الغازات القابلة للاحتراق: الأسماء والخصائص والتطبيقات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

الغازات القابلة للاحتراق هي مواد ذات قيمة منخفضة من السعرات الحرارية. هذا هو المكون الرئيسي للوقود الغازي ، الذي يستخدم لتزويد المدن بالغاز ، في الصناعة وغيرها من مجالات الحياة. تعتمد الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهذه الغازات على وجود مكونات غير قابلة للاحتراق وشوائب ضارة في تركيبها.

أنواع وأصل الغازات القابلة للاحتراق

تحتوي الغازات القابلة للاحتراق على الميثان والبروبان والبيوتان والإيثان والهيدروجين وأول أكسيد الكربون ، وأحيانًا مع شوائب من الهكسان والبنتان. يتم الحصول عليها بطريقتين - من الرواسب الطبيعية ومصطنعة. غازات من أصل طبيعي - وقود ، نتيجة لعملية كيميائية حيوية طبيعية لتحلل المواد العضوية. تقع معظم الرواسب على عمق أقل من 1.5 كم وتتكون أساسًا من الميثان مع خليط صغير من البروبان والبيوتان والإيثان. مع زيادة عمق حدوثه ، تزداد نسبة الشوائب. المنتج من الرواسب الطبيعية أو الغازات المصاحبة لحقول النفط

في أغلب الأحيان ، تتركز رواسب الغاز الطبيعي في الصخور الرسوبية (الأحجار الرملية والحصى). الغطاء والطبقات الأساسية عبارة عن صخور طينية كثيفة. النعال أساسًا زيت وماء. اصطناعي - قابل للاحتراقالغازات الناتجة عن المعالجة الحرارية لأنواع مختلفة من الوقود الصلب (فحم الكوك ، إلخ) ومنتجات مشتقة من تكرير النفط.

المكون الرئيسي للغازات الطبيعية المنتجة في الحقول الجافة هو الميثان بكميات صغيرة من البروبان والبيوتان والإيثان. يتميز الغاز الطبيعي بتركيبته الثابتة وينتمي إلى فئة الغاز الجاف. إن تركيبة الغاز التي يتم الحصول عليها أثناء تكرير النفط ومن رواسب الغاز والنفط المختلطة ليست ثابتة وتعتمد على قيمة عامل الغاز وطبيعة الزيت وشروط فصل مخاليط النفط والغاز. يحتوي على كمية كبيرة من البروبان ، والبيوتان ، والإيثان ، بالإضافة إلى الهيدروكربونات الخفيفة والثقيلة الأخرى الموجودة في النفط ، حتى الكيروسين والبنزين.

استخراج الغازات الطبيعية القابلة للاحتراق هو استخلاصها من الأمعاء ، وجمع وإزالة الرطوبة الزائدة والاستعداد لنقلها إلى المستهلك. خصوصية إنتاج الغاز هي أنه في جميع المراحل من الخزان إلى المستخدم النهائي ، يتم إغلاق العملية بأكملها.

الغازات القابلة للاحتراق وخصائصها

سعة التسخين هي أقصى درجة حرارة يتم إطلاقها أثناء الاحتراق الكامل للغاز الجاف في كمية الهواء المطلوبة نظريًا. في هذه الحالة ، يتم إنفاق الحرارة المنبعثة على تسخين منتجات الاحتراق. بالنسبة للميثان ، هذه المعلمة في ° C هي 2043 ، البيوتان - 2118 ، البروبان - 2110.

درجة حرارة الاشتعال - أدنى درجة حرارة تحدث فيها عملية الاشتعال التلقائي دون التعرض لمصدر خارجي أو شرارة أو لهب ، بسبب الحرارة المنبعثة من جزيئات الغاز. هذههذه المعلمة مهمة بشكل خاص لتحديد درجة حرارة السطح المسموح بها للأجهزة المستخدمة في المناطق الخطرة ، والتي يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الاشتعال. يتم تعيين فئة درجة حرارة لهذه المعدات.

نقطة الوميض هي أدنى درجة حرارة يتم عندها إطلاق بخار كافٍ (على سطح سائل) ليشتعل من أصغر لهب. لا ينبغي تعميم هذه الخاصية على نقطة الوميض ، حيث يمكن أن تختلف هذه المعلمات بشكل كبير.

كثافة الغاز / البخار. يتم تحديده بالمقارنة مع الهواء الذي تبلغ كثافته 1. كثافة الغاز 1 - السقوط. على سبيل المثال ، بالنسبة لغاز الميثان ، يكون هذا المؤشر 0.55.

خطر الغازات القابلة للاشتعال

الغازات القابلة للاحتراق تشكل خطرا في ثلاثة من خصائصها:

1. القابلية للاشتعال. هناك خطر نشوب حريق بسبب اشتعال الغاز غير المنضبط ؛
2. السمية. خطر التسمم بالغاز أو منتجات الاحتراق (أول أكسيد الكربون) ؛
3. اختناق بسبب نقص الأكسجين ويمكن استبداله بغاز آخر

الاحتراق تفاعل كيميائي يتضمن الأكسجين. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الطاقة على شكل حرارة ، لهب. المادة القابلة للاشتعال غاز. عملية احتراق الغاز ممكنة في وجود ثلاثة عوامل:

• مصدر الإشعال.
• غازات قابلة للاحتراق.
• أكسجين.

الهدف من الحماية من الحرائق هو القضاء على عامل واحد على الأقل.

