Безопасность газа

 

1. Состав природного газа


Природный газ - смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При стандартных условиях (101,325 кПа и 20°C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Природные газы подразделяют на три группы:

газы, добываемые из чисто газовых месторождений, представляют собой сухой газ без тяжелых углеводородов;

газы, добываемые из нефтяных месторождений вместе с нефтью, представляют собой смесь сухого газа с газообразным бензином и пропан - бутановой фракцией;

газы, добываемые из конденсатных месторождений, представляют собой смесь сухого газа и конденсата.

Природные газы состоят преимущественно из предельных углеводородов, но в них встречаются также сероводород, азот, углекислота, водяные пары.

Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, состоят в основном из метана.

Газ и нефть в толще земли заполняют пустоты пористых пород, и при больших их скоплениях целесообразна промышленная разработка и эксплуатация залежей.

Давление в пласте зависит от глубины его залегания. Практически через каждые 10 м глубины давление в пласте возрастает на 0,1 МПа (1 кгс/см2).

В состав газообразного топлива входят горючая и негорючая части. Чем больше горючая часть топлива, тем больше удельная теплота его сгорания. Различия в физико-химических и теплотехнических характеристиках газового топлива обусловлены разным количеством в составе газа горючих и негорючих газообразных компонентов (балластов), а также вредных примесей.

К горючим компонентам относятся следующие вещества.

Водород Н2 Бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаха, масса 1 м3 которого равна 0,09 кг. Он в 14,5 раза легче воздуха. Удельная теплота сгорания водорода составляет: QB - 12 750 кДж/м3, 33 850 ккал/кг и 68 260 ккал / моль; Qн - соответственно 10 800 кДж/м3, 28640 ккал/кг и 57 740 ккал / моль и превышает на теплоту, затрачиваемую на испарение воды, образующейся при сгорании водорода; 1 м3 водорода, сгорая в теоретически необходимом количестве воздуха, образует 2,88 м3 продуктов горения.

Водородно-воздушные смеси легко воспламенимы в весьма пожаро - и взрывоопасны.

Метан СН4 Бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. В состав метана входит 75% углерода и 25% водорода; масса 1 м3 метана равна 0,717 кг. При атмосферном давлении и температуре -162°С метан сжижается и его объем уменьшается почти в 600 раз. Поэтому сжиженный природный газ является перспективным энергоносителем для многих отраслей народного хозяйства.

Вследствие содержания в метане 25% водорода (по массе) имеется большое различие между его высшей и низшей удельной теплотой сгорания. Высшая удельная теплота сгорания метана Qв составляет 39 820 кДж/м3, 13 200 ккал/кг и 212 860 ккал / моль; низшая - Qн - соответственно 35 880 кДж/м3, 11 957 ккал/кг и 191 820 ккал / моль.

Содержание метана в природных газах достигает 98%, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природных газов.

Природные и попутные газы, состоящие в основном из метана, представляют собой не только высококалорийное топливо, но ценное сырье для химической промышленности.

Метан обладает сравнительно низкой реакционной способностью. Это объясняется тем, что на разрыв четырех связей С-Н в молекуле метана требуется большая затрата энергии. Кроме метана в горючих газах могут содержаться этан C2H6, пропан С3Н8, бутан С4Н10 и др.

Углеводороды метанового ряда имеют общую формулу СnН2n+2, где п - углеродное число, равное 1 для метана, 2 для этана и 3 для пропана. С увеличением числа атомов в молекуле тяжелых углеводородов возрастают ее плотность и удельная теплота сгорания.

Оксид углерода СО. Бесцветный газ без запаха и вкуса масса 1 м3 которого составляет 1,25 кг; удельная теплота сгорания 13 250 кДж/м3, 2413 ккал/кг или 67 590 ккал / моль, Увеличение содержания оксида углерода за счет снижения балласта (CO2 + N2) резко повышает удельную теплоту сгорания и температуру горения низкокалорийных газов. В высококалорийных газах, содержащих метан и другие углеводороды, увеличение процентного содержания оксида углерода понижает удельную теплоту сгорания газа. При этом образуется 2,88 м3 продуктов горения. Вследствие малого их объема на каждый кубический метр оксида углерода приходится больше теплоты, чем на 1 м3 продуктов горения углеводородов.

