Горючими газами называют вещества, имеющие природный характер образования или полученные в результате технологических процессов. В промышленности огромным значением обладают горючие газы – список существующих с подробным их описанием представлен далее.
Происхождение горючих газов
В состав горючих газов входят этан, пропан, метан, бутан, окись углерода и водород. Также в нем могут встречаться всевозможные примеси, наиболее распространенные из которых – пентан и гексан. По происхождению горючий газ имеет следующую классификацию:
Полученный путем разработки природных месторождений
Такое топливо является прямым следствием разложения органических соединений. Данный биохимический процесс развивался на протяжении миллионов лет.
Большая часть месторождений находится на глубине 1,5–2 км, процесс добычи газа на такой глубине непрост. Газ, добытый из недр земли, в основном состоит из метана, а также примесей в виде бутана, этана и пропана.
Добыча природного газа подразумевает прохождение нескольких этапов:
1. Извлечение его из недр земли.
2. Сбор и накопление в специализированных емкостях.
3. Удаление излишков влаги.
4. Процесс переработки.
5. Подготовка и последующая транспортировка до конечного потребителя.
Интересно! Разработка месторождений может обходиться компаниям в сотни миллионов рублей. Однако количество газа в них, зачастую, позволяет многократно окупить проект.
Произведенный искусственно
Искусственными называют горючие газы, которые были получены посредством многоуровневой термической обработки всевозможного твердого топлива. Также на промышленных предприятиях его получают при переработке нефтепродуктов.
Химический состав подобных горючих газов, в отличие от полученных из недр земли, непостоянен.
Он находится в прямой зависимости от:
• величины газового фактора;
• природы переработанной нефти;
• условий, при которых был осуществлен раздел нефтегазовых веществ.
Газовые смеси, полученные искусственным путем, содержат высокий процент пропана, этана и бутана. Также в составах может наблюдаться высокая концентрация тяжелых и легких углеводородов (фракций бензина и керосина).
Какие горючие газы существуют
Видов горючих газов довольно много, однако не все они одинаково распространены. Далее рассмотрены виды горючих газов, наиболее часто встречаемые в промышленности.
Метан
Основополагающий компонент природного газа. Отличается хорошей горючестью, именно поэтому широко применяется на промышленных предприятиях и в хозяйственной деятельности. Сейчас на метане функционируют: котельные, домовые газовые плиты, автомобильные двигатели и другие.
Внимание! Метан в чистом виде не обладает каким-либо запахом, обнаружить его утечку без специализированных приборов с датчиками крайне затруднительно. Именно поэтому газ, поставляемый конечным потребителям, обогащается добавками, предающими ему резкий запах.
Помимо повышенной горючести, отличительной особенностью метана является его легковесность. В связи с этим при утечке метан не скапливается внизу помещения подобно большинству других газов, а напротив, поднимается вверх.
Пропан
Пропан имеет статус второго по распространенности горючего газа. Равно как и метан, он широко применятся в промышленности. Технический газ может состоять из пропана или из пропана с примесью пропилена. При этом их суммарное содержание в составе смеси не должно превышать 93%.
Получают данный газ при переработке нефтепродуктов. При нормальных условиях пропан находится в газообразном состоянии. Однако если в емкости, в которой он находится, повысить давление до 0,85 МПА или снизить температуру до 233 К, то пропан сменит агрегатное состояние с газообразного на жидкое.
Бутан
Бутан также входит в состав природного газа, горюч. В отличие от указанных ранее газов, бутан обладает естественным специфическим запахом и не нуждается в дополнительных ароматизаторах.
Бутан способен сильно навредить здоровью человека, негативно воздействуя на его нервную систему и даже приводя к дисфункции легких, если объем вдыхаемого вещества оказался слишком велик. Именно поэтому при работе с газами необходимо четко следовать всем правилам безопасности.
