Այրվող գազեր. անուններ, հատկություններ և կիրառություններ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Այրվող գազերը ցածր ջերմային արժեք ունեցող նյութեր են։ Սա գազային վառելիքի հիմնական բաղադրիչն է, որն օգտագործվում է քաղաքներին գազ մատակարարելու համար, արդյունաբերության և կյանքի այլ ոլորտներում: Նման գազերի ֆիզիկաքիմիական բնութագրերը կախված են դրանց բաղադրության մեջ չայրվող բաղադրիչների և վնասակար կեղտերի առկայությունից։

Այրվող գազերի տեսակները և ծագումը

Այրվող գազերը պարունակում են մեթան, պրոպան, բութան, էթան, ջրածին և ածխածնի օքսիդ, երբեմն՝ հեքսանի և պենտանի կեղտերով: Դրանք ստացվում են երկու եղանակով՝ բնական հանքավայրերից և արհեստական եղանակով։ Բնական ծագման գազեր՝ վառելիք, օրգանական նյութերի տարրալուծման բնական կենսաքիմիական գործընթացի արդյունք։ Հանքավայրերի մեծ մասը գտնվում է 1,5 կմ-ից պակաս խորության վրա և բաղկացած է հիմնականում մեթանից՝ պրոպանի, բութանի և էթանի փոքր խառնուրդներով։ Քանի որ առաջացման խորությունը մեծանում է, ավելանում է կեղտերի տոկոսը: Արտադրվում է բնական հանքավայրերից կամ որպես նավթային հանքավայրերի հարակից գազեր։

Ամենից հաճախ բնական գազի հանքավայրերը կենտրոնացած են նստվածքային ապարներում (ավազաքարեր, խճաքարեր): Ծածկույթը և հիմքում ընկած շերտերը խիտ կավե ապարներ են։ Տակերը հիմնականում յուղ և ջուր են։ Արհեստական - այրվողգազեր, որոնք ստացվում են տարբեր տեսակի պինդ վառելանյութերի (կոքս և այլն) և նավթի վերամշակման ածանցյալ արտադրանքների ջերմային մշակման արդյունքում։

Չոր հանքավայրերում արտադրվող բնական գազերի հիմնական բաղադրիչը մեթանն է՝ փոքր քանակությամբ պրոպանով, բութանով և էթանով։ Բնական գազը բնութագրվում է մշտական բաղադրությամբ և պատկանում է չոր գազերի կատեգորիային։ Նավթի վերամշակման ընթացքում և գազ-նավթի խառը հանքավայրերից ստացված գազի բաղադրությունը հաստատուն չէ և կախված է գազի գործոնի արժեքից, նավթի բնույթից և նավթի և գազային խառնուրդների տարանջատման պայմաններից: Այն ներառում է զգալի քանակությամբ պրոպան, բութան, էթան, ինչպես նաև նավթի մեջ պարունակվող այլ թեթև և ծանր ածխաջրածիններ՝ մինչև կերոսինի և բենզինի ֆրակցիաները։

Այրվող բնական գազերի արդյունահանումը այն աղիքներից հանելը, ավելորդ խոնավությունը հավաքելը և սպառողին տեղափոխման նախապատրաստումը: Գազի արտադրության առանձնահատկությունն այն է, որ ջրամբարից մինչև վերջնօգտագործող բոլոր փուլերում ամբողջ գործընթացը կնքվում է։

Այրվող գազեր և դրանց հատկությունները

Ջեռուցման հզորությունը տեսականորեն պահանջվող օդի մեջ չոր գազի ամբողջական այրման ժամանակ թողարկվող առավելագույն ջերմաստիճանն է: Այս դեպքում արձակված ջերմությունը ծախսվում է այրման արտադրանքները տաքացնելու վրա։ Մեթանի համար այս պարամետրը °С-ով 2043 է, բութանը` 2118, պրոպանը` 2110:

Բոցավառման ջերմաստիճան - ամենացածր ջերմաստիճանը, որի դեպքում ինքնաբուխ բռնկման գործընթացը տեղի է ունենում առանց արտաքին աղբյուրի, կայծի կամ բոցի ազդեցության՝ գազի մասնիկների կողմից արձակված ջերմության պատճառով: ՍաԱյս պարամետրը հատկապես կարևոր է վտանգավոր տարածքներում օգտագործվող սարքերի մակերեսի թույլատրելի ջերմաստիճանը որոշելու համար, որը չպետք է գերազանցի բռնկման ջերմաստիճանը: Նման սարքավորումներին հատկացված է ջերմաստիճանի դաս։

Բռնկման կետը ամենացածր ջերմաստիճանն է, որի դեպքում այնքան գոլորշի է արձակվում (հեղուկի մակերեսին) ամենափոքր բոցից բռնկվելու համար: Այս հատկությունը չպետք է ընդհանրացվի բռնկման կետին, քանի որ այս պարամետրերը կարող են շատ տարբեր լինել:

Գազի/գոլորշու խտություն. Որոշվում է օդի համեմատությամբ, որի խտությունը հավասար է 1-ի։ Գազի խտությունը 1 – ընկնում է։ Օրինակ՝ մեթանի համար այս ցուցանիշը 0,55 է։

Դյուրավառ գազի վտանգ

Այրվող գազերը վտանգ են ներկայացնում իրենց երեք հատկանիշներով.

1. Դյուրավառություն. Կա հրդեհի վտանգ գազի անկառավարելի բռնկման պատճառով;
2. Թունավորություն. Գազով կամ այրման արտադրանքով թունավորվելու վտանգ (ածխածնի օքսիդ);
3. Խեղդում թթվածնի պակասի պատճառով, որը կարող է փոխարինվել մեկ այլ գազով։

Այրումը քիմիական ռեակցիա է, որը ներառում է թթվածին: Այս դեպքում էներգիան ազատվում է ջերմության, բոցի տեսքով։ Դյուրավառ նյութը գազ է։ Գազի այրման գործընթացը հնարավոր է երեք գործոնի առկայության դեպքում՝

• Բոցավառման աղբյուր։
• Այրվող գազեր.
• Թթվածին.

Հրդեհային պաշտպանության նպատակն է վերացնել գործոններից գոնե մեկը։

մեթան

Անգույն, անհոտ, թեթև, դյուրավառ գազ է։ Ոչ թունավոր: Մեթանը կազմում է բոլոր բնական գազերի 98%-ը։ Այն համարվում է հիմնականը, որը որոշում է բնական գազի հատկությունները։ Այն 75% ածխածին է և 25% ջրածին։ Զանգվածային խորանարդ: մետր՝ 0, 717 կգ. Այն հեղուկանում է 111 Կ ջերմաստիճանում, մինչդեռ ծավալը նվազում է 600 անգամ։ Ցածր ռեակտիվություն։

Պրոպան

Պրոպան գազը դյուրավառ գազ է, անգույն և առանց հոտի: Այն ավելի ռեակտիվ է, քան մեթանը։ Բնական գազում պարունակությունը կազմում է 0,1-11% զանգվածային: Գազի և նավթի խառն հանքավայրերի հարակից գազերում մինչև 20%, պինդ վառելիքի վերամշակման արտադրանքներում (շագանակագույն և սև ածուխ, քարածխի խեժ) մինչև 80%: Պրոպան գազը օգտագործվում է տարբեր ռեակցիաներում էթիլեն, պրոպիլեն, ցածր օլեֆիններ, ցածր սպիրտներ, ացետոն, ֆորմիկ և պրոպիոնաթթու, նիտրոպարաֆիններ արտադրելու համար:

Բութան

Այրվող գազ՝ առանց գույնի, յուրահատուկ հոտով։ Բութան գազը հեշտությամբ սեղմելի է և ցնդող: Պարունակվում է նավթագազում մինչև 12% ծավալով։ Դրանք կստացվեն նաև նավթային ֆրակցիաների ճեղքման արդյունքում և լաբորատորիայում՝ Վուրցի ռեակցիայի միջոցով։ Սառեցման կետ -138 oC: Ինչպես բոլոր ածխաջրածնային գազերը, այն դյուրավառ է: Վնասակար է նյարդային համակարգի համար, ներշնչվելու դեպքում շնչառական ապարատի դիսֆունկցիան է առաջացնում։ Բութանը (գազը) թմրամիջոց ունի։

Էթան

Էթանը անգույն և անհոտ գազ է։ ածխաջրածինների ներկայացուցիչ։ Ջրազրկումը 550-650⁰ С-ում հանգեցնում է էթիլենի, ավելի քան 800^{0 С հանգեցնում է ացետիլենի:Պարունակվում է բնական և հարակից գազերում մինչև 10%: Այն առանձնանում է ցածր ջերմաստիճանի թորումով։ Նավթի ճաքման ժամանակ էթանի զգալի ծավալներ են արտանետվում։ Լաբորատոր պայմաններում այն ստացվում է Վուրցի ռեակցիայով։ Այն վինիլքլորիդի և էթիլենի արտադրության հիմնական հումքն է։}

Ջրածին

Թափանցիկ, առանց հոտի գազ։ Ոչ թունավոր, 14,5 անգամ ավելի թեթև, քան օդը: Ջրածինը արտաքինից նման է օդին։ Այն շատ ռեակտիվ է, ունի դյուրավառության լայն սահմաններ և բարձր պայթյունավտանգ է: Ներառված է գրեթե բոլոր օրգանական միացություններում։ Սեղմվող ամենադժվար գազը. Ազատ ջրածինը բնության մեջ չափազանց հազվադեպ է, բայց շատ տարածված է միացությունների տեսքով:

Ածխածնի օքսիդ

Անգույն գազ, անհոտ և անհամ. Քաշը 1 խմ. մ - 1, 25 կգ. Այն հայտնաբերված է բարձր կալորիականությամբ գազերում մեթանի և այլ ածխաջրածինների հետ միասին: Այրվող գազի մեջ ածխածնի երկօքսիդի մասնաբաժնի ավելացումը նվազեցնում է ջերմային արժեքը: Թունավոր ազդեցություն ունի մարդու օրգանիզմի վրա։

Այրվող գազերի օգտագործում

Այրվող գազերն ունեն բարձր ջերմային արժեք և, հետևաբար, շատ խնայող էներգիայի վառելիք են: Լայնորեն օգտագործվում է կենցաղային կարիքների, էլեկտրակայանների, մետաղագործության, ապակու, ցեմենտի և սննդի արդյունաբերության համար, որպես ավտոմոբիլային վառելիք, շինանյութերի արտադրության մեջ։

Այրվող գազերի օգտագործումը որպես հումք այնպիսի օրգանական միացությունների արտադրության համար, ինչպիսիք են ֆորմալդեհիդը, մեթիլ սպիրտը, քացախաթթուն, ացետոնը, ացետալդեհիդը, պայմանավորված է դրանց առկայությամբ.դրանց ածխաջրածինների կազմը։ Մեթանը, որպես այրվող բնական գազերի հիմնական բաղադրիչ, լայնորեն օգտագործվում է տարբեր օրգանական արտադրանքների արտադրության համար։ Ամոնիակ և տարբեր տեսակի սպիրտներ ստանալու համար օգտագործվում է սինթեզի գազ՝ թթվածնով կամ ջրային գոլորշիով մեթանի փոխակերպման արտադրանք։ Մեթանի պիրոլիզի և ջրազրկման արդյունքում առաջանում է ացետիլեն՝ ջրածնի և մուրի հետ միասին։ Ջրածինը, իր հերթին, օգտագործվում է ամոնիակի սինթեզման համար։ Այրվող գազերը, հիմնականում էթանը, օգտագործվում են էթիլենի և պրոպիլենի արտադրության համար, որոնք հետագայում օգտագործվում են որպես հումք պլաստմասսա, արհեստական մանրաթելեր և սինթետիկ կաուչուկներ արտադրելու համար։

Հեղուկ մեթանը վառելիքի հեռանկարային տեսակ է ազգային տնտեսության շատ ոլորտների համար: Հեղուկ գազերի օգտագործումը շատ դեպքերում ապահովում է մեծ տնտեսական օգուտներ՝ նվազեցնելով տրանսպորտի նյութական ծախսերը և լուծելով որոշ տարածքներում գազի մատակարարման խնդիրները և թույլ է տալիս ստեղծել հումքի պաշարներ քիմիական արդյունաբերության կարիքների համար։