrobu etylénu a propylénu, ktoré sa neskôr používajú ako suroviny na výrobu plastov, umelých vlákien a syntetických kaučukov.

Skvapalnený metán je sľubným druhom paliva pre mnohé odvetvia národného hospodárstva. Použitie skvapalnených plynov v mnohých prípadoch poskytuje veľké ekonomické výhody, znižuje materiálové náklady na prepravu a rieši problémy so zásobovaním plynom v určitých oblastiach a umožňuje vytvárať zásoby surovín pre potreby chemického priemyslu.