Коксовый газ
Коксовый газ не имеет цвета и пахнет сероводородом. Изготавливается путем выработки кокса из каменного угля. Тот нагревается до 1000 градусов Цельсия без доступа воздуха. В состав коксового газа входят смесь газообразных продуктов водорода, метана, а также иных непредельных углеводородов.
Сфера применения коксового газа обширна. В основном он используется для резки сталей и ремонта изделий (их пайки и сварки), выполненных из легкоплавких цветных металлов. Газ, применяемый при резке, предварительно очищается от смолистых веществ и сернистых соединений.
Для полного сгорания одного кубического метра коксового газа требуется 0,9 кубических метров кислорода. Чтобы сварить или разрезать материал требуется подавать газ по специальным трубопроводам под давлением в 1,5 кПа.
Нефтяной газ
Вид горючего газа в искомом виде растворен в нефти и без дополнительных действий по его извлечению представляет собой не более чем сгустки разрозненных химических элементов.
Добываемая нефть подвергается обработке (гидроочистке, крекингу и прочему), которой сопутствует выделение газа. Данный процесс происходит не на заводах, а непосредственно на нефтяных вышках.
Для информации! Удаляется газ сжиганием. Каждый хоть раз наблюдал столбы огня над местом добычи нефти. Это не что иное, как сжигание нефтяного газа. Однако сейчас его все чаще предпочитают не удалять, а применять в производственных целях.
Некоторые предприятия закачивают нефтяной газ в подземные пласты, чтобы увеличить внутреннее давление и упростить подъемы нефти из скважины. Также его можно смешивать с природным газом, чтобы впоследствии применять для отапливания помещений.
Сланцевый газ
Сланцевый газ по своей сути является тем же метаном. Разница лишь в способе его получения. Такой газ является следствием работ, направленных на обработку горючих сланцев. При их нагревании выделяется смола, по составу и консистенции схожая с нефтью. Подобным продуктом этой смолы и является сланцевый газ.
Доменный газ
На некоторых предприятиях имеются специальные промышленные печи. Используются они для выплавки чугунных изделий. Данный процесс может сопровождаться применением улавливающих систем, цель которых состоит в удержании и накапливании доменных газов.
В последствие эти газы допустимо использовать для нагрева той же печи, значительно повысив ее общее КПД, либо применить для работы другого оборудования в цеху и за его пределами.
Свойства горючих газов
Для лучшего понимания особенностей горючих газов, стоит разобраться, какими они обладают свойствами. Нижеуказанные данные в равной степени актуальны как для природных горючих газов, так и для тех, что были получены искусственным путем.
Температура воспламенения
Характеристика, обозначающая наибольшую температуру, при которой начинается процесс самопроизвольного воспламенения состава. При этом, отсутствуют какие-либо внешние факторы, провоцирующие эти воспламенения.
Понимание параметра температурного воспламенения помогает вычислить предельную температуру, до которой могут доходить поверхности аппаратов, эксплуатируемых в опасных зонах. Нельзя, чтобы эта температура превышала температуру воспламенения. В соответствии с данным показателем технике присваивается определенный температурный класс, в соответствии с которым он может эксплуатироваться без риска возгорания.
Жаропроизводительность
Свойство горючего газа, характеризующее максимальную температуру, которая выделяется при сгорании газа в требуемом количестве воздуха. Эта тепловая энергия затрачивается на нагрев продуктов сгорания. Для разных газов данный параметр неодинаков. Например, для бутана он равен 2118 градусам Цельсия, а для пропана – 2110 градусам Цельсия.
Температура вспышки
Показатель обозначает наименьшую температуру, при которой происходит выделение паров, достаточных для воспламенения от самого маленького показателя пламени.
Важно! Показатели температур вспышки и воспламенения могут разниться, путать их не стоит. В первом случае имеется сторонний источник воспламенения, в то время как во втором случае оно является самопроизвольным и неконтролируемым.
