گازهای قابل احتراق: نام ها، خواص و کاربردها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

گازهای قابل احتراق موادی با ارزش حرارتی پایین هستند. این جزء اصلی سوخت گازی است که برای تامین گاز شهرها، در صنعت و سایر زمینه های زندگی استفاده می شود. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی چنین گازهایی به وجود اجزای غیر قابل احتراق و ناخالصی های مضر در ترکیب آنها بستگی دارد.

انواع و منشا گازهای قابل احتراق

گازهای قابل احتراق حاوی متان، پروپان، بوتان، اتان، هیدروژن و مونوکسید کربن، گاهی اوقات با ناخالصی های هگزان و پنتان هستند. آنها به دو روش - از رسوبات طبیعی و مصنوعی به دست می آیند. گازهای با منشاء طبیعی - سوخت، نتیجه فرآیند بیوشیمیایی طبیعی تجزیه مواد آلی. بیشتر ذخایر در عمق کمتر از 1.5 کیلومتری قرار دارند و عمدتاً از متان با ترکیبات کوچک پروپان، بوتان و اتان تشکیل شده‌اند. با افزایش عمق وقوع، درصد ناخالصی ها افزایش می یابد. تولید شده از ذخایر طبیعی یا به عنوان گازهای مرتبط با میادین نفتی.

اغلب، ذخایر گاز طبیعی در سنگ های رسوبی (ماسه سنگ ها، سنگریزه ها) متمرکز می شوند. لایه های پوششی و زیرین آن سنگ های رسی متراکم هستند. کف آن عمدتاً روغن و آب است. مصنوعی - قابل احتراقگازهای به دست آمده در نتیجه پردازش حرارتی انواع مختلف سوخت جامد (کک و غیره) و محصولات مشتق شده از پالایش نفت.

جزء اصلی گازهای طبیعی تولید شده در مزارع خشک متان با مقادیر کمی پروپان، بوتان و اتان است. گاز طبیعی با ترکیب ثابت مشخص می شود و به دسته گاز خشک تعلق دارد. ترکیب گاز به دست آمده در طی پالایش نفت و از ذخایر مخلوط گاز و نفت ثابت نیست و به مقدار ضریب گاز، ماهیت نفت و شرایط جداسازی مخلوط نفت و گاز بستگی دارد. این شامل مقدار قابل توجهی پروپان، بوتان، اتان، و همچنین سایر هیدروکربن های سبک و سنگین موجود در نفت، تا بخش های نفت سفید و بنزین است.

استخراج گازهای طبیعی قابل احتراق برای استخراج آن از روده، جمع آوری، حذف رطوبت اضافی و آماده سازی برای انتقال به مصرف کننده است. ویژگی تولید گاز این است که در تمام مراحل از مخزن تا مصرف کننده نهایی، کل فرآیند آب بندی می شود.

گازهای قابل احتراق و خواص آنها

ظرفیت گرمایش حداکثر دمای آزاد شده در طی احتراق کامل گاز خشک در مقدار هوای مورد نیاز نظری است. در این حالت گرمای آزاد شده صرف گرمایش محصولات احتراق می شود. برای متان، این پارامتر در درجه سانتیگراد 2043، بوتان - 2118، پروپان - 2110 است.

دمای اشتعال - کمترین دمایی که در آن یک فرآیند اشتعال خود به خود بدون قرار گرفتن در معرض منبع خارجی، جرقه یا شعله، به دلیل گرمای آزاد شده توسط ذرات گاز اتفاق می افتد. ایناین پارامتر به ویژه برای تعیین دمای سطح مجاز وسایل مورد استفاده در مناطق خطرناک که نباید از دمای اشتعال بیشتر شود، اهمیت دارد. یک کلاس دما به چنین تجهیزاتی اختصاص داده شده است.

نقطه اشتعال کمترین دمایی است که در آن بخار کافی (در سطح مایع) آزاد می شود تا از کوچکترین شعله مشتعل شود. این ویژگی نباید به نقطه اشتعال تعمیم داده شود، زیرا این پارامترها می توانند بسیار متفاوت باشند.

تراکم گاز/بخار. در مقایسه با هوا که چگالی آن برابر با 1 است تعیین می شود. چگالی گاز 1 - سقوط می کند. به عنوان مثال، برای متان این شاخص 0.55 است.

خطر گاز قابل اشتعال

گازهای قابل احتراق در سه ویژگی خود خطر ایجاد می کنند:

1. اشتعال پذیری. خطر آتش سوزی به دلیل احتراق غیرقابل کنترل گاز وجود دارد؛
2. مسمومیت. خطر مسمومیت با گاز یا محصولات احتراق (مونوکسید کربن)؛
3. خفگی ناشی از کمبود اکسیژن که می تواند با گاز دیگری جایگزین شود.

احتراق یک واکنش شیمیایی است که حاوی اکسیژن است. در این حالت انرژی به صورت حرارت، شعله آزاد می شود. ماده قابل اشتعال گاز است. فرآیند احتراق گاز در حضور سه عامل امکان پذیر است:

• منبع احتراق.
• گازهای قابل احتراق.
• اکسیژن.

هدف حفاظت در برابر آتش حذف حداقل یکی از عوامل است.

