Degiosios dujos: pavadinimai, savybės ir pritaikymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Degiosios dujos yra mažo šilumingumo medžiagos. Tai yra pagrindinis dujinio kuro komponentas, naudojamas miestams aprūpinti dujomis, pramonėje ir kitose gyvenimo srityse. Tokių dujų fizikinės ir cheminės savybės priklauso nuo jų sudėtyje esančių nedegių komponentų ir kenksmingų priemaišų.

Degiųjų dujų rūšys ir kilmė

Degiose dujose yra metano, propano, butano, etano, vandenilio ir anglies monoksido, kartais su heksano ir pentano priemaišomis. Jie gaunami dviem būdais – iš natūralių telkinių ir dirbtiniu būdu. Natūralios kilmės dujos – kuras, natūralaus biocheminio organinių medžiagų skilimo proceso rezultatas. Dauguma telkinių yra mažesniame nei 1,5 km gylyje ir daugiausia susideda iš metano su nedidelėmis propano, butano ir etano priemaišomis. Didėjant atsiradimo gyliui, priemaišų procentas didėja. Pagaminta iš natūralių telkinių arba kaip susijusios naftos telkinių dujos.

Dažniausiai gamtinių dujų telkiniai susitelkę nuosėdinėse uolienose (smiltainiuose, akmenėliuose). Dengiamieji ir apatiniai sluoksniai yra tankios molingos uolienos. Padus daugiausia sudaro aliejus ir vanduo. Dirbtinis – degusdujos, gautos termiškai apdorojant įvairių rūšių kietąjį kurą (koksą ir kt.) ir išvestinius naftos perdirbimo produktus.

Pagrindinis sausuose laukuose susidarančių gamtinių dujų komponentas yra metanas su nedideliu kiekiu propano, butano ir etano. Gamtinės dujos pasižymi pastovia sudėtimi ir priklauso sausųjų dujų kategorijai. Dujų, gaunamų perdirbant naftą ir iš mišrių gazolių telkinių, sudėtis nėra pastovi ir priklauso nuo dujų faktoriaus vertės, alyvos pobūdžio, naftos ir dujų mišinių atskyrimo sąlygų. Jame yra daug propano, butano, etano, taip pat kitų lengvųjų ir sunkiųjų angliavandenilių, esančių aliejuje, iki žibalo ir benzino frakcijų.

Degiųjų gamtinių dujų išgavimas – tai jas ištraukti iš žarnyno, surinkti, pašalinti drėgmės perteklių ir paruošti transportavimui vartotojui. Dujų gamybos ypatumas yra tas, kad visuose etapuose nuo rezervuaro iki galutinio vartotojo visas procesas yra sandarus.

Degiosios dujos ir jų savybės

Šildymo galia – tai maksimali temperatūra, išsiskirianti visiškai sudegus sausoms dujoms teoriškai reikalingame oro kiekyje. Šiuo atveju išsiskirianti šiluma išleidžiama degimo produktams šildyti. Metano atveju šis parametras °С yra 2043, butanas – 2118, propanas – 2110.

Uždegimo temperatūra – žemiausia temperatūra, kuriai esant savaiminio užsidegimo procesas vyksta be išorinio š altinio, kibirkšties ar liepsnos, dėl dujų dalelių išskiriamos šilumos. TaiŠis parametras ypač svarbus nustatant leistiną pavojingose zonose naudojamų prietaisų paviršiaus temperatūrą, kuri neturi viršyti užsidegimo temperatūros. Tokiai įrangai priskiriama temperatūros klasė.

Pliūpsnio temperatūra yra žemiausia temperatūra, kuriai esant (skysčio paviršiuje) išsiskiria pakankamai garų, kad užsidegtų nuo mažiausios liepsnos. Ši savybė neturėtų būti apibendrinta iki pliūpsnio temperatūros, nes šie parametrai gali labai skirtis.

Dujų / garų tankis. Jis nustatomas lyginant su oru, kurio tankis lygus 1. Dujų tankis 1 – krenta. Pavyzdžiui, metano atveju šis rodiklis yra 0,55.

Degiųjų dujų pavojus

Degiosios dujos kelia pavojų dėl trijų savo savybių:

1. Degumas. Dėl nekontroliuojamo dujų užsidegimo kyla gaisro pavojus;
2. Toksiškumas. Apsinuodijimo dujomis arba degimo produktais (anglies monoksidu) pavojus;
3. Uždusimas dėl deguonies trūkumo, kurį galima pakeisti kitomis dujomis.

Degimas yra cheminė reakcija, kurioje dalyvauja deguonis. Šiuo atveju energija išsiskiria šilumos, liepsnos pavidalu. Degi medžiaga yra dujos. Dujų degimo procesas galimas esant trims veiksniams:

• Uždegimo š altinis.
• Degiosios dujos.
• Deguonis.

Priešgaisrinės apsaugos tikslas yra pašalinti bent vieną iš veiksnių.

Metanas

Tai bespalvės, bekvapės, lengvos, degios dujos. Ne toksiškas. Metanas sudaro 98% visų gamtinių dujų. Jis laikomas pagrindiniu, lemiančiu gamtinių dujų savybes. Tai 75% anglies ir 25% vandenilio. Masės kubas. metrų – 0,717 kg. Jis suskystėja 111 K temperatūroje, o tūris sumažėja 600 kartų. Mažas reaktyvumas.

Propanas

Propano dujos yra degios dujos, bespalvės ir bekvapės. Jis yra reaktyvesnis nei metanas. Gamtinių dujų kiekis yra 0,1-11% masės. Iki 20% susijusiose dujose iš mišrių dujų ir naftos telkinių, iki 80% kietojo kuro perdirbimo produktuose (rudosios ir juodosios anglies, akmens anglių dervos). Propano dujos naudojamos įvairiose reakcijose gaminant etileną, propileną, žemesniuosius olefinus, žemesniuosius alkoholius, acetoną, skruzdžių ir propiono rūgštį, nitropafinus.

Bhutan

Degios dujos be spalvos, savito kvapo. Butano dujos yra lengvai suspaudžiamos ir lakios. Naftos dujose yra iki 12 % tūrio. Jie taip pat bus gauti dėl naftos frakcijų krekingo ir laboratorijoje Wurtz reakcijos būdu. Užšalimo temperatūra -138 oC. Kaip ir visos angliavandenilių dujos, jis yra degus. Kenksminga nervų sistemai, įkvėpus sukelia kvėpavimo aparato disfunkciją. Butanas (dujos) turi narkotinių savybių.

Etanas

Etanas yra bespalvės ir bekvapės dujos. angliavandenilių atstovas. Dehidrinimas esant 550-650⁰ С veda į etileną, daugiau nei 800^{0 С - į acetileną. Gamtinėse ir susijusiose dujose yra iki 10%. Jis išsiskiria žemos temperatūros distiliavimu. Alyvos krekingo metu išsiskiria dideli etano kiekiai. Laboratorinėmis sąlygomis jis gaunamas Wurtz reakcijos būdu. Tai pagrindinė vinilo chlorido ir etileno gamybos žaliava.}

Vandenilis

Skaidrios bekvapės dujos. Netoksiškas, 14,5 karto lengvesnis už orą. Vandenilis savo išvaizda yra panašus į orą. Jis yra labai reaktyvus, turi plačias degumo ribas ir yra labai sprogus. Įeina į beveik visus organinius junginius. Sunkiausiai suspaudžiamos dujos. Laisvasis vandenilis gamtoje yra labai retas, bet labai paplitęs junginių pavidalu.

Anglies monoksidas

Bespalvės dujos, bekvapės ir beskonės. Svoris 1 kub. m - 1,25 kg. Jis randamas kaloringose dujose kartu su metanu ir kitais angliavandeniliais. Padidinus anglies monoksido dalį degiosiose dujose, sumažėja kaloringumas. Turi toksišką poveikį žmogaus organizmui.

Degiųjų dujų naudojimas

Degiosios dujos turi aukštą šiluminę vertę, todėl yra labai ekonomiškas energijos kuras. Plačiai naudojamas namų reikmėms, elektrinėse, metalurgijos, stiklo, cemento ir maisto pramonėje, kaip automobilių kuras, statybinių medžiagų gamyboje.

Degiosios dujos naudojamos kaip žaliavos gaminant tokius organinius junginius kaip formaldehidas, metilo alkoholis, acto rūgštis, acetonas, acetaldehidas, nes jose yrajų angliavandenilių sudėtis. Metanas, kaip pagrindinis degiųjų gamtinių dujų komponentas, plačiai naudojamas įvairių organinių produktų gamybai. Amoniakui ir įvairių rūšių alkoholiams gauti naudojamos sintezės dujos – metano virsmo deguonimi arba vandens garais produktas. Pirolizėje ir dehidrogenuojant metaną susidaro acetilenas, kartu su vandeniliu ir suodžiais. Vandenilis, savo ruožtu, naudojamas amoniakui sintetinti. Degiosios dujos, pirmiausia etanas, naudojamos etilenui ir propilenui gaminti, kurie vėliau naudojami kaip žaliavos plastikų, dirbtinio pluošto ir sintetinio kaučiuko gamyboje.

Suskystintas metanas yra perspektyvi kuro rūšis daugeliui šalies ekonomikos sektorių. Suskystintų dujų naudojimas daugeliu atvejų duoda didelę ekonominę naudą, sumažina materialines transportavimo išlaidas ir sprendžia dujų tiekimo problemas tam tikrose srityse, taip pat leidžia sukurti žaliavų atsargas chemijos pramonės reikmėms.