Плотность газа
Показатель плотности горючих газов определяется исходя из их сравнения с воздухом. За плотность воздуха берется единица. Если показатель плотности газа меньше единицы, то газ при взаимодействии с воздухом растет, если же больше, то напротив – уменьшается. К примеру, метан имеет показатель плотности около 0,55.
Важно! Все вышеуказанные свойства учитываются при разработке норм и правил, устанавливающих принципы хранения, транспортировки и эксплуатации горючих газов. Без четкого понимания того, какими именно свойствами обладает конкретный горючий газ, эксплуатировать его нельзя.
Применение горючих газов
Поскольку горючие газы способны выделять огромное количество тепловой энергии, они являются эффективными энергетическими топливами.
Разумеется, помимо горючих газов, в промышленности применятся солнечная и ядерная энергетика, а для отапливания зданий вполне можно использовать электричество, но все равно именно горючие газы сейчас имеют наибольшее распространение, ввиду относительной простоты их добычи, транспортировки и эксплуатации.
Несколько тезисов, касающихся сфер применения горючих газов:
1. Горючие газы нашли широкую сферу применения в металлургии, стеклянной и пищевой промышленности, в производстве цемента и иных строительных материалов. Также они активно применяются для обеспечения коммунально-бытовых нужд населения.
2. Еще одна неочевидная для многих сфера применения – производство органических соединений. К ним относят: уксусную кислоту, метиловый спирт, формальдегид, ацетон и ацетальдегид.
3. Метан, будучи основным компонентом природного газа, используется для промышленного производства органических продуктов. Синтез-газ, полученный посредством конверсии метана водяным паром, применяется для создания аммиачной продукции.
4. Сжиженный метан сегодня является одним из наиболее перспективных видов топлива, которое доступно для широкого применения в народном хозяйстве. Благодаря ему можно существенно снизить материальные затраты на транспортировку продукции и газоснабжение отдаленных районов. Общие экономические выгоды окажутся колоссальными.
5. Этан, преобразованный посредством обработки в пропилен и этилен, активно применяется для создания изделий из пластмасс, синтетических каучуков и ряда других искусственных волокон.
Как видно, вышеуказанные газы не являются взаимозаменяемыми (в основном). Каждый применятся для конкретных целей за счет наличия индивидуальных особенностей.
В чем опасность горючих газов?
Главная опасность, возникающая при хранении, транспортировки и эксплуатации горючих газов заключается в том, что они потенциально способны спровоцировать взрыв и пожар. Происходят подобные ситуации в случаях, когда газовые смеси смешиваются с воздухом внутри помещения, технологической установки или складского резервуара.
Плюс, для взрыва также должны иметься сторонние факторы, среди которых могут быть повышенная температура окружающей среды, достаточная для воспламенения смеси или искра, произведенная каким-либо предметом.
Чтобы горение было в принципе возможно, должны объединиться три фактора: горючий газ, кислород и источник воспламенения. Помимо воспламеняемости, горючие газы опасны благодаря наличию еще трех свойств:
1. Отсутствие запаха, ввиду чего без специальных ароматических добавок или оборудования, фиксирующего превышения в воздухе содержания конкретного газа, можно не заметить утечку.
2. Удушение – является следствием недостаточности кислорода, замещенного газом.
3. Токсичность. Вдыхание угарного газа в течение нескольких минут приводит к отравлению человека, а в некоторых случаях и к летальному уходу.
Горение при несоблюдении условий работы носит взрывной характер. Взрывы вполне способны нарушить целостность несущих конструкций, транспортировочных систем и прочего. При самых неблагоприятных условиях взрыв может спровоцировать множественные очаги пожара, локализовать которые для пожарных окажется крайне непростой задачей.
Чтобы работа с газом не приводила к печальным последствиям, необходимо знать о правилах техники безопасности. Именно поэтому на промышленных и хозяйственных предприятиях работают сотрудники, деятельность которых заключается в том, чтобы следить за исполнением всех нормативов безопасности.