الميثان

إنه غاز خفيف ، عديم اللون ، عديم الرائحة ، قابل للاشتعال. غير سام. يشكل الميثان 98٪ من جميع الغازات الطبيعية. يعتبر العنصر الرئيسي الذي يحدد خصائص الغاز الطبيعي. يتكون من 75٪ كربون و 25٪ هيدروجين. مكعب كتلة. متر - 0 ، 717 كجم. يسيل عند درجة حرارة 111 كلفن ، بينما ينخفض حجمه بمقدار 600 مرة. تفاعلية منخفضة.

البروبان

غاز البروبان غاز قابل للاشتعال ، عديم اللون والرائحة. إنه أكثر تفاعلاً من الميثان. المحتوى في الغاز الطبيعي هو 0.1-11٪ بالكتلة. تصل إلى 20٪ في الغازات المصاحبة من الغاز المختلط وحقول النفط ، وحتى 80٪ في منتجات معالجة الوقود الصلب (الفحم البني والأسود ، قطران الفحم). يستخدم غاز البروبان في تفاعلات مختلفة لإنتاج الإيثيلين والبروبيلين والأوليفينات المنخفضة والكحول المنخفض والأسيتون وحمض الفورميك والبروبيونيك والنيتروبرافين.

بوتان

غاز قابل للاشتعال بدون لون برائحة غريبة. غاز البيوتان سهل الانضغاط والمتطاير. يحتوي على غاز البترول بنسبة تصل إلى 12٪ من حيث الحجم. سيتم الحصول عليها أيضًا نتيجة تكسير كسور البترول وفي المختبر بواسطة تفاعل Wurtz. نقطة التجمد -138oC. مثل كل الغازات الهيدروكربونية ، فهو قابل للاشتعال. ضار بالجهاز العصبي ، إذا استنشق يسبب خللاً في الجهاز التنفسي. البيوتان (غاز) له خصائص مخدرة.

إيثان

الإيثان غاز عديم اللون والرائحة. ممثل الهيدروكربونات. نزع الهيدروجين عند 550-650⁰С يؤدي إلى الإيثيلين ، أكثر من 800^{0С يؤدي إلى الأسيتيلين.يحتوي على غازات طبيعية ومصاحبة بنسبة تصل إلى 10٪. يتميز بالتقطير بدرجة حرارة منخفضة. يتم إطلاق كميات كبيرة من الإيثان أثناء تكسير الزيت. في ظل ظروف المختبر ، يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل Wurtz. وهي المادة الخام الرئيسية لإنتاج كلوريد الفينيل والإيثيلين.}

الهيدروجين

غاز شفاف عديم الرائحة. غير سام ، أخف 14.5 مرة من الهواء. يشبه الهيدروجين الهواء في المظهر. إنه شديد التفاعل ، وله حدود قابلية واسعة للاشتعال ، وهو شديد الانفجار. مدرج في جميع المركبات العضوية تقريبًا. أصعب الغاز للضغط. الهيدروجين الحر نادر للغاية في الطبيعة ، لكنه شائع جدًا في شكل مركبات.

أول أكسيد الكربون

غاز عديم اللون ، عديم الرائحة والمذاق. الوزن 1 متر مكعب. م - 1 ، 25 كجم. يوجد في الغازات عالية السعرات الحرارية مع الميثان والهيدروكربونات الأخرى. تؤدي زيادة نسبة أول أكسيد الكربون في الغاز القابل للاحتراق إلى خفض القيمة الحرارية. له تأثير سام على جسم الإنسان.

استخدام الغازات القابلة للاحتراق

الغازات القابلة للاحتراق لها قيمة حرارية عالية ، وبالتالي فهي وقود طاقة اقتصادي للغاية. تستخدم على نطاق واسع للاحتياجات المحلية ، ومحطات الطاقة ، والتعدين ، والزجاج ، والأسمنت والصناعات الغذائية ، كوقود للسيارات ، في إنتاج مواد البناء.

يرجع استخدام الغازات القابلة للاحتراق كمواد خام لإنتاج مركبات عضوية مثل الفورمالديهايد ، وكحول الميثيل ، وحمض الخليك ، والأسيتون ، والأسيتالديهيد ، إلى وجودها فيتكوينها من الهيدروكربونات. يستخدم الميثان ، باعتباره المكون الرئيسي للغازات الطبيعية القابلة للاحتراق ، على نطاق واسع لإنتاج العديد من المنتجات العضوية. للحصول على الأمونيا وأنواع مختلفة من الكحوليات ، يتم استخدام الغاز التخليقي - وهو منتج لتحويل الميثان بالأكسجين أو بخار الماء. ينتج الانحلال الحراري ونزع الهيدروجين من الميثان الأسيتيلين ، إلى جانب الهيدروجين والسخام. يستخدم الهيدروجين بدوره لتصنيع الأمونيا. تستخدم الغازات القابلة للاحتراق ، وبشكل أساسي الإيثان ، لإنتاج الإيثيلين والبروبيلين ، والتي تستخدم لاحقًا كمواد خام لإنتاج البلاستيك والألياف الصناعية والمطاط الصناعي.

الميثان المسال نوع واعد من الوقود للعديد من قطاعات الاقتصاد الوطني. يوفر استخدام الغازات المسالة في كثير من الحالات فوائد اقتصادية كبيرة ، حيث يقلل من تكاليف المواد للنقل وحل مشاكل إمدادات الغاز في مناطق معينة ، ويسمح لك بإنشاء مخزون من المواد الخام لاحتياجات الصناعة الكيميائية.