גזים דליקים: שמות, מאפיינים ויישומים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

גזים דליקים הם חומרים בעלי ערך קלורי נמוך. זהו המרכיב העיקרי של הדלק הגזי, המשמש לאספקת גז לערים, בתעשייה ובתחומי חיים נוספים. המאפיינים הפיזיקליים-כימיים של גזים כאלה תלויים בנוכחותם של רכיבים בלתי דליקים וזיהומים מזיקים בהרכבם.

סוגים ומקורם של גזים דליקים

גזים דליקים מכילים מתאן, פרופאן, בוטאן, אתאן, מימן ופחמן חד חמצני, לפעמים עם זיהומים של הקסאן ופנטאן. הם מתקבלים בשתי דרכים - ממרבצים טבעיים ובאופן מלאכותי. גזים ממקור טבעי - דלק, תוצאה של תהליך ביוכימי טבעי של פירוק חומר אורגני. רוב המרבצים נמצאים בעומק של פחות מ-1.5 ק מ ומורכבים בעיקר מתאן עם תערובות קטנות של פרופאן, בוטאן ואתאן. ככל שעומק ההתרחשות עולה, אחוז הזיהומים עולה. מופק ממרבצים טבעיים או כגזים משויכים של שדות נפט.

לרוב, מרבצי גז טבעי מרוכזים בסלעי משקע (אבני חול, חלוקי נחל). שכבות הכיסוי והשכבות הבסיסיות הן סלעים חרסיתיים צפופים. הסוליות הן בעיקר שמן ומים. מלאכותי - דליקגזים המתקבלים כתוצאה מעיבוד תרמי של סוגים שונים של דלקים מוצקים (קוק וכו') ומוצרים נגזרים של זיקוק נפט.

המרכיב העיקרי של גזים טבעיים המיוצרים בשדות יבשים הוא מתאן עם כמויות קטנות של פרופאן, בוטאן ואתאן. הגז הטבעי מאופיין בהרכב קבוע ושייך לקטגוריית הגז היבש. הרכב הגז המתקבל במהלך זיקוק נפט וממצבורי גז-נפט מעורבים אינו קבוע ותלוי בערך גורם הגז, אופי הנפט ובתנאים להפרדה בין תערובות נפט ותערובות גז. הוא כולל כמות משמעותית של פרופאן, בוטאן, אתאן, כמו גם פחמימנים קלים וכבדים אחרים הכלולים בשמן, עד לשברי נפט ובנזין.

שאיבת גזים טבעיים דליקים היא לחלץ אותם מהמעיים, לאסוף, להסיר עודפי לחות ולהתכונן להובלה לצרכן. הייחודיות של הפקת גז היא שבכל השלבים מהמאגר ועד למשתמש הקצה, התהליך כולו אטום.

גזים דליקים ותכונותיהם

קיבולת החימום היא הטמפרטורה המקסימלית המשתחררת במהלך בעירה מלאה של גז יבש בכמות אוויר נדרשת תיאורטית. במקרה זה, החום המשוחרר מושקע בחימום מוצרי הבעירה. עבור מתאן, פרמטר זה ב-°С הוא 2043, בוטאן - 2118, פרופאן - 2110.

טמפרטורת הצתה - הטמפרטורה הנמוכה ביותר בה מתרחש תהליך הצתה ספונטני ללא חשיפה למקור חיצוני, ניצוץ או להבה, עקב החום שמשחררים חלקיקי הגז. זֶהפרמטר זה חשוב במיוחד לקביעת טמפרטורת פני השטח המותרת של מכשירים המשמשים באזורים מסוכנים, שאסור לעלות על טמפרטורת ההצתה. דרגת טמפרטורה מוקצה לציוד כזה.

נקודת הבזק היא הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה משתחררים מספיק אדים (על פני השטח של נוזל) כדי להצית מהלהבה הקטנה ביותר. אין להכליל מאפיין זה לנקודת הבזק, מכיוון שהפרמטרים הללו עשויים להשתנות במידה רבה.

צפיפות גז/קיטור. הוא נקבע בהשוואה לאוויר, שצפיפותו שווה ל 1. צפיפות הגז 1 - נופלת. לדוגמה, עבור מתאן מחוון זה הוא 0.55.

סכנת גז דליק

גזים דליקים מהווים סכנה בשלושה מהמאפיינים שלהם:

1. דליקות. קיים סכנת שריפה עקב הצתת גז בלתי מבוקרת;
2. רעילות. סכנת הרעלה על ידי גז או תוצרי בעירה (חד חמצני פחמן);
3. חנק עקב מחסור בחמצן, שניתן להחליפו בגז אחר.

בעירה היא תגובה כימית המערבת חמצן. במקרה זה, אנרגיה משתחררת בצורה של חום, להבה. החומר הדליק הוא גז. תהליך שריפת הגז אפשרי בנוכחות שלושה גורמים:

• מקור הצתה.
• גזים דליקים.
• Oxygen.

