Εύφλεκτα αέρια: ονόματα, ιδιότητες και εφαρμογές

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Τα εύφλεκτα αέρια είναι ουσίες με χαμηλή θερμογόνο δύναμη. Αυτό είναι το κύριο συστατικό του αερίου καυσίμου, το οποίο χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία πόλεων με φυσικό αέριο, στη βιομηχανία και σε άλλους τομείς της ζωής. Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τέτοιων αερίων εξαρτώνται από την παρουσία άκαυστων συστατικών και επιβλαβών ακαθαρσιών στη σύνθεσή τους.

Τύποι και προέλευση εύφλεκτων αερίων

Τα εύφλεκτα αέρια περιέχουν μεθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο, αιθάνιο, υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα, μερικές φορές με ακαθαρσίες εξανίου και πεντανίου. Λαμβάνονται με δύο τρόπους - από φυσικά κοιτάσματα και τεχνητά. Αέρια φυσικής προέλευσης - καύσιμο, αποτέλεσμα φυσικής βιοχημικής διαδικασίας αποσύνθεσης οργανικής ύλης. Τα περισσότερα κοιτάσματα βρίσκονται σε βάθος μικρότερο από 1,5 km και αποτελούνται κυρίως από μεθάνιο με μικρές προσμίξεις προπανίου, βουτανίου και αιθανίου. Καθώς το βάθος εμφάνισης αυξάνεται, το ποσοστό των ακαθαρσιών αυξάνεται. Παράγεται από φυσικά κοιτάσματα ή ως συναφή αέρια κοιτασμάτων πετρελαίου.

Πιο συχνά, τα κοιτάσματα φυσικού αερίου συγκεντρώνονται σε ιζηματογενή πετρώματα (ψαμμίτες, βότσαλα). Τα καλυπτικά και τα υποκείμενα στρώματα είναι πυκνά αργιλώδη πετρώματα. Τα πέλματα είναι κυρίως λάδι και νερό. Τεχνητό - εύφλεκτοαέρια που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα θερμικής επεξεργασίας διαφόρων τύπων στερεών καυσίμων (οπτάνθρακας κ.λπ.) και παραγώγων προϊόντων διύλισης πετρελαίου.

Το κύριο συστατικό των φυσικών αερίων που παράγονται σε ξηρά πεδία είναι το μεθάνιο με μικρές ποσότητες προπανίου, βουτανίου και αιθανίου. Το φυσικό αέριο χαρακτηρίζεται από σταθερή σύσταση και ανήκει στην κατηγορία των ξηρών αερίων. Η σύνθεση του αερίου που λαμβάνεται κατά τη διύλιση πετρελαίου και από μικτά κοιτάσματα αερίου-πετρελαίου δεν είναι σταθερή και εξαρτάται από την τιμή του συντελεστή αερίου, τη φύση του λαδιού και τις συνθήκες για τον διαχωρισμό των μιγμάτων πετρελαίου και αερίου. Περιλαμβάνει σημαντική ποσότητα προπανίου, βουτανίου, αιθανίου, καθώς και άλλων ελαφρών και βαρέων υδρογονανθράκων που περιέχονται στο πετρέλαιο, μέχρι κλάσματα κηροζίνης και βενζίνης.

Η εξαγωγή εύφλεκτων φυσικών αερίων είναι η εξαγωγή τους από τα έντερα, η συλλογή, η αφαίρεση της περίσσειας υγρασίας και η προετοιμασία για μεταφορά στον καταναλωτή. Η ιδιαιτερότητα της παραγωγής φυσικού αερίου είναι ότι σε όλα τα στάδια από τη δεξαμενή έως τον τελικό χρήστη, όλη η διαδικασία σφραγίζεται.

Εύφλεκτα αέρια και οι ιδιότητές τους

Θερμαντική ικανότητα είναι η μέγιστη θερμοκρασία που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση ξηρού αερίου σε μια θεωρητικά απαιτούμενη ποσότητα αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμότητα που απελευθερώνεται δαπανάται για τη θέρμανση των προϊόντων καύσης. Για το μεθάνιο, αυτή η παράμετρος σε °C είναι 2043, βουτάνιο - 2118, προπάνιο - 2110.

Θερμοκρασία ανάφλεξης - η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία λαμβάνει χώρα μια διαδικασία αυθόρμητης ανάφλεξης χωρίς έκθεση σε εξωτερική πηγή, σπινθήρα ή φλόγα, λόγω της θερμότητας που απελευθερώνεται από τα σωματίδια αερίου. ΑυτόΑυτή η παράμετρος είναι ιδιαίτερα σημαντική για τον προσδιορισμό της επιτρεπόμενης θερμοκρασίας επιφάνειας συσκευών που χρησιμοποιούνται σε επικίνδυνες περιοχές, η οποία δεν πρέπει να υπερβαίνει τη θερμοκρασία ανάφλεξης. Μια κατηγορία θερμοκρασίας έχει εκχωρηθεί σε τέτοιο εξοπλισμό.

Σημείο ανάφλεξης είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία απελευθερώνεται αρκετός ατμός (στην επιφάνεια ενός υγρού) για να αναφλεγεί από τη μικρότερη φλόγα. Αυτή η ιδιότητα δεν πρέπει να γενικεύεται σε σημείο ανάφλεξης, καθώς αυτές οι παράμετροι μπορεί να διαφέρουν πολύ.

Πυκνότητα αερίου/ατμού. Καθορίζεται σε σύγκριση με τον αέρα, του οποίου η πυκνότητα είναι ίση με 1. Η πυκνότητα του αερίου 1 - πέφτει. Για παράδειγμα, για το μεθάνιο αυτός ο δείκτης είναι 0,55.

Κίνδυνος εύφλεκτου αερίου

Τα εύφλεκτα αέρια αποτελούν κίνδυνο σε τρεις από τις ιδιότητές τους:

1. Εφύφλεκτο. Υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς λόγω ανεξέλεγκτη ανάφλεξη αερίου,
2. Τοξικότητα. Κίνδυνος δηλητηρίασης από αέριο ή προϊόντα καύσης (μονοξείδιο του άνθρακα),
3. Ασφυξία λόγω έλλειψης οξυγόνου, το οποίο μπορεί να αντικατασταθεί από άλλο αέριο.

Η καύση είναι μια χημική αντίδραση που περιλαμβάνει οξυγόνο. Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας, φλόγας. Η εύφλεκτη ουσία είναι ένα αέριο. Η διαδικασία της καύσης αερίου είναι δυνατή με την παρουσία τριών παραγόντων:

• Πηγή ανάφλεξης.
• Εύφλεκτα αέρια.
• Οξυγόνο.

Ο στόχος της πυροπροστασίας είναι να εξαλείψει τουλάχιστον έναν από τους παράγοντες.

Μεθάνιο

Είναι ένα άχρωμο, άοσμο, ελαφρύ, εύφλεκτο αέριο. Μη τοξικό. Το μεθάνιο αποτελεί το 98% όλων των φυσικών αερίων. Θεωρείται η κύρια που καθορίζει τις ιδιότητες του φυσικού αερίου. Είναι 75% άνθρακας και 25% υδρογόνο. Κύβος μάζας. μέτρα - 0, 717 κιλά. Υγροποιείται σε θερμοκρασία 111 Κ, ενώ ο όγκος του μειώνεται κατά 600 φορές. Χαμηλή αντιδραστικότητα.

Προπάνιο

Το αέριο προπάνιο είναι ένα εύφλεκτο αέριο, άχρωμο και άοσμο. Είναι πιο δραστικό από το μεθάνιο. Η περιεκτικότητα σε φυσικό αέριο είναι 0,1-11% κατά μάζα. Έως 20% σε συναφή αέρια από μικτά κοιτάσματα φυσικού αερίου και πετρελαίου, έως 80% σε προϊόντα επεξεργασίας στερεών καυσίμων (καφέ και μαύρος άνθρακας, λιθανθρακόπισσα). Το αέριο προπάνιο χρησιμοποιείται σε διάφορες αντιδράσεις για την παραγωγή αιθυλενίου, προπυλενίου, κατώτερων ολεφινών, κατώτερων αλκοολών, ακετόνης, μυρμηκικού και προπιονικού οξέος, νιτροπαραφινών.

Μπουτάν

Εύφλεκτο αέριο χωρίς χρώμα, με ιδιόμορφη μυρωδιά. Το αέριο βουτάνιο είναι εύκολα συμπιέσιμο και πτητικό. Περιέχεται σε αέριο πετρελαίου έως και 12% κατ' όγκο. Θα ληφθούν επίσης ως αποτέλεσμα πυρόλυσης κλασμάτων πετρελαίου και στο εργαστήριο με την αντίδραση Wurtz. Σημείο πήξης -138 oC. Όπως όλα τα αέρια υδρογονανθράκων, είναι εύφλεκτο. Επιβλαβές για το νευρικό σύστημα, εάν εισπνευστεί προκαλεί δυσλειτουργία της αναπνευστικής συσκευής. Το βουτάνιο (αέριο) έχει ναρκωτικές ιδιότητες.

Ethan

Το αιθάνιο είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο. αντιπροσωπευτικό των υδρογονανθράκων. Η αφυδρογόνωση σε 550-650⁰ Σ οδηγεί σε αιθυλένιο, πάνω από 800^{0 C οδηγεί σε ακετυλένιο. Περιέχεται σε φυσικά και συναφή αέρια έως και 10%. Διακρίνεται από απόσταξη σε χαμηλή θερμοκρασία. Σημαντικοί όγκοι αιθανίου απελευθερώνονται κατά τη διάσπαση του λαδιού. Υπό εργαστηριακές συνθήκες, λαμβάνεται με την αντίδραση Wurtz. Είναι η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή βινυλοχλωριδίου και αιθυλενίου.}

Υδρογόνο

Διαφανές άοσμο αέριο. Μη τοξικό, 14,5 φορές ελαφρύτερο από τον αέρα. Το υδρογόνο μοιάζει στην εμφάνιση με τον αέρα. Είναι εξαιρετικά αντιδραστικό, έχει μεγάλα όρια αναφλεξιμότητας και είναι εξαιρετικά εκρηκτικό. Περιλαμβάνεται σε όλες σχεδόν τις οργανικές ενώσεις. Το πιο δύσκολο αέριο στη συμπίεση. Το ελεύθερο υδρογόνο είναι εξαιρετικά σπάνιο στη φύση, αλλά είναι πολύ κοινό με τη μορφή ενώσεων.

Μονοξείδιο του άνθρακα

Άχρωμο αέριο, άοσμο και άγευστο. Βάρος 1 cu. m - 1, 25 κιλά. Βρίσκεται σε αέρια με πολλές θερμίδες μαζί με μεθάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες. Η αύξηση της αναλογίας μονοξειδίου του άνθρακα στο εύφλεκτο αέριο μειώνει τη θερμογόνο δύναμη. Έχει τοξική επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό.

Χρήση εύφλεκτων αερίων

Τα εύφλεκτα αέρια έχουν υψηλή θερμογόνο δύναμη και επομένως αποτελούν ένα ιδιαίτερα οικονομικό ενεργειακό καύσιμο. Χρησιμοποιείται ευρέως για οικιακές ανάγκες, εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής, μεταλλουργία, γυαλί, τσιμέντο και βιομηχανίες τροφίμων, ως καύσιμο αυτοκινήτων, στην παραγωγή οικοδομικών υλικών.

Η χρήση εύφλεκτων αερίων ως πρώτων υλών για την παραγωγή οργανικών ενώσεων όπως φορμαλδεΰδη, μεθυλική αλκοόλη, οξικό οξύ, ακετόνη, ακεταλδεΰδη, οφείλεται στην παρουσία σετη σύνθεσή τους σε υδρογονάνθρακες. Το μεθάνιο, ως το κύριο συστατικό των εύφλεκτων φυσικών αερίων, χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή διαφόρων βιολογικών προϊόντων. Για τη λήψη αμμωνίας και διαφόρων ειδών αλκοολών, χρησιμοποιείται αέριο σύνθεσης - προϊόν μετατροπής του μεθανίου με οξυγόνο ή υδρατμούς. Η πυρόλυση και η αφυδρογόνωση του μεθανίου παράγει ακετυλένιο, μαζί με υδρογόνο και αιθάλη. Το υδρογόνο, με τη σειρά του, χρησιμοποιείται για τη σύνθεση αμμωνίας. Εύφλεκτα αέρια, κυρίως αιθάνιο, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αιθυλενίου και προπυλενίου, τα οποία αργότερα χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για την παραγωγή πλαστικών, τεχνητών ινών και συνθετικών καουτσούκ.

Το υγροποιημένο μεθάνιο είναι ένας πολλά υποσχόμενος τύπος καυσίμου για πολλούς τομείς της εθνικής οικονομίας. Η χρήση υγροποιημένων αερίων σε πολλές περιπτώσεις παρέχει μεγάλα οικονομικά οφέλη, μειώνοντας το κόστος υλικών για τη μεταφορά και επίλυση προβλημάτων παροχής αερίου σε ορισμένες περιοχές και σας επιτρέπει να δημιουργήσετε αποθέματα πρώτων υλών για τις ανάγκες της χημικής βιομηχανίας.