Оксид углерода легко вступает в соединение с гемоглобином крови. При содержании в воздухе 0,04% СО примерно 30% гемоглобина крови вступает в химическое соединение с оксидом углерода, при 0,1% СО - 50%, при 0,4%-более 80%. Оксид углерода относится к высокотоксичным газам, и находиться в помещении, воздух которого содержит 0,2% СО, в течение 1 ч вредно для организма, а при содержании 0,5% СО находиться в помещении даже в течение 5 мин опасно для жизни.

В негорючую часть газообразного топлива входят азот, углекислый газ и кислород.

Азот N2. Бесцветный газ без запаха и вкуса. Плотность азота равна 1,25 г./м3 Атомы азота соединены между собой в молекуле тройной связью N = N, на разрыв которой расходуется 170,2 тыс. ккал / моль теплоты.

Азот практически не реагирует с кислородом, поэтому при расчетах процесса горения его рассматривают как инертный газ. Содержание азота в различных газах колеблется в значительных пределах.

Углекислый газ СО2. Бесцветный газ, тяжелый, малореакционный при низких температурах. Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Концентрация СО2 в воздухе в пределах 4-5% приводит к сильному раздражению органов дыхания, а в пределах 10% вызывает сильное отравление.

Плотность СО2 составляет 1,98 г./м3. Углекислый газ тяже лее воздуха в 1,53 раза, при температуре - 20 0С и давления 5,8 МПа (58 кгс/см г) он превращается в жидкость, которую можно перевозить в стальных баллонах. При сильном охлаждении CO2 застывает в белую снегообразную массу. Твердый СО2, или сухой лед, широко используется для хранения скоропортящихся продуктов в других целей.

Кислород О2. Газ без запаха, цвета и вкуса. Плотность его составляет 1,43 г./м3. Присутствие кислорода в газе понижает удельную теплоту сгорания и делает газ взрывоопасным. Поэтому содержание кислорода в газе не должно быть более 1% от объема.

К вредным примесям относятся следующие газы.

Сероводород H2S. Бесцветный газ с сильным запахом, напоминающим запах тухлых яиц, обладает высокой токсичностью. Масса 1 м3 сероводорода равна 1,54 кг.

Сероводород, воздействуя на металлы, образует сульфиды. Он оказывает сильное корродирующее воздействие на газопроводы, особенно при одновременном присутствии в газе H2S, Н2О и О2. При сжигании сероводород образует сернистый газ, вредный для здоровья и оказывающий коррозионное воздействие на металлические поверхности. Содержание сероводорода в газе не должно превышать 2 г на 100 м3 газа.

Цианистоводородная (синильная) кислота HCN. Представляет собой бесцветную легкую жидкость с температурой кипения 26 0С. Вследствие такой низкой температуры кипения HCN находится в горючих газах в газообразном состоянии. Синильная кислота очень ядовита, обладает корродирующим воздействием на железо, медь, олово, цинк и их сплавы. Поэтому допускается наличие не более 5 г цианистых соединений (в пересчете на HCN) на каждые 100 м3газа.

Для того чтобы своевременно обнаружить утечку, все горючие газы, направленные в городские газопроводы, подвергают одоризации, т.е. придают им резкий специфический запах, по которому их легко обнаружить даже при незначительных концентрациях в воздухе помещений. Одоризация газов производится с помощью специальных жидкостей, обладающих сильными запахом. Наиболее часто в качестве одноранта применяют этил меркаптан. При этом запах газа должен ощущаться при концентрации его в воздухе не более 1/5 части нижнего предела взрываемости. Практически это означает, что природный газ, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5%, должен чувствоваться в воздухе помещений при 1%-ной концентрации. Запах сжиженных газов должен ощущаться при 0,5%-ной концентрации их в объеме помещения.


