Химические свойства газа
Любое газовое топливо представляет собой смесь различных простых горючих и балластных газов. Химические свойства газа определяют свойства смеси, т. е. газового топлива.
Алканы, т. е. углеводороды предельного ряда, являются основными составляющими горючей части природных и попутных газов. Алканы нередко называют парафинами или углеводородами метанового ряда. Общая химическая формула алканов — СnН2n+2. Родоначальником ряда алканов является метан — СН4, далее, по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле, следуют: этан — С2Н6, пропан — С3Н8, бутан — С4Н10, пентан — C5H12, гексан — С6Н14 и т. д.
Физические и химические свойства газа предельных углеводородов закономерно изменяются по мере увеличения их молекулярного веса.
В нормальных условиях, т. е. при температуре 0° С и давлении 760 мм рт. ст., первые члены ряда до бутана включительно — газы, не имеющие цвета и запаха, последующие — жидкости. Все алканы, кроме метана, имеют плотность выше плотности воздуха.
Под действием высокой температуры алканы расщепляются, переходят в более простые и стойкие соединения (например, метан, а также алкены), выделяя сажистый углерод и водород. Стойкость алканов против воздействия температуры снижается с увеличением молекулярной массы.
Содержание углеводородов тяжелее бутана — пентана даже в «сыром» природном газе (т. е. не подвергавшемся обработке) незначительно, поэтому при расчетах химические свойства газа ограничиваются пентаном, суммируя с ним все последующие углеводороды.
Алканы, как и продукты их полного сгорания, не являются ядовитыми. Имеются данные, что высокомолекулярные предельные углеводороды при больших концентрациях в воздухе обладают слабым наркотическим действием.
Алкены, или олефины, входят в заметных количествах в состав искусственных газов, особенно газов крекинга жидкого топлива. Родоначальником ряда алкенов является этилен. Общая химическая формула алкенов — СnН2n- Первые три члена этого ряда — этилен (этен) — С2Н4, пропилен (пропен) — С3Н6 и бутилен (бутен) — С4Н8.
Алкены, являющиеся непредельными углеводородами, представляют собой ценное сырье для химической промышленности.
Токсическое действие алкенов сходно с действием алканов, т. е. при высоких концентрациях они обладают наркотическими свойствами.
Водород Н2 имеется во всех искусственных газах. Это горючий газ, не имеющий запаха и цвета, не токсичен. Водород является самым легким из газов, он в 14,5 раз легче воздуха, поэтому низшая объемная теплота его сгорания меньше, чем у других компонентов газового топлива.
Сероводород H2S содержится в большинстве искусственных и некоторых природных газах. Это бесцветный горючий газ тяжелее воздуха (плотность — 1,54 кг/м3), с сильным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Вызывает сильную коррозию металлов.
Сероводород ядовит. Он действует на нервную систему, а также на дыхательные пути и глаза. При концентрациях сероводорода выше 1 мг/л смертельное отравление может произойти почти мгновенно от паралича дыхательных центров. Допустимая концентрация его в воздухе помещений установлена не более 0,01 мг/л, а в газе, поступающем в городские сети, — не болев 2 г на 100 м3. Высокая токсичность сероводорода и строгие требования к его содержанию вызывают необходимость очистки газового топлива перед подачей его потребителям.
Окись углерода СО в большом количестве содержится в генераторных газах, являясь наряду с водородом основным горючим компонентом.
Окись углерода — химически стойкий горючий газ, не имеющий цвета. Плотность СО (1,25 кг/м3) незначительно ниже плотности воздуха.
Окись углерода является сильным ядом; концентрация его в воздухе в 1% приводит через 1-2 мин к сильному отравлению и смерти. Предельная концентрация СО в воздухе рабочей зоны цехов по существующим нормам не более 0,03 мг/л при длительной работе и не более 0,05 мг/л при пребывании в загазованной атмосфере до 1 ч.
Окись углерода является продуктом неполного сгорания углерода и может находиться в продуктах сгорания любого топлива, содержащего углерод или углеродные соединения.
