Khí cháy: tên, tính chất và ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Khí cháy là những chất có nhiệt trị thấp. Đây là thành phần chính của nhiên liệu khí, được dùng để cung cấp khí đốt cho các thành phố, trong công nghiệp và các lĩnh vực khác của đời sống. Các đặc tính hóa lý của các loại khí này phụ thuộc vào sự hiện diện của các thành phần không cháy và các tạp chất có hại trong thành phần của chúng.

Các loại và nguồn gốc của khí cháy

Khí cháy chứa metan, propan, butan, etan, hydro và cacbon monoxit, đôi khi có lẫn tạp chất hexan và pentan. Chúng được lấy theo hai cách - từ các mỏ tự nhiên và nhân tạo. Khí có nguồn gốc tự nhiên - nhiên liệu, là kết quả của một quá trình sinh hóa tự nhiên phân hủy chất hữu cơ. Hầu hết các trầm tích nằm ở độ sâu dưới 1,5 km và chủ yếu bao gồm metan với các phụ gia nhỏ của propan, butan và etan. Khi độ sâu xuất hiện càng nhiều thì tỷ lệ tạp chất càng tăng. Được sản xuất từ trầm tích tự nhiên hoặc dưới dạng khí đồng hành của các mỏ dầu.

Thông thường, cặn khí tự nhiên tập trung trong đá trầm tích (cát kết, đá cuội). Lớp phủ và lớp bên dưới là đá pha sét dày đặc. Lòng bàn chân chủ yếu là dầu và nước. Nhân tạo - dễ cháykhí thu được từ quá trình xử lý nhiệt của nhiều loại nhiên liệu rắn khác nhau (than cốc, v.v.) và các sản phẩm dẫn xuất của quá trình lọc dầu.

Thành phần chính của khí tự nhiên được tạo ra trong các cánh đồng khô là mêtan với một lượng nhỏ propan, butan và etan. Khí thiên nhiên được đặc trưng bởi thành phần không đổi và thuộc loại khí khô. Thành phần của khí thu được trong quá trình lọc dầu và từ các mỏ hỗn hợp khí-dầu không cố định và phụ thuộc vào giá trị của hệ số khí, bản chất của dầu và các điều kiện để tách hỗn hợp dầu và khí. Nó bao gồm một lượng đáng kể propan, butan, etan, cũng như các hydrocacbon nhẹ và nặng khác có trong dầu, cho đến dầu hỏa và xăng.

Khai thác khí tự nhiên dễ cháy là chiết xuất nó từ ruột, thu gom, loại bỏ độ ẩm dư thừa và chuẩn bị cho việc vận chuyển đến người tiêu dùng. Đặc thù của sản xuất khí là ở tất cả các khâu từ bể chứa đến người sử dụng cuối cùng, toàn bộ quy trình đều được niêm phong.

Khí cháy và tính chất của chúng

Khả năng gia nhiệt là nhiệt độ tối đa được giải phóng trong quá trình đốt cháy hoàn toàn khí khô trong một lượng không khí cần thiết về mặt lý thuyết. Trong trường hợp này, nhiệt lượng được giải phóng được dùng để đốt nóng các sản phẩm cháy. Đối với mêtan, thông số này tính bằng ° С là 2043, butan - 2118, propan - 2110.

Nhiệt độ bốc cháy - nhiệt độ thấp nhất mà tại đó quá trình đánh lửa tự phát xảy ra mà không cần tiếp xúc với nguồn bên ngoài, tia lửa hoặc ngọn lửa, do nhiệt tỏa ra bởi các phần tử khí. ĐâyThông số này đặc biệt quan trọng để xác định nhiệt độ bề mặt cho phép của các thiết bị được sử dụng trong các khu vực nguy hiểm, nhiệt độ này không được vượt quá nhiệt độ bắt lửa. Một cấp nhiệt độ được chỉ định cho thiết bị như vậy.

Điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất tại đó lượng hơi thoát ra (ở bề mặt chất lỏng) đủ để bốc cháy từ ngọn lửa nhỏ nhất. Đặc tính này không nên được khái quát thành điểm chớp cháy, vì các thông số này có thể khác nhau rất nhiều.

Mật độ khí / hơi nước. Nó được xác định so với không khí, có khối lượng riêng bằng 1. Khối lượng riêng của khí 1 - rơi. Ví dụ, đối với mêtan, chỉ số này là 0,55.

Nguy cơ khí dễ cháy

Khí cháy gây nguy hiểm theo ba thuộc tính của chúng:

1. Dễ cháy. Có nguy cơ cháy nổ do đánh lửa gas không được kiểm soát;
2. Độc. Nguy cơ ngộ độc bởi khí hoặc các sản phẩm cháy (carbon monoxide);
3. Ngạt thở do thiếu oxy, có thể thay khí khác.

Đốt cháy là một phản ứng hóa học có sự tham gia của oxy. Trong trường hợp này, năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt, ngọn lửa. Chất cháy được là chất khí. Quá trình đốt cháy khí có thể xảy ra với sự hiện diện của ba yếu tố:

• Nguồn đánh lửa.
• Khí dễ cháy.
• Oxy.