2. Проблема безопасности транспорта и хранения газа


Газы в их сжатом состоянии и особенно сжатый воздух являются почти незаменимыми для современной промышленности и также широко используются для медицинских целей, для изготовления минеральных вод, при погружении под воду и в связи со средствами передвижения.

В таблице1 приведены газы, с которыми обычно имеют деле в цилиндрах для сжатых газов.

Таблица 1. Газы, которые часто встречаются в сжатом состоянии

Ацетилен*Аммиак*Бутан*Углекислый газУгарный газ*ХлорХлордифторметанХлорэтан*Хлорметан*ХлортетрафторэтанЦиклопропан*ДихлордифторметанЭтан*Этилен*ГелийВодород*Хлористый водородСинильная кислота*Метан*Метиламин*НеонАзотДвуокись азотаЗакись азотаКислородФосгенПропан*Пропилен*Сернистый ангидрид*Эти газы являются воспламеняющимися


Все выше перечисленные газы представляют опасность раздражающего, удушающего или высоко токсичного респираторного характера, а в сжатом состоянии они могут быть также воспламеняющимися и взрывчатыми веществами. Большинство стран предусматривает стандартную систему цветового кодирования, посредством которой различные цветные полосы или ярлыки наносятся на газовые баллоны с целью указания типа опасности, которую нужно ожидать. В частности, отравляющим газам, таким как синильная кислота, также дают специальные маркировки.

При первоначальном поступлении в употребление все контейнеры для сжатого газа изготовлены таким образом, что они являются безопасными для тех целей, для которых они предназначены. Однако, могут иметь место серьезные аварии в результате неправильного их использования, злоупотребления или неправильного обращения, и поэтому при обращении, транспортировке, хранении и даже удалении таких цилиндров и контейнеров должна быть проявлена самая большая осторожность.

В зависимости от характеристик газа, он может быть введен в контейнер или цилиндр в жидкой форме или просто как газ под высоким давлением. Чтобы превратить газ в жидкость, необходимо охладить его ниже критической температуры и подвергнуть его действию соответствующего давления. Чем больше температура понижается по сравнению с критической температурой, тем меньшее давление требуется.

Некоторые из газов имеют свойства, против действия которых должны быть предприняты меры предосторожности. Например, ацетилен может опасно реагировать с медью и не должен находиться в контакте со сплавами, содержащими более 66% этого металла. Он обычно поставляется в стальных контейнерах под давлением приблизительно от 14,7 до 16,8 бар. Другой газ, который обладает высоко коррозионным действием на медь - аммиак, который должен храниться вне контакта с этим металлом, при этом используются стальные цилиндры или изготовленные из разрешенных сплавов. Хлор не реагирует с медью или со сталью, за исключением как в присутствии воды, и по этой причине все сосуды хранения или другие контейнеры не должны никогда контактировать с влагой. Фтористый газ, с другой стороны, хотя и легко вступает в реакцию с большинством металлов, будет стремиться сформировать защитное покрытие, как, например, в случае меди, где слой медного фторида поверх металла защищает его от дальнейшего действия газа.

Среди перечисленных газов, диоксид углерода - один из наиболее легко превращаемых в жидкость газов; это происходит при температуре 15 C и давлении около 14,7 бар. Он имеет много коммерческих применений и может храниться в стальных баллонах.

Газообразные углеводороды, из которых сжиженный нефтяной газ является смесью, образуемой в основном из бутана (около 62%) и пропана (около 36%), не являются коррозионными агентами и обычно перевозятся в стальных баллонах или других контейнерах при давлениях от 14,7 до 19,6 бар. Метан - другой высоко воспламеняющийся газ, который также обычно поставляется в стальных баллонах при давлении от 14,7 до 19,6 бар.

Когда выбирается склад заполнения, хранение и отправки, следует принять во внимание безопасность как места, так и окружающей среды. Комнаты с насосом, заполняющим оборудованием и так далее - должны быть размещены в огнестойких зданиях с крышами легкой конструкции. Двери и другие закрытые помещения должны открываться наружу здания.

Помещения должны хорошо вентилироваться, и должна быть установлена система освещения с защищенными от огня электрическими переключателями. Следует принять меры для обеспечения свободного передвижения персонала в помещениях для целей заполнения, проверки и отправки газов. Должны быть предусмотрены выходы безопасности.

Сжатые газы могут храниться открытыми только в том случае, если они хорошо защищены от погоды и прямых солнечных лучей. Места хранения должны быть расположены на безопасном расстоянии от заполненных людьми помещений и жилых помещений.

При транспортировке и распределении контейнеров следует предпринять меры предосторожности, чтобы не повредить клапаны и соединения. Должны быть предприняты адекватные меры предосторожности для предотвращения падения цилиндров с транспортных средств и грубого использования, чрезмерных ударов или местного напряжения и для предотвращения чрезмерного перемещения жидкостей в больших резервуарах. Каждое транспортное средство должно быть оборудовано огнетушителем и токопроводящей полосой для заземления статического электричества и должно иметь четкую надпись «Воспламеняющиеся жидкости». Выхлопные трубы должны иметь устройство контроля огня, а двигатели во время загрузки и разгрузки должны быть выключены. Предельная скорость этих транспортных средств должна быть строго ограничена.

Главные опасности при использовании сжатых газов возникают из-за давления и токсичных и / или воспламеняющихся свойств. Основные меры предосторожности заключаются в том, чтобы обеспечить использование оборудования только с теми газами, для которых оно было разработано, и чтобы сжатые газы не использовались для любой цели, кроме той, для которой их использование было разрешено.

Все шланги и другое оборудование должны быть хорошего качества и должны часто осматриваться. Использование обратных клапанов должно быть обеспечено везде, где необходимо. Все шланговые соединения должны быть в хорошем состоянии, и никакие стыки не должны быть выполнены путем резьбовых соединений, которые неточно соответствуют друг другу. В случае ацетилена и горючих газов должен использоваться красный шланг; для кислорода шланг должен быть черным. Рекомендуется, чтобы для всех воспламеняющихся газов, винтовые соединения была бы с левой резьбой, а в случае всех других газов они должна быть с правой резьбой. Шланги никогда не должны подменяться.

Кислород и некоторые анестезирующие газы часто транспортируются в больших цилиндрах. Заполнение этими сжатыми газами маленьких цилиндров - опасная операция, которая должна быть выполнена при компетентном наблюдении с использованием правильного хорошо установленного оборудования.

Сжатый воздух широко используется во многих отраслях промышленности, и при монтаже трубопроводов и их защите от повреждений должны быть предприняты меры предосторожности. Шланги и крепежные приспособления должны поддерживаться в хорошем состоянии и регулярно осматриваться. Поднесение шланга со сжатым воздухом или струи к открытому порезу или ране, через которую воздух может проникнуть в ткани или в кровь, является особенно опасным; следует предпринять меры предосторожности против всех форм безответственного поведения, при которых струя сжатого воздуха могла бы войти в контакт с любыми отверстиями на теле (результат которого может быть смертельным). Существует дополнительная опасность, когда струи сжатого воздуха используются для очистки частей машин или рабочего места: известно, что летящие частицы вызывают травмы или слепоту; поэтому должны быть предусмотрены меры предосторожности против таких опасностей.


Список литературы

природный безопасность газ транспорт

1 Истомин В.А., Якушев В.С., Махонина Н.А., Квон В.Г., Чувилин Е.М. Эффект самоконсервации газовых гидратов - Газовая промышленность, спецвыпуск «Газовые гидраты», 2006, с. 36-46.

История нефти в осадочных бассейнах: сб. науч. тр. / Под ред. Б.А. Соколова. - М.: Изд-во «Интерпринт», 1994 - 181.

Карцев А.А. Основы геохимии нефти и газа. - М.: Недра, 1978 - 461.

Мирзаджанзаде А.Х., Аметов И.М., Ковалев А.Г. Физика нефтяного и газового пласта. Изд. «Недра». М. 1982 г. - 268.

Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Нефтегазовая геология - итоги ХХ века. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000 - 386.

Российская газовая энциклопедия. Москва. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2004, с. 81-85.


1. Состав природного газа Природный газ - смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ. Природный газ отн

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