מטרת ההגנה מפני אש היא לחסל לפחות אחד מהגורמים.

מתאן

זהו גז חסר צבע, חסר ריח, קל ודליק. לא רעיל. מתאן מהווה 98% מכלל הגזים הטבעיים. הוא נחשב לעיקרי הקובע את תכונות הגז הטבעי. זה 75% פחמן ו-25% מימן. קוביית מסה. מטר - 0, 717 ק ג. הוא מתנזל בטמפרטורה של 111 K, בעוד שנפחו יורד פי 600. תגובתיות נמוכה.

Propane

גז פרופן הוא גז דליק, חסר צבע וריח. זה מגיב יותר מתאן. התכולה בגז טבעי היא 0.1-11% במסה. עד 20% בגזים נלווים משדות גז ונפט מעורבים, עד 80% במוצרי עיבוד של דלקים מוצקים (פחם חום ושחור, זפת פחם). גז פרופאן משמש בתגובות שונות לייצור אתילן, פרופילן, אולפינים נמוכים, אלכוהולים נמוכים יותר, אצטון, חומצה פורמית ופרופיונית, ניטרופאפינים.

בהוטן

גז דליק ללא צבע, עם ריח משונה. גז בוטאן ניתן לדחיסה ונדיף בקלות. כלול בגז נפט עד 12% בנפח. הם יתקבלו גם כתוצאה מפיצוח של שברי נפט ובמעבדה על ידי תגובת וורץ. נקודת הקפאה -138 oC. כמו כל גזי הפחמימנים, הוא דליק. מזיק למערכת העצבים, בשאיפה גורם לחוסר תפקוד של מנגנון הנשימה. לבוטאן (גז) יש תכונות נרקוטיות.

Ethan

אתאן הוא גז חסר צבע וריח. נציג של פחמימנים. דה-hydrogenation ב-550-650⁰ С מוביל לאתילן, מעל 800^{0 С מוביל לאצטילן.כלול בגזים טבעיים ומשויכים עד 10%. זה מובחן על ידי זיקוק בטמפרטורה נמוכה. כמויות משמעותיות של אתאן משתחררות במהלך פיצוח הנפט. בתנאי מעבדה, הוא מתקבל על ידי תגובת Wurtz. זהו חומר הגלם העיקרי לייצור ויניל כלוריד ואתילן.}

מימן

גז שקוף ללא ריח. לא רעיל, קל פי 14.5 מאוויר. מימן דומה במראהו לאוויר. הוא מאוד תגובתי, יש לו גבולות דליקות רחבים, והוא מאוד נפיץ. כלול כמעט בכל התרכובות האורגניות. הגז שהכי קשה לדחוס. מימן חופשי הוא נדיר ביותר בטבע, אבל הוא נפוץ מאוד בצורה של תרכובות.

פחמן חד-חמצני

גז חסר צבע, חסר ריח וטעם. משקל 1 קוב. מ' - 1, 25 ק ג. הוא נמצא בגזים עתירי קלוריות יחד עם מתאן ופחמימנים אחרים. הגדלת שיעור הפחמן החד חמצני בגז הדליק מורידה את הערך הקלורי. יש השפעה רעילה על גוף האדם.

שימוש בגזים דליקים

לגזים דליקים יש ערך קלורי גבוה, ולכן הם דלק אנרגיה חסכוני ביותר. בשימוש נרחב לצרכים ביתיים, תחנות כוח, מתכות, זכוכית, מלט ומזון, כדלק לרכב, בייצור חומרי בניין.

השימוש בגזים דליקים כחומרי גלם לייצור תרכובות אורגניות כמו פורמלדהיד, מתיל אלכוהול, חומצה אצטית, אצטון, אצטלדהיד, נובע מהנוכחות בהרכב הפחמימנים שלהם. מתאן, כמרכיב העיקרי של גזים טבעיים דליקים, נמצא בשימוש נרחב לייצור מוצרים אורגניים שונים. כדי להשיג אמוניה וסוגים שונים של אלכוהול משתמשים בגז סינתזה - תוצר של המרת מתאן עם חמצן או אדי מים. פירוליזה והידרוגנציה של מתאן מייצרת אצטילן, יחד עם מימן ופיח. מימן, בתורו, משמש לסנתז אמוניה. גזים דליקים, בעיקר אתאן, משמשים לייצור אתילן ופרופילן, המשמשים מאוחר יותר כחומרי גלם לייצור פלסטיק, סיבים מלאכותיים וגומיות סינתטיות.

מתאן נוזלי הוא סוג דלק מבטיח עבור מגזרים רבים בכלכלה הלאומית. השימוש בגזים נוזליים מעניק במקרים רבים יתרונות כלכליים גדולים, הפחתת עלויות חומרים להובלה ופתרון בעיות של אספקת גז באזורים מסוימים, ומאפשר ליצור מלאי של חומרי גלם לצרכי התעשייה הכימית.