Нормативные документы
Существуют нормативные документы, касающиеся работы с горючими газами. Основными являются:
1. Правила безопасного проведения газоопасных работ, направленных на обеспечение эксплуатационных характеристик оборудования. Также документ устанавливает правила земляных и огневых работ, при проведении которых могут присутствовать горючие газы.
2. ТР ТС 012/2011. Данный документ устанавливает правила проведения работ с электричеством и оборудованием, контактирующим с горючими газами.
Исходя из этих документов, на предприятиях должны быть приняты следующие меры:
• работники исполняют обязанности исключительно в рабочей одежде;
• оборудование, конструкция которого не подразумевает образования искры, может эксплуатироваться в пожароопасной зоне;
• оборудование, потенциально способное создать искру, должно размещаться вдали от взрывоопасных зон;
• должны присутствовать средства защиты дыхательных путей – они в зависимости от ситуации должны быть либо непосредственно на работнике, либо в шаговой доступности от него.
Требований, безусловно, много. Однако от того, соблюдаются ли они, зависит целостность оборудования, осуществление всех технологических процессов в штатном режиме и самое главное – жизнь и здоровье человека.
Что из себя представляет КПРП и от чего он зависит
Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) являются одним из самых важных параметров взрывоопасности газов, обладающих свойством горючести. Перед изучением КПРП нужно ознакомиться с нижними и верхними концентрационными пределами (НКПРП и ВКПРП соответственно).
1. Нижний предел – это наименьшая концентрация смеси, при которой ее горение приобретает устойчивый характер и может распространяться далее.
2. Верхний предел – наибольшая концентрация смеси, при которой та способна при взаимодействии с воздухом стабильно гореть и свободно распространяться по окружающей территории.
Исходя из этого, становится ясно, что КПРП является областью, в которой возможно возгорание и распространение смеси. За пределами КПРП смесь взрывобезопасна.
Внимание! Зависит КПРП от двух газовых характеристик – теплопроводности и теплоемкости. Чем выше показатель теплоемкости при той же теплопроводности, тем выше его эффективность.
В продолжение темы – если концентрация газа ниже НКПРП, то его горение физически невозможно, а если выше ВКПРП, то имеет место быть лишь диффузионное горение, но только при его утечке в окружающую среду или при наличии какого-либо источника зажигания.
Правила хранения горючих газов
Безопасное хранение горючих газов осуществляется за счет применения специальных баллонов, хранящихся в оборудованных должным образом складах.
Эти хранилища должны соответствовать всем имеющимся нормам безопасности (рядом с баллонами не должно быть никаких окислителей, способных нарушить их целостность). Правила хранения баллонов таковы:
• все баллоны должны быть установлены в вертикальном положении и надежно зафиксированы;
• рядом не должны располагаться никакие посторонние агрегаты и материалы;
• допускается расположение баллонов друг на друге, но с учетом, что высота конструкции не будет превышать 1,5 м и все вентили будут «смотреть» в одну сторону.
Иногда газ могут хранить в газгольдерах. Хранить их следует в местах, где нет посторонних предметов. Все газгольдеры также должны быть должным образом зафиксированы. Теперь к правилам, которые должны соблюдаться в складских помещениях:
• температура воздуха не должна превышать 35 градусов Цельсия;
• вход для посторонних лиц должен быть строго ограничен;
• уровень наполнения резервуаров не должен превышать установленных пределов;
• средства пожаротушения и кнопка включения сирены должны располагаться в шаговой доступности;
• должен иметься ответственный за соблюдение норм и правил безопасности сотрудник, осуществляющий дежурство.
Также за соблюдением норм безопасности следят государственные органы. Даже малейшие нарушения предусматривают огромные штрафы, в связи, с чем организации стремятся осуществлять хранение горючих газов строго в рамках правил.
Горючие газы являются достаточно опасными веществами. Неправильные их хранение и эксплуатация способны привести к катастрофическим последствиям. Однако если соблюдать все правила и нормы безопасности, то они способны принести людям огромную пользу, существенно упростив работу и жизнь.
Оставить комментарий: