Какие газы считаются горючими. Получение, применение и техника безопасности при работе с ними

Составляющими горючего газа являются: метан (CH4), пропан (C3H8), бутан (C4H10), этан (C2H6), водород (H2), гексан (C6H14), пентан (C5H12), углекислый газ (CO2), сероводород (H2S), гелий (He), азот (N2). Их возникновение происходит естественным или искусственным путем. Естественное образование получается за счет разложения органики. Глубокие залежи метана на глубине 1,5 км содержат в себе примеси пропана, бутана и этана. Чем больше глубина ископаемых, тем больше вероятность увеличения примесей. Скопления природного газа находятся в осадочных породах, которые устилают плотные глинистые породы, подошвой является вода или нефть.

Добыча горючих газов это — его извлечение из недр, удаление лишней влаги и подготовки к транспортировке заказчику. Все процессы работы с газовыми смесями строго герметизированы.

Горючие газы имеют следующие свойства:

• Жаропроизводительность — выделяемая максимальная температура при полном сгорании сухого газа, выделяемое тепло расходуется на продукты сгорания, для метана жаропроизводительность равна 2043 гр. С, бутана — 2118 гр. С, пропана — 2110 гр. С.
• Температура воспламенения — минимальная температура, при которой возникает самопроизвольный процесс воспламенения без воздействия внешнего источника за счет теплоты выделяемой частицами газа. Знание этих показателей важно для определения допустимой температуры оборудования, применяемого в опасных условиях эксплуатации, которая не должна превышать ТВ. Такому оборудованию присваивается соответствующий класс.
• Температура вспышки — минимальная температура, при которой выделяется достаточный объем паров для воспламенения от источника пламени.
• Платность газа — определяется относительно воздуха.

Горючие газы представляют большую опасность при несоблюдении ряда правил техники безопасности при работе с данными веществами и их хранением:

• Возникновение пламени или взрыва при достижении высоких концентраций или определенных условий для своей горючести.
• Возможное отравление самим газом или продуктами его сгорания.
• Удушение вследствие низкого уровня кислорода, избытком угарного газа.

Составляющие процесса горения: источник воспламенения, кислород, ГГ. Исключение одного фактора из трёх предотвратит возникновение взрыва и пожара.

Экономичное энергетическое топливо широко применяется в комунально-бытовых хозяйствах, на электростанциях, металлургии, стекольной, пищевой, цементной промышленности, в качестве машинного топлива, в производстве строительных материалов. Применяются горючие газы в качестве сырья для производства органических соединений: формальдегида, метилового спирта, уксусной кислоты, ацетона.

Средствами контроля рабочей среды могут служить газосигнализаторы на мониторинг уровня кислорода и концентраций газа. Основные сферы применения газоанализаторов на взрывоопасные газы — отрасли, связанные с получением, переработкой, хранением и транспортировкой газа, а также вблизи источников воспламенения: печей, газогорелочных устройств.

Искусственное получение горючих газов происходит в процессе переработки твердого и жидкого топлива, а также продуктов нефтепереработки.

Образование горючих газов в коксовом производстве выводятся из печи нагревания каменного угля на высокой температуре (900-1000 градусов) в бескислородной среде. Помимо получения кокса в данном процессе производится побочный продукт, необходимый в качестве топлива в металлургии — коксовый газ. Из 1 тонны каменного угля получается до 350 м3 коксового газа.

Сланцевый газ образуется в результате разложения сланца, нагретого в среде без воздуха до 1000-1100 градусов С. В результате из 1 тонны сланца получается до 400 м3 газа. Состоит сланцевый газ преимущественно из метана, добывается гидроразрывом пласта (ГРП). Гидравлический разрыв пласта (фрекинг) — представляет собой создание трещины в пласте, откуда будет проходить поток добываемого сырья к забою скважины. Мощными насосными станциями на высоком давлении в скважину закачивается жидкость для разрыва пласта. Сужение пор плотных пород способствует высвобождению природного газа, который извлечь привычными методами маловероятно.

Сепарация газа представляет собой процесс разделения компонентов смеси для предотвращения попадания лишних веществ в последующие процессы производства. Так из примеси природного газа выделяют твердые частицы и влагу, чтобы они не попали в последующем в технологическое оборудование.

В нефтяной отрасли сепарация необходима для первичного отделения газов и составляющих нефти перед первичной переработкой сырья. Нефтегазовая смесь поступает в горизонтально расположенный сосуд, работающий под давлением и оснащенный запорной арматурой, манометрами и предохранительными клапанами. Стекая по патрубку, где вмонтировано распределительное устройство, газовая смесь направляется по верхним желобам, затем по нижним, где отделившийся газ проходит через вертикальный и горизонтальный каплеотбойник, который предотвращает вынос капель и жидкости из сепаратора потоком отделившегося газа. Полученный газ поступает в газосборную сеть, а частично разгазированная жидкость скапливается в нижней части сепаратора и через выходной патрубок направляется на прием насосов.

Существуют также и вертикальные сепараторы, предназначенные для большого объема нефтегазовой смеси.

В сепарации химический состав разделяемых веществ не меняется. Процессы разделения подразделяются на следующие способы: по массе, размеру, трению, упругости, электрическим методом, воздушным, магнитным, радиометрическим, пенным. Для наилучшего результата данного процесса зачастую вовлечены сразу несколько процессов разделения, особенно в очищении горной руды от пустой породы.

Газосепаратор используется на распределяющих, перерабатывающих и компрессорных станциях.

Помимо очистки сырья в устройстве осуществляется поддержание давления проходимых углеводородов по магистрали, давление поддерживается благодаря установленным клапанам и манометрам, регуляторам давления и прочими устройствами КИПиА.

Представлен сепаратор в системе комплексного завода нефтегазовой отрасли, либо автономным устройством.

Крекинг — процесс оказания высокой температуры на нефть и ее фракций для получения продуктов меньшей молекулярной массы (моторное топливо и масло, сырье для нефтехимической промышленности). При температуре более 300 градусов С тяжелые нефтяные остатки разлагаются на легкие продукты (бензин, керосин, газы).

В первом этапе крекинга за счет нагревания котла из нефтепродукта испаряется вода и газы, отделяясь от основного содержимого продукта. Далее котел нагревается до более высокой температуры до испарения облегченных углеводородов. Попадая в соборную емкость углеводороды не находят выхода и возвращаются на пройденный цикл, где за счет увеличения их объема возникает высокое давление в системе. Давление увеличивается до тех пор, пока легкие углеводороды не смогут испариться из котла. Таким образом, в котле, трубопроводе, сборной емкости и охладителе поддерживается равномерное давление, затем начинается расщепление тяжелых углеводородов, в результате чего они превращаются в бензин при 250 градусов С.

Ожижение угля — способ получения жидкого топлива из угольного сырья. Основные процессы получения жидких продуктов — газификация, гидрогенизация, пиролиз — проходят при высокой температуре до 450 градусов с продолжительностью нагревания до 60 минут. В зависимости от свойств угля и способа сжижения выход готовых продуктов образуется на уровне 75-85%.

Меры безопасности работников, чья деятельность связана с использованием или получением легковоспламеняющихся газов:

1. Необходимо знать и соблюдать правила инструкции по охране труда, правила распорядка предприятия.
2. Придерживаться правил поведения и передвижения на территории промышленных объектов.
3. Уметь выполнять действия при срабатывании сигналов оповещения об аварии, в том числе знать последовательные действия эвакуации.
4. Уметь оказывать первую помощь пострадавшему при воздействии опасных веществ на организм человека.
5. Обязательно наличие индивидуальных средств защиты для работников: специализированная обувь, одежда, перчатки, маски, портативные газоанализаторы на определение высоких концентраций.

Помимо наличия индивидуальных газоанализаторов, необходима установка в периметрах рабочего объекта стационарных приборов непрерывного мониторинга помещения на горючие газы. Приборы в опасных условиях эксплуатации должны быть промаркированы знаком взрывозащищенности Ex:

• газоаналитические системы — ВС-5, RGDMETMP1 (применяется с внешним сеносором SGAMET);
• портативные устройства — ПГА 1-96, ПГУ-А, Полар, МАГ-6 С, BW Clip 4, GasAlertMax XT II, GasAlertMicro 5, Лидер 02, Лидер 021, ALTAIR 5X, AS8900, AS8800A, AR8800B, B10-DM 01, B10-SC 01, FI-8000, MX6 iBrid, NP-1000;
• стационарные газоанализаторы —  Сенсон-СД-7033, Сенсон-СД-7032, Сенсон-СМ-9001, Сенсон-М-3008, ДАК.

Взрывозащита (Ex) — совокупность средств, обеспечивающих надлежащую работу оборудования в местах наибольшей вероятности взрывов.