Mục tiêu của phòng cháy chữa cháy là loại bỏ ít nhất một trong các yếu tố.

Mêtan

Là chất khí không màu, không mùi, nhẹ, dễ cháy. Không độc hại. Mêtan chiếm 98% tổng số khí tự nhiên. Nó được coi là yếu tố chính quyết định các đặc tính của khí tự nhiên. Nó là 75% carbon và 25% hydro. Khối lập phương. mét - 0, 717 kg. Nó hóa lỏng ở nhiệt độ 111 K, trong khi thể tích của nó giảm đi 600 lần. Khả năng phản ứng thấp.

Propane

Khí propan là khí dễ cháy, không màu, không mùi. Nó phản ứng mạnh hơn metan. Hàm lượng trong khí thiên nhiên là 0,1-11% khối lượng. Khí đồng hành từ các mỏ hỗn hợp khí và dầu lên đến 20%, tới 80% trong các sản phẩm chế biến nhiên liệu rắn (than nâu đen, nhựa than đá). Khí propan được sử dụng trong các phản ứng khác nhau để sản xuất etylen, propylen, olefin thấp hơn, rượu thấp hơn, axeton, axit fomic và propionic, nitroparafin.

Bhutan

Khí cháy không có màu, có mùi đặc biệt. Khí butan dễ nén và dễ bay hơi. Chứa trong khí dầu mỏ đến 12% thể tích. Chúng cũng sẽ thu được do quá trình crackinh các phân đoạn dầu mỏ và trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng Wurtz. Điểm đóng băng -138oC. Giống như tất cả các khí hydrocacbon, nó dễ cháy. Có hại cho hệ thần kinh, nếu hít phải sẽ gây rối loạn chức năng của bộ máy hô hấp. Butan (khí) có đặc tính gây mê.

Ethan

Ethane là một chất khí không màu và không mùi. đại diện của các hiđrocacbon. Sự khử hydro ở 550-650⁰С dẫn đến ethylene, trên 800^{0С dẫn đến acetylene. Chứa trong tự nhiên và khí đồng hành lên đến 10%. Nó được phân biệt bằng cách chưng cất ở nhiệt độ thấp. Một lượng đáng kể etan được giải phóng trong quá trình crackinh dầu. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, nó thu được bằng phản ứng Wurtz. Nó là nguyên liệu chính để sản xuất vinyl clorua và ethylene.}

Hydrogen

Khí hư không mùi trong suốt. Không độc hại, nhẹ hơn không khí 14,5 lần. Hydro có hình thức tương tự như không khí. Nó có tính phản ứng cao, có giới hạn cháy rộng và rất dễ nổ. Có trong hầu hết các hợp chất hữu cơ. Là loại khí khó nén nhất. Hydro tự do cực kỳ hiếm trong tự nhiên, nhưng nó rất phổ biến ở dạng hợp chất.

Carbon monoxide

Khí không màu, không mùi, không vị. Trọng lượng 1 cu. m - 1, 25 kg. Nó được tìm thấy trong các loại khí có hàm lượng calo cao cùng với mêtan và các hydrocacbon khác. Tăng tỷ lệ cacbon monoxit trong khí cháy làm giảm nhiệt trị. Có tác dụng thải độc đối với cơ thể con người.

Sử dụng khí dễ cháy

Khí cháy có nhiệt trị cao, do đó là nhiên liệu năng lượng có tính kinh tế cao. Được sử dụng rộng rãi cho các nhu cầu trong nước, các nhà máy điện, luyện kim, thủy tinh, xi măng và các ngành công nghiệp thực phẩm, làm nhiên liệu ô tô, trong sản xuất vật liệu xây dựng.

Việc sử dụng các khí dễ cháy làm nguyên liệu sản xuất các hợp chất hữu cơ như fomandehit, rượu metylic, axit axetic, axeton, axetanđehit, là do sự hiện diện trongthành phần của chúng về hiđrocacbon. Mêtan, là thành phần chính của khí tự nhiên dễ cháy, được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm hữu cơ khác nhau. Để thu được amoniac và các loại rượu khác nhau, người ta sử dụng khí tổng hợp - sản phẩm của quá trình chuyển hóa metan với oxy hoặc hơi nước. Nhiệt phân và dehydro hóa metan tạo ra axetylen, cùng với hiđro và bồ hóng. Đến lượt mình, hiđro được sử dụng để tổng hợp amoniac. Khí cháy, chủ yếu là etan, được sử dụng để sản xuất etylen và propylen, sau này được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhựa, sợi nhân tạo và cao su tổng hợp.

Khí metan hóa lỏng là một loại nhiên liệu đầy hứa hẹn cho nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Việc sử dụng khí hóa lỏng trong nhiều trường hợp mang lại lợi ích kinh tế to lớn, giảm chi phí nguyên vật liệu cho việc vận chuyển và giải quyết các vấn đề về cung cấp khí ở một số khu vực nhất định, đồng thời cho phép bạn tạo ra kho nguyên liệu thô cho nhu cầu của ngành công nghiệp hóa chất.