Сероуглерод CS2 в небольших количествах входит в состав газов, получаемых при сухой перегонке топлив, содержащих серу. Температура кипения сероуглерода +46° С, т. е. при обычных условиях он является жидкостью. Пары сероуглерода в 2,6 раза тяжелее воздуха. Высокие концентрации паров сероуглерода в воздухе приводят к отравлению. Предельно допустимая концентрация в рабочей зоне 0,01 мг/л.
Цианистый водород HCN — сильнейший яд, содержащийся в небольших количествах в газах сухой перегонки топлива. Предельное содержание HCN в газах, применяемых для городского газоснабжения, Пе выше 0,05 мг/л, предельно допустимая концентрация в воздухе промышленных предприятий — 0,0003 мг/л.
Кроме перечисленных выше горючих газов и паров искусственные газы содержат некоторое количество смол, аммиака, нафталина. Эти соединения, представляющие большую ценность для химической промышленности, извлекаются из газового топлива в установках улавливания или очистки газа.
В качестве балластных примесей во всех газах, как природных, так и искусственных, имеются азот N2, водяные пары Н2О и двуокись углерода СО2. Азот и двуокись углерода не токсичны и не агрессивны, т. е. не обладают коррозионными свойствами. Наличие водяных паров может привести к образованию конденсата, усиленной коррозии трубопроводов и образованию гидратных пробок при дальнем транспорте природного газа. Во избежание этого природные и попутные газы перед подачей в магистральные трубопроводы подвергают осушке, при которой одновременно удаляется и двуокись углерода.
Для организации процесса горения необходимо смешать газовое топливо с определенным количеством воздуха и подогреть газовоздушную смесь или даже ничтожно малый объем ее до температуры воспламенения.
В хол.
смеси кинетич. энергия молекул газа и кислорода незнач-на, реакции окисления протекают крайне медленно с выдел-ем мал.кол-в тепла рассеив-ся в окруж. среде.
При нагревании смеси скор-ть молекул реагентов и кол-во соударений возр-ют и за счет непрерывн.
увелич. кол-ва активн. центров происх-т самоускор-е реакции, сопровожд-ся прогресивн. выделением тепла, а след-но и повыш-ем темп-ры смеси.
Температура воспламенения — это та минимальная температура, до которой должна быть нагрета газовоздушная смесь, чтобы начался самопроизвольный процесс горения, не требующий больше внешнего подвода тепла. Она зависит от концентрации газа в газовоздушной смеси, способа нагрева смеси, а иногда и от каталитического воздействия стенок топки.
Температура воспламенения газа в кислородной среде ниже, чем в газопроводе приблизительно на 100 0С.
Присутствие балласта в газовом топливе повышает температуру воспламенения.
Она зависит от:
1) конц-ции газа в газовозд. смеси.
2) давления.
3) способа нагрева смеси и др фак-ов.
Температура воспламенения для некоторых газов в смеси с воздухом:
СН4 =640 0С;
С3Н8=5100С;
Водород=510 0С.
Воспламенение газовоздушной смеси может быть осуществлено двумя способами:
1) нагревом всего объема смеси до температуры воспламенения, называемой температурой самовоспламенения в этом случае.
2) поджиганием смеси в одном или нескольких местах внешним источником тепла, имеющим достаточно высокую температуру (раскаленное тело, искра, пламя).
Возникшее пламя распространяется по объему смеси с определенной скоростью, вовлекая в процесс горения все новые и новые массы газовоздушной смеси. Такой процесс называется вынужденным зажиганием.
В газогорелочных и топочных устройствах используется второй способ.
Необходимо учитывать, что газовоздушную смесь можно зажечь только при определенных соотношениях газа и воздуха. Очень "бедные" и очень "богатые" смеси не горят. При вынужденном поджигании "бедных" смесей (с недостаточным содержанием горючего газа), тепла выделившегося при горении в очаге поджигания не хватает для нагрева соседних слоев смеси до температуры воспламенения и самопроизвольное горение не достигается.
