Hořlavé plyny: názvy, vlastnosti a použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Spalitelné plyny jsou látky s nízkou výhřevností. Jedná se o hlavní složku plynného paliva, které se používá k zásobování měst plynem, v průmyslu a dalších oblastech života. Fyzikálně-chemické vlastnosti těchto plynů závisí na přítomnosti nehořlavých složek a škodlivých nečistot v jejich složení.

Druhy a původ hořlavých plynů

Spalitelné plyny obsahují metan, propan, butan, ethan, vodík a oxid uhelnatý, někdy s nečistotami hexanu a pentanu. Získávají se dvěma způsoby – z přírodních nalezišť a uměle. Plyny přírodního původu – palivo, výsledek přirozeného biochemického procesu rozkladu organické hmoty. Většina ložisek se nachází v hloubce menší než 1,5 km a sestává převážně z metanu s malými příměsemi propanu, butanu a ethanu. S rostoucí hloubkou výskytu se zvyšuje procento nečistot. Vyrábí se z přírodních ložisek nebo jako související plyny ropných polí.

Ložiska zemního plynu se nejčastěji soustřeďují v sedimentárních horninách (pískovce, oblázky). Krycí a spodní vrstvy jsou husté jílovité horniny. Podrážky jsou převážně olejové a vodní. Umělý - hořlavýplyny získané jako výsledek tepelného zpracování různých druhů pevných paliv (koks atd.) a derivátů rafinace ropy.

Hlavní složkou zemních plynů produkovaných na suchých polích je metan s malým množstvím propanu, butanu a ethanu. Zemní plyn se vyznačuje stálým složením a patří do kategorie suchého plynu. Složení plynu získaného při rafinaci ropy a ze smíšených plynoropných ložisek není konstantní a závisí na hodnotě plynového faktoru, povaze ropy a podmínkách separace ropných a plynových směsí. Zahrnuje značné množství propanu, butanu, ethanu, ale i dalších lehkých a těžkých uhlovodíků obsažených v ropě, až po petrolejové a benzínové frakce.

Extrakce hořlavých zemních plynů spočívá v jejich extrakci z útrob, shromažďování, odstraňování přebytečné vlhkosti a přípravě na přepravu ke spotřebiteli. Zvláštností výroby plynu je, že ve všech fázích od zásobníku až po koncového uživatele je celý proces uzavřen.

Spalitelné plyny a jejich vlastnosti

Topný výkon je maximální teplota uvolněná během úplného spalování suchého plynu v teoreticky potřebném množství vzduchu. V tomto případě je uvolněné teplo vynaloženo na ohřev produktů spalování. Pro metan je tento parametr ve °С 2043, butan - 2118, propan - 2110.

Teplota vznícení – nejnižší teplota, při které dochází k procesu samovznícení bez vystavení vnějšímu zdroji, jiskře nebo plameni, v důsledku tepla uvolněného částicemi plynu. TentoTento parametr je důležitý zejména pro stanovení přípustné povrchové teploty zařízení používaných v prostředí s nebezpečím výbuchu, která nesmí překročit teplotu vznícení. Takovému zařízení je přiřazena teplotní třída.

Bod vzplanutí je nejnižší teplota, při které se uvolní dostatek páry (na povrchu kapaliny), aby se vznítily od nejmenšího plamene. Tato vlastnost by neměla být zobecňována na bod vzplanutí, protože tyto parametry se mohou značně lišit.

Hustota plynu/páry. Stanovuje se ve srovnání se vzduchem, jehož hustota je rovna 1. Hustota plynu 1 - klesá. Například pro metan je tento indikátor 0,55.

Nebezpečí hořlavých plynů

Hořlavé plyny představují nebezpečí ve třech ze svých vlastností:

1. Hořlavost. Hrozí nebezpečí požáru v důsledku nekontrolovaného vznícení plynu;
2. Toxicita. Riziko otravy plynem nebo produkty spalování (oxid uhelnatý);
3. Udušení kvůli nedostatku kyslíku, který může být nahrazen jiným plynem.

Spalování je chemická reakce, která zahrnuje kyslík. V tomto případě se energie uvolňuje ve formě tepla, plamene. Hořlavou látkou je plyn. Proces spalování plynu je možný za přítomnosti tří faktorů:

• Zdroj zapalování.
• Hořlavé plyny.
• Kyslík.

Cílem požární ochrany je eliminovat alespoň jeden z faktorů.

