Gases combustibles: nombres, propiedades y aplicaciones

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los gases combustibles son sustancias de bajo poder calorífico. Este es el componente principal del combustible gaseoso, que se utiliza para abastecer de gas a las ciudades, en la industria y en otras áreas de la vida. Las características fisicoquímicas de tales gases dependen de la presencia de componentes no combustibles e impurezas nocivas en su composición.

Tipos y origen de los gases combustibles

Los gases combustibles contienen metano, propano, butano, etano, hidrógeno y monóxido de carbono, a veces con impurezas de hexano y pentano. Se obtienen de dos maneras: a partir de depósitos naturales y artificialmente. Gases de origen natural - combustible, resultado de un proceso bioquímico natural de descomposición de la materia orgánica. La mayoría de los depósitos se encuentran a menos de 1,5 km de profundidad y consisten principalmente en metano con pequeñas mezclas de propano, butano y etano. A medida que aumenta la profundidad de aparición, aumenta el porcentaje de impurezas. Producido a partir de depósitos naturales o como gases asociados de yacimientos petrolíferos.

La mayoría de las veces, los depósitos de gas natural se concentran en rocas sedimentarias (areniscas, guijarros). La cubierta y las capas subyacentes son rocas arcillosas densas. Las suelas son principalmente de aceite y agua. artificiales - combustiblesgases obtenidos como resultado del procesamiento térmico de varios tipos de combustibles sólidos (coque, etc.) y productos derivados de la refinación del petróleo.

El principal componente de los gases naturales producidos en campos secos es el metano con pequeñas cantidades de propano, butano y etano. El gas natural se caracteriza por una composición constante y pertenece a la categoría de gas seco. La composición del gas obtenido durante la refinación del petróleo y de los yacimientos mixtos de gas y petróleo no es constante y depende del valor del factor de gas, la naturaleza del petróleo y las condiciones para la separación de las mezclas de petróleo y gas. Incluye una cantidad significativa de propano, butano, etano, así como otros hidrocarburos ligeros y pesados contenidos en el petróleo, hasta fracciones de queroseno y gasolina.

La extracción de gases naturales combustibles consiste en extraerlos de las entrañas, recolectarlos, eliminar el exceso de humedad y prepararlos para su transporte al consumidor. La peculiaridad de la producción de gas es que en todas las etapas, desde el yacimiento hasta el usuario final, todo el proceso está sellado.

Gases combustibles y sus propiedades

La capacidad calorífica es la temperatura máxima liberada durante la combustión completa de gas seco en una cantidad teóricamente necesaria de aire. En este caso, el calor liberado se gasta en calentar los productos de la combustión. Para metano, este parámetro en °С es 2043, butano - 2118, propano - 2110.

Temperatura de ignición - la temperatura más baja a la cual ocurre un proceso de ignición espontáneo sin exposición a una fuente externa, chispa o llama, debido al calor liberado por las partículas de gas. EsteEste parámetro es especialmente importante para determinar la temperatura superficial admisible de los dispositivos utilizados en áreas peligrosas, que no debe superar la temperatura de ignición. Se asigna una clase de temperatura a dicho equipo.

El punto de inflamación es la temperatura más baja a la que se libera suficiente vapor (en la superficie de un líquido) para encenderse a partir de la llama más pequeña. Esta propiedad no debe generalizarse al punto de inflamación, ya que estos parámetros pueden variar mucho.

Densidad de gas/vapor. Se determina en comparación con el aire, cuya densidad es igual a 1. La densidad del gas 1 - cae. Por ejemplo, para el metano este indicador es 0,55.

Peligro de gas inflamable

Los gases combustibles representan un peligro en tres de sus propiedades:

1. Inflamabilidad. Existe riesgo de incendio debido a la ignición descontrolada del gas;
2. Toxicidad. Riesgo de intoxicación por gases o productos de combustión (monóxido de carbono);
3. Asfixia por f alta de oxígeno, que puede ser sustituido por otro gas.

La combustión es una reacción química en la que interviene el oxígeno. En este caso, la energía se libera en forma de calor, llama. La sustancia inflamable es un gas. El proceso de combustión de gas es posible en presencia de tres factores:

• Fuente de encendido.
• Gases combustibles.
• Oxígeno.

El objetivo de la protección contra incendios es eliminar al menos uno de los factores.

Metano

Es un gas incoloro, inodoro, ligero e inflamable. No tóxico. El metano constituye el 98% de todos los gases naturales. Se considera el principal que determina las propiedades del gas natural. Es 75% carbono y 25% hidrógeno. cubo de masa. metros - 0, 717 kg. Se licua a una temperatura de 111 K, mientras que su volumen disminuye 600 veces. Baja reactividad.

Propano

El gas propano es un gas inflamable, incoloro e inodoro. Es más reactivo que el metano. El contenido en gas natural es 0.1-11% en masa. Hasta un 20% en gases asociados de yacimientos mixtos de gas y petróleo, hasta un 80% en productos de procesamiento de combustibles sólidos (lignera y negra, alquitrán de hulla). El gas propano se utiliza en diversas reacciones para producir etileno, propileno, olefinas inferiores, alcoholes inferiores, acetona, ácido fórmico y propiónico, nitroparafinas.

Bután

Gas combustible sin color, con un olor peculiar. El gas butano es fácilmente comprimible y volátil. Contenido en gas de petróleo hasta un 12% por volumen. También se obtendrán como resultado del craqueo de fracciones de petróleo y en laboratorio por la reacción de Wurtz. Punto de congelación -138 oC. Como todos los gases de hidrocarburo, es inflamable. Nocivo para el sistema nervioso, si se inhala provoca disfunción del aparato respiratorio. El butano (gas) tiene propiedades narcóticas.

Ethan

El etano es un gas incoloro e inodoro. representante de los hidrocarburos. La deshidrogenación a 550-650⁰ Ñ conduce a etileno, por encima de 800^{0 С conduce a acetileno. Contenido en gases naturales y asociados hasta un 10%. Se distingue por la destilación a baja temperatura. Se liberan volúmenes significativos de etano durante el craqueo del petróleo. En condiciones de laboratorio, se obtiene por la reacción de Wurtz. Es la principal materia prima para la producción de cloruro de vinilo y etileno.}

Hidrógeno

Gas transparente e inodoro. No tóxico, 14,5 veces más ligero que el aire. El hidrógeno es similar en apariencia al aire. Es altamente reactivo, tiene amplios límites de inflamabilidad y es altamente explosivo. Incluido en casi todos los compuestos orgánicos. El gas más difícil de comprimir. El hidrógeno libre es extremadamente raro en la naturaleza, pero es muy común en forma de compuestos.

Monóxido de carbono

Gas incoloro, inodoro e insípido. Peso 1 cu. m - 1, 25 kg. Se encuentra en gases ricos en calorías junto con el metano y otros hidrocarburos. El aumento de la proporción de monóxido de carbono en el gas combustible reduce el poder calorífico. Tiene un efecto tóxico en el cuerpo humano.

Uso de gases combustibles

Los gases combustibles tienen un alto poder calorífico, por lo que son un combustible energético muy económico. Ampliamente utilizado para necesidades domésticas, centrales eléctricas, metalurgia, vidrio, cemento e industrias alimentarias, como combustible para automóviles, en la producción de materiales de construcción.

El uso de gases combustibles como materia prima para la producción de compuestos orgánicos tales como formaldehído, alcohol metílico, ácido acético, acetona, acetaldehído, se debe a la presencia ensu composición de hidrocarburos. El metano, como componente principal de los gases naturales combustibles, es ampliamente utilizado para la producción de diversos productos orgánicos. Para obtener amoníaco y varios tipos de alcoholes, se utiliza gas de síntesis, un producto de la conversión de metano con oxígeno o vapor de agua. La pirólisis y deshidrogenación del metano produce acetileno, junto con hidrógeno y hollín. El hidrógeno, a su vez, se utiliza para sintetizar amoníaco. Los gases combustibles, principalmente el etano, se utilizan para producir etileno y propileno, que luego se utilizan como materia prima para la producción de plásticos, fibras artificiales y cauchos sintéticos.

El metano licuado es un tipo de combustible prometedor para muchos sectores de la economía nacional. El uso de gases licuados en muchos casos brinda grandes beneficios económicos, reduciendo costos de material para el transporte y solucionando problemas de suministro de gas en ciertas áreas, y permite crear stocks de materias primas para las necesidades de la industria química.