"Богатые" смеси с большим содержанием горючего газа также не горят самостоятельно. Так как из-за недостатка воздуха в смеси сгорает незначительное количество газа и выделившегося при этом тепла не хватает для поддержания температуры воспламенения. Этим двум понятиям соответствует нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения горючих газов.
Нижний предел соответствует минимальному, а верхний максимальному содержанию горючих компонентов в смеси, при которой происходит ее воспламенение при поджигании и самопроизвольное, без притока тепла извне, распространение пламени.
Вне этих пределов газовоздушные смеси не горят и не взрываются. В интервале между этими пределами смеси при поджигании в атмосфере горят, а в замкнутом объеме взрываются.
Пределы воспламенеия некоторых газов при атмосфернгом давлении и коэффициенте избытка воздуха α=1:
2,4 | 9,5 | |
С увеличением температуры смеси, то есть при предварительном подогреве пределы воспламенения расширяются.
При температуре смеси равной или большей температуры воспламенения смеси газа с воздухом или кислородом горят при любом их объемном соотношении.
Пределы воспламенения газовоздушной смесей при повышении давления и увеличением содержания балластных компонентов сужаются.
Для смесей газов, не содержащих балластных примесей, пределы воспламенения определяются по формуле:
где — нижний или верхний предел воспламенения незабалластированной смеси в об.
%;
— объемное процентное содержание i-го компонента в смеси;
— нижний или верхний предел воспламенения i-го компонента, об. %.
При наличии в смеси балластных компонентов может быть использована следующая формула
где Б – объемное процентное содержание балластных компонентов в смеси.
Б=СО2+N2.
При взрыве газа резко повышается давление, что приводит к разрушению топок котлов, ограждающих конструкций помещения и т.д.
Давление при взрыве газовоздушной смеси для природных газов достигает 0,7÷0,8 МПа.
Физико-химические свойства газов
Физические свойства природных газов имеют большое значение для изучения процессов миграции УВ, их фазовых превращений, формирования, разрушения и разработки залежей нефти и газа.
Состояние газа определяется тремя параметрами: давлением, температурой и плотностью.
В качестве стандартных условий при термодинамических расчётах принимают температуру равную 0 °С и давление 0,1 МПа. При прочих расчётах температуру газов принимают равной 20 °С.
Абсолютная плотность газа(ρ) – это отношение массы сухого газа (m) к его объему (v): ρ = m / v, выражаемое в килограммах на кубический метр (кг/м3) или в граммах на кубический сантиметр (г/см3).
Часто используется понятие об относительной плотности газов. Это отношение плотности газа к плотности воздуха, которое является безразмерной величиной. У метана она равна – 0,55, этана – 1,04,.
В общем, плотность газа зависит от его химического состава, молекулярной массы, давления и температуры.
Она уменьшается с ростом температуры и растет с повышением давления и молекулярной массы.
Критические параметры и состояние. Возможность существования газа в пластовых условиях в различных формах определяется термобарическими параметрами, то есть абсолютными значениями и соотношением температуры и давления.
Критическая температура (Ткр) — это температура, при которой исчезают все различия между жидкостью и её паром и, следовательно, плотность жидкости и пара становится одинаковой.
При температуре выше критической вещество может существовать только в газообразном состоянии. В этом случае газ нельзя превратить в жидкость без понижения температуры никаким увеличением давления.
Таким образом, газом называется вещество, находящееся в газообразном состоянии при температуре выше критической, а паром – вещество, находящееся в газообразном состоянии при температуре ниже критической.
Следовательно, пар можно превратить в жидкость увеличением давления, а газ – нельзя.
Метан, азот, водород, кислород и инертные газы находятся в недрах при температуре выше критической, поэтому не могут превращаться в жидкое состояние. Пропан, бутан, этан, углекислый газ и сероводород могут находиться в пластовых условиях при температурах ниже критических, что создает возможность превращения их в жидкость.
Жидкий углекислый газ обнаружен во включениях в минералах.
Давление насыщения (упругость водорастворенных газов) – это пластовое давление, при котором подземные воды насыщены газом до предела. В этом случае при снижении пластового давления газ начнет выделяться из жидкости в свободную фазу. Происходить это будет до тех пор, пока в жидкости вновь не установится равновесие между пластовым давлением и растворимостью газа при данных условиях.
Растворимость газа в жидкостях.
В пластовой нефти и воде растворено огромное количество газа. Растворимость газа является его важнейшим свойством, которое определяет физические характеристики флюидных систем. Зависит она от состава и соотношения жидкостей и газа, а также от давления и температуры. При небольших температурах и давлениях, до 5 МПа, растворимость газов подчиняется закону Генри, по которому количество газа (Vг), растворенного при данной температуре в единице объема жидкости (Vж), прямо пропорционально давлению газа (p).
Объем газа, растворенный в пластовых условиях в единице объема или массе жидкости и измеренный в нормальных условиях, называют газонасыщенностью (Г).
Газонасыщенность, выраженную в кубических метрах газа, содержащегося в 1 м3 или 1 т жидкости (м3/м3 или м3/т) называют также газовым фактором (Гф).
Растворимость газа в нефти. От количества газа, растворенного в пластовой нефти, зависят её вязкость, сжимаемость, термическое расширение, плотность.
Различные газы обладают разной растворимостью в нефтях, причем с уменьшением молекулярной массы газа его коэффициент растворимости снижается.
Особенно плохо растворяется азот, затем метан. Хорошо растворяются в нефтях углекислый газ, этан и пропан. Большое значение для растворимости газов имеет состав нефтей. В легких метановых нефтях лучше растворяются гомологи метана, а в тяжелых нефтях лучше растворяется метан. Углеводородные газы хуже растворяются в нефтях с повышением температуры.
Растворимость газа в воде. Растворимость газовых компонентов в воде намного ниже, чем в нефти и зависит от состава газа, температуры, давления и минерализации воды.
Наибольшей растворимостью обладают кислые газы (Н2S и СО2). С повышением температуры растворимость газов в воде вначале падает, достигая минимума у разных газов при 60-100 °С, а затем быстро растет, особенно при увеличении давления.
С ростом минерализации воды растворимость уменьшается.
Растворимость нефти в газе. Испарение жидкостей в обычных изотермических условиях усиливается при понижении давления, а конденсация пара при повышении давления. При снижении температуры в изобарических условиях испарение понижается, а при повышении температуры увеличивается.
Однако когда природные газы находятся в пластовых условиях в околокритическом состоянии, то нефть начинает растворяться в газах, переходя в парообразное состояние.
С ростом пластового давления испарение нефти увеличивается. В результае образуются конденсатные газы — газоконденсаты (ГК) или газоконденсатные системы (ГКС).
И, наоборот, при падении давления начинается конденсация паров нефти.
Таким образом, газоконденсаты – это пластовые газообразные углеводородные системы, содержащие нефть в растворенном парообразном состоянии.
Газосодержание горных пород.
Горные породы имеют ГФ от тысячных долей единицы, до десятков кубических метров на тонну. Наибольшим газосодержанием характеризуются ископаемые угли. Их газоносность повышается с глубиной и ростом степени метаморфизма углей, за исключением антрацитов, и достигает у каменных углей значений 50 м3/т горючей массы.
Вязкость газа– это внутреннее трение, возникающее при движении газа.
В отличие от жидкости, вязкость газа растет с уменьшением молекулярной массы и увеличением температуры и давления. Это объясняется увеличением скорости движения и силы соударения молекул.
Газы имеют очень низкую вязкость, например, вязкость метана при стандартных условиях в 100 раз ниже вязкости воды и составляет около 0,01 мПа∙с. Низкая вязкость газа обусловливает его способность относительно быстро перемещаться в пористых и трещиноватых горных породах при перепаде давления.
Диффузия газа или проникновение его молекул в другие вещества возможна практически в любой среде и подчиняется закону Фика: диффузия происходит в направлении убывания концентрации вещества.
Она обусловлена тепловым движением молекул и является одним из механизмов переноса вещества, в результате которого происходит естественное выравнивание его концентрации.
Скорость диффузии газа зависит от его свойств и концентрации, а также от свойств проницаемой среды: пористости, проницаемости, влагонасыщенности, структуры порового пространства и размера пор. Диффузия растет с повышением температуры и уменьшается с ростом молекулярной массы газа.
Диффузия играет существенную роль при эмиграции УВ из нефтепроизводящих пород в коллекторы и обуславливает значительные потери газа из залежей, вплоть до их полного уничтожения.
Фильтрация газа или эффузия – это движение газа через пористую среду под влиянием перепада давления. Фильтрация газа также подчиняется закону Дарси.
2.
Нефтематеринские толщи (свиты, формации и др термины) и их особенности
Осадочные породы, содержащие ОВ, которое в катагенезе способно генерировать нефть и (или) газ, в количествах, достаточных для формирования при благоприятных условиях промышленных скоплений УВ являются нефте- и (или) газоматеринскими.
Основным показателем продуцирующих свойств пород служит удельная газо- и битумогенерация в единицах массы или объема.
Удельный нефтематеринский потенциал определяется количеством нефти в миллиграммах на 1 г породы или в килограммах на 1 т (1 м3) породы, которое может образоваться за всё время её нахождения в зоне катагенеза. Газоматеринский потенциал оценивается количеством газа в кубических метрах на 1 т или 1 м3 породы. Масштабы генерации УВ определяются генетическим типом, степенью катагенетического преобразования и концентрацией ОВ в породе.
В настоящее время за минимальную концентрацию ОВ, способную обеспечить промышленную нефтеносность, принимают 0,4-0,5 % для глинистых пород и 0,1-0,2 % для карбонатных пород, при их достаточной толщине (Б.А.
Соколов и др. 1998).
Б. Тиссо и Д. Вельте (1981) оценивают и классифицируют нефтематеринские породы по величине генетического потенциала в килограммах на тонну или в миллиграммах на грамм следующим образом:
-менее 2 – порода, не производящая нефть, но обладающая небольшим газовым потенциалом;
-2-6 нефтематеринская порода с умеренным потенциалом;
-более 6 — нефтематеринская порода с высоким потенциалом.
Нефтематеринские породы имеют три стадии развития: потенциально нефтематеринскую, нефтепроизводящую и постнефтематеринскую.
Экзаменационный билет №___11__
1.Химический состав газов нефтяных и газовых местоскоплений
2.Породы-коллекторы типы пустотного пространства пород
3.Нефтегеологическое районирование Беларуси
на главную
сайт для операторов котельной
Физико-химические свойства природного, топливного газа
Природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса.
Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных: состав, теплота сгорания, удельный вес, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени.
Природные газы сугубо газовых месторождений состоят в основном из метана (82-98%) и других углеводородов.
В состав любого газообразного топлива входят горючие и негорючие вещества. К горючим относятся: водород (Н2), углеводороды (CnHm), сероводород (H2S), окись углерода (СО); к негорючим — углекислый газ (С02), кислород (02), азот (N2) и водяной пар (Н20).
Природный и топливный газы имеют различный углеводородный состав.
Теплота сгорания — это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется в ккал/м3, кДж/м3 газа. На практике используются газы с различной теплотой сгорания. У топливного газа теплота сгорания больше чем у природного.
Удельный вес газообразного вещества — это величина, которая определяется отношением массы вещества к объему, занимаемого ею.
Основная единица измерения удельного веса кг/м3. Отношение удельного веса газообразного вещества к удельному весу воздуха при одинаковых условиях (давление и температура) называется относительной густотой. Природный газ легче воздуха, а топливный тяжелее. Плотность природного газа (метана) при нормальных условиях — 0,73кг/м3, а плотность воздуха — 1,293 кг/м3.
Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха равна 0.
Температура горения отдельных газов составляет 2000 — 2100°С. Действительная температура горения в топках котлов ниже жаропродуктивности (1100-1400°С) и зависит от условий сжигания.
Температура воспламенения — это минимальная начальная температура, при которой начинается горение.
Для природного газа она составляет 645°С.
Границы взрываемости.
Газовоздушная смесь, в которой газа находится:
до 5% — не горит;
от 5 до 15% — взрывается;
больше 15% — горит при подаче воздуха.
Скорость распространения пламени для природного газа — 0,67 м/сек (метан СН4).
Горючие газы не имеют запаха.
Для своевременного определения наличия их в воздухе, быстрого и точного обнаружения мест утечки газ одоризуют (дают запах).
Для одоризации используют этилмеркаптан. Норма одоризации 16г на 1000 м3 газа. Одоризация проводится на газораспределительных станциях (ГРС).
При наличии в воздухе 1% природного газа должен ощущаться его запах.
Использование природного газа имеет ряд преимуществ по сравнению с твердым и жидким топливом:
— отсутствие золы и выноса твердых частичек в атмосферу;
— высокая теплота сгорания;
— удобство транспортировки и сжигания;
— облегчается труд обслуживающего персонала;
— улучшаются санитарно-гигиенические условия в котельной и в прилегающих районах;
— появляются разнообразные возможности автоматизации рабочих процессов.
Однако использование природного газа требует особых мер осторожности, т.к.
возможна его утечка через неплотности в местах соединения газопровода и оснащения с арматурой.
Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объеме от 5 до 15% может привести к взрыву газовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации (0,15%) — отравляющий.
Горение газа
Горение — это реакция, при которой происходит преобразование химической энергии топлива в тепло.
Горение бывает полным и неполным. Полное горение происходит при достаточном количестве кислорода. Нехватка его вызывает неполное сгорание, при котором выделяется меньшее количество тепла, чем при полном, и окись углерода (СО),
Необходимо следить, чтобы коэффициент избытка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа.
Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает КПД котлоагрегата. Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально — по цвету и характеру пламени.
Процесс горения газообразного топлива можно разделить на четыре основные стадии:
1) вытекание газа из сопла горелки в горелочное устройство под давлением с увеличенной скоростью (по сравнению со скоростью в газопроводе);
2) образование смеси газа с воздухом;
3) зажигание образованной горючей смеси;
4) горение горючей смеси.
назад к билетам
К горючим веществам относятся:
– углеводороды,
– водород,
– сероводород.
К негорючим относят:
–углекислый газ,
–кислород,
–азот,
–водяной пар
После добычи из газа извлекают токсичный газ сероводород, содержание которого на том момент не должно превышать 0,02 г/м3.
Теплота сгорания – это количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется теплота сгорания в МДж/м3 газа.
И при нормальных условиях колеблется в рамках: 28—46 МДж/м³.
Величина, рассчитываемая отношением массы вещества к его же объему, называется плотностью вещества.
Измеряется плотность в кг/м3. Плотность природного газа полностью зависит от его состава и находится в пределах с = 0,73 — 0,85 кг/м3.
Важнейшей особенностью любого горючего газа является жаропроизводительность, т. е. максимальная температура, достигаемая при полном сгорании газа, если необходимое количество воздуха для горения, точно следует химическим формулам горения, а изначальная температура газа и воздуха равняется нулю.
Жаропроизводительность природных газов составляет около 2000 — 2100°С. Действительная температура горения в топках значительно ниже жаропроизводительности и зависит от условий сжигания.
Сам природный газ не имеет цвета, вкуса и запаха. Его одорируют. В газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан.
А интенсивность запаха делают такой, чтобы человеческий нос ощутил газ, когда его объем уже составляет 1%. Это значит, что еще 4% и человек может не проснуться, либо произойдёт взрыв, который может унести с собой не одну жизнь.
Реализация его полезных свойств в современном мире
Считается, что доля газа, как самого дешёвого топлива, в последние годы быстро выросла (за счёт сокращения добычи нефти и угля).
Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве.
Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти, отсутствие золы после сгорания, легкость розжига и регулирование процесса горения. Запас природного газа на нашей планете очень велик.
В современном мире природный газ стали широко применять в промышленном производстве.
В жилых частных и многоквартирных домах газом пользуются для отопления, подогрева воды и приготовления пищи.
Занялись вплотную переводом общественного транспорта на газовое топливо.
В силу последнего даже было введено октановое число, характеризующее степень детонации для газов, колеблющееся в пределах от 105 до 120 единиц.
Также в огромных количествах используется как топливо для котельных, ТЭС. Осваивают применение в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс.
В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы), но это, естественно, надолго не прижилось из-за часто происходящих аварий и несчастных случаев.
Известно, что система потребителей природного газа использует его неравномерно.
Связано это с сезонным изменением потребности в топливе.
Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания вблизи крупных городов газохранилищ большой емкости. Сооружение таких хранилищ – газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и трудно осуществимо по технико-экономическим условием. Наиболее экономичный способ хранения газа – это подземный.
В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения, или водоносные пласты и закачивается в них газ.
1.3 Основные аспекты безопасности
Природный газ является дешевым и доступным топливом. Поднёс спичку и вот – тепловая и даже световая энергия. Ей достаточно легко управлять и пользоваться. Мы редко задаёмся вопросом: всё ли так надёжно и просто?
Природный газ добывают на газовых месторождениях, и он от места добычи по газопроводам поступает к нашим газовым плитам и отопительным аппаратам.
Вроде бы всё просто: Бери и Пользуйся! Так мы и поступаем. Свои действия довели до автоматизма: зажигаем спичку, подносим ее к газовой горелке, открываем редуктор. Это правильная последовательность, так и надо. Нельзя давать выходить газу без горения, иначе возникнут различные последствия, потому что метан в смеси с воздухом в 5-15% случаев взрывоопасен, а именно:
до 5 % — газ не горит;
от 5 до 15 % — газ взрывается;
больше 15 % — газ горит при подаче воздуха.
Т.е.
при внесении огня смесь мгновенно воспламеняется и выделяет большое количество тепла. Давление при этом увеличивается в 10 раз и мгновенно составляет (0,8—1,0 МПа). Поэтому и возникает мгновенный взрыв.
Температурой воспламенения называется температура топливовоздушной смеси, смесь при которой загорается без источника воспламенения. Для природного газа она находится в пределах 645-700°С, а это температура любой электрической искры или даже кончика сигареты во время затяжки.
Природный газ примерно в два раза легче воздуха и он быстро улетучивается в атмосферу.
Также существует опасность отравления угарным газом.
При использовании неисправных приборов, природный газ сгорает не полностью, а при неполном сгорании образуется токсичный угарный газ СО, который при содержании 0,08 % во вдыхаемом воздухе, человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут)
Что касается здоровья персонала, то в большинстве случаев, отравление природным газом при нормально функционирующем оборудовании им не грозит.
Рабочие помещения снабжены очень мощной вентиляцией и сверхчувствительными датчиками загазованности. Также основная часть оборудования, такого как: компрессора, магистрали, задвижки большого диаметра, соединительные элементы, располагается на открытом воздухе.
Физико-химические свойства природного и сжиженного газа.
БИЛЕТ №1
Физико-химические свойства природного и сжиженного газа.
Природный газ — состоит в основном из метана СН4.
Не имеет запаха, бесцветный, легче воздуха. При полном сгорании выделяет углекислый газ СО2, при неполном – оксид углерода СО. Температура воспламенения 645С, температура кипения 151С при 760мм.в.ст., температура горения 1800-2000С.
Пределы взрываемости от 5-15% содержания газа в смеси с воздухом. Оп