Methane

Je to bezbarvý, lehký, hořlavý plyn bez zápachu. Netoxický. Metan tvoří 98 % všech zemních plynů. Je považován za hlavní, který určuje vlastnosti zemního plynu. Je to 75 % uhlíku a 25 % vodíku. Hromadná kostka. metrů - 0, 717 kg. Zkapalňuje se při teplotě 111 K, přičemž se jeho objem zmenší 600x. Nízká reaktivita.

Propan

Propan je hořlavý plyn, bez barvy a zápachu. Je reaktivnější než metan. Obsah v zemním plynu je 0,1-11 % hm. Až 20 % v přidružených plynech ze směsných plynových a ropných polí, až 80 % v produktech zpracování tuhých paliv (hnědé a černé uhlí, černouhelný dehet). Propanový plyn se používá v různých reakcích k výrobě ethylenu, propylenu, nižších olefinů, nižších alkoholů, acetonu, kyseliny mravenčí a propionové, nitroparafinů.

Bhútán

Spalitelný plyn bez barvy, se zvláštním zápachem. Butan je snadno stlačitelný a těkavý. Obsaženo v ropném plynu do 12 % obj. Budou také získány jako výsledek krakování ropných frakcí a v laboratoři Wurtzovou reakcí. Bod tuhnutí -138 oC. Jako všechny uhlovodíkové plyny je hořlavý. Škodlivý pro nervový systém, při vdechování způsobuje dysfunkci dýchacího ústrojí. Butan (plyn) má narkotické vlastnosti.

Ethan

Ethan je bezbarvý plyn bez zápachu. zástupce uhlovodíků. Dehydrogenace při 550-650⁰ С vede k etylenu, více než 800^{0 С vede k acetylenu. Obsaženo v přírodních a souvisejících plynech do 10 %. Vyznačuje se nízkoteplotní destilací. Při krakování ropy se uvolňuje značné množství etanu. V laboratorních podmínkách se získává Wurtzovou reakcí. Je to hlavní surovina pro výrobu vinylchloridu a etylenu.}

Vodík

Transparentní plyn bez zápachu. Netoxický, 14,5krát lehčí než vzduch. Vodík je svým vzhledem podobný vzduchu. Je vysoce reaktivní, má široké limity hořlavosti a je vysoce výbušný. Zahrnuje téměř všechny organické sloučeniny. Nejobtížněji stlačitelný plyn. Volný vodík je v přírodě extrémně vzácný, ale je velmi běžný ve formě sloučenin.

Oxid uhelnatý

Bezbarvý plyn, bez zápachu a chuti. Hmotnost 1 cu. m - 1,25 kg. Nachází se ve vysoce kalorických plynech spolu s metanem a dalšími uhlovodíky. Zvýšení podílu oxidu uhelnatého v hořlavém plynu snižuje výhřevnost. Má toxický účinek na lidské tělo.

Použití hořlavých plynů

Spalitelné plyny mají vysokou výhřevnost, a proto jsou vysoce ekonomickým energetickým palivem. Široce se používá pro domácí potřeby, elektrárny, hutnictví, sklářský, cementářský a potravinářský průmysl, jako automobilové palivo, při výrobě stavebních materiálů.

Použití hořlavých plynů jako surovin pro výrobu takových organických sloučenin, jako je formaldehyd, methylalkohol, kyselina octová, aceton, acetaldehyd, je způsobeno přítomností vjejich složení uhlovodíků. Metan, jako hlavní složka spalitelných zemních plynů, je široce používán pro výrobu různých organických produktů. K získávání amoniaku a různých druhů alkoholů se používá syntézní plyn - produkt přeměny metanu s kyslíkem nebo vodní párou. Pyrolýza a dehydrogenace metanu produkuje acetylen spolu s vodíkem a sazemi. Vodík se zase používá k syntéze amoniaku. Hořlavé plyny, především ethan, se používají k výrobě etylenu a propylenu, které se později používají jako suroviny pro výrobu plastů, umělých vláken a syntetických kaučuků.

Zkapalněný metan je slibným typem paliva pro mnoho odvětví národního hospodářství. Použití zkapalněných plynů v mnoha případech přináší velké ekonomické výhody, snižuje materiálové náklady na dopravu a řeší problémy se zásobováním plynem v určitých oblastech a umožňuje vytvářet zásoby surovin pro potřeby chemického průmyslu.