متان

این گاز بی رنگ، بی بو، سبک و قابل اشتعال است. غیر سمی متان 98 درصد از کل گازهای طبیعی را تشکیل می دهد. این اصلی ترین عامل تعیین کننده خواص گاز طبیعی در نظر گرفته می شود. 75% کربن و 25% هیدروژن است. مکعب جرمی متر - 0، 717 کیلوگرم. در دمای 111 کلوین به مایع تبدیل می شود، در حالی که حجم آن 600 برابر کاهش می یابد. واکنش پذیری کم.

پروپان

گاز پروپان گازی قابل اشتعال، بی رنگ و بی بو است. واکنش پذیرتر از متان است. محتوای گاز طبیعی 0.1-11٪ جرم است. تا 20 درصد در گازهای همراه از میادین مخلوط گاز و نفت، تا 80 درصد در محصولات فرآوری سوخت جامد (زغال سنگ قهوه ای و سیاه، قطران زغال سنگ). گاز پروپان در واکنش های مختلف برای تولید اتیلن، پروپیلن، الفین های پایین تر، الکل های پایین تر، استون، اسید فرمیک و پروپیونیک، نیتروپارافین ها استفاده می شود.

بوتان

گاز قابل احتراق بدون رنگ، با بوی خاص. گاز بوتان به راحتی قابل تراکم و فرار است. حاوی گاز نفتی تا 12 درصد حجمی. آنها همچنین در نتیجه ترک خوردگی فراکسیون های نفتی و در آزمایشگاه توسط واکنش Wurtz به دست می آیند. نقطه انجماد -138 oC. مانند همه گازهای هیدروکربنی، قابل اشتعال است. برای سیستم عصبی مضر است، در صورت استنشاق باعث اختلال در عملکرد دستگاه تنفسی می شود. بوتان (گاز) دارای خواص مخدر است.

اتان

اتان گازی بی رنگ و بی بو است. نماینده هیدروکربن ها هیدروژن زدایی در 550-650⁰ C منجر به اتیلن می شود، بیش از 800^{0 C منجر به استیلن می شود.موجود در گازهای طبیعی و همراه تا 10٪. با تقطیر در دمای پایین متمایز می شود. حجم قابل توجهی از اتان در هنگام ترک روغن آزاد می شود. در شرایط آزمایشگاهی با واکنش Wurtz به دست می آید. این ماده خام اصلی برای تولید وینیل کلرید و اتیلن است.}

هیدروژن

گاز شفاف بدون بو. غیر سمی، 14.5 برابر سبک تر از هوا. هیدروژن از نظر ظاهری شبیه هوا است. بسیار واکنش پذیر است، محدودیت های قابل اشتعال گسترده ای دارد و به شدت انفجاری است. تقریباً در تمام ترکیبات آلی موجود است. سخت ترین گاز برای فشرده سازی هیدروژن آزاد در طبیعت بسیار نادر است، اما به شکل ترکیبات بسیار رایج است.

مونوکسید کربن

گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه. وزن 1 مکعب متر - 1، 25 کیلوگرم. این ماده در گازهای پرکالری همراه با متان و سایر هیدروکربن ها یافت می شود. افزایش نسبت مونوکسید کربن در گاز قابل احتراق باعث کاهش ارزش حرارتی می شود. اثر سمی بر بدن انسان دارد.

استفاده از گازهای قابل احتراق

گازهای قابل احتراق ارزش حرارتی بالایی دارند و بنابراین یک سوخت انرژی بسیار مقرون به صرفه هستند. به طور گسترده برای نیازهای داخلی، نیروگاه ها، متالورژی، شیشه، سیمان و صنایع غذایی، به عنوان سوخت خودرو، در تولید مصالح ساختمانی استفاده می شود.

استفاده از گازهای قابل احتراق به عنوان مواد خام برای تولید ترکیبات آلی مانند فرمالدئید، متیل الکل، اسید استیک، استون، استالدئید، به دلیل وجود درترکیب آنها از هیدروکربن ها متان به عنوان جزء اصلی گازهای طبیعی قابل احتراق به طور گسترده برای تولید محصولات ارگانیک مختلف استفاده می شود. برای به دست آوردن آمونیاک و انواع مختلف الکل ها از گاز سنتز استفاده می شود - محصول تبدیل متان با اکسیژن یا بخار آب. پیرولیز و هیدروژن زدایی متان باعث تولید استیلن به همراه هیدروژن و دوده می شود. هیدروژن به نوبه خود برای سنتز آمونیاک استفاده می شود. گازهای قابل احتراق، عمدتاً اتان، برای تولید اتیلن و پروپیلن استفاده می‌شوند که بعداً به عنوان مواد اولیه برای تولید پلاستیک، الیاف مصنوعی و لاستیک‌های مصنوعی استفاده می‌شوند.

متان مایع یک نوع سوخت امیدوارکننده برای بسیاری از بخش‌های اقتصاد ملی است. استفاده از گازهای مایع در بسیاری از موارد مزایای اقتصادی زیادی را به همراه دارد، هزینه های مواد برای حمل و نقل و حل مشکلات تامین گاز در مناطق خاص را کاهش می دهد و به شما امکان می دهد تا ذخایر مواد اولیه را برای نیازهای صنایع شیمیایی ایجاد کنید.