Горючие и негорючие газы

Горючие газы используются для газоснабжения городов и промышленных предприятий. К ним относятся углеводороды С_nH_m, водород и оксид углерода СО. К негорючим газам относятся: N₂, CO₂, O₂ – балласт газообразного топлива. Примеси: водяные пары, сероводород, пыль.

Горючие газы. Н₂ – водород, имеет =140 МДж/кг – самая высокая теплота сгораемого топлива, но т. к. он содержится до 2 % в твердых топливах и до 7 % - в жидких.

СО – угарный газ, образуется в процессе сгорания угля при недостатке О₂. В промышленности получают СО пропуская СО₂ над раскаленной поверхностью углерода при высокой температуре.

СО₂ + С → СО

Газ ядовитый, без цвета, без запаха, синее пламя, допустимое содержание СО в производственных помещениях 0-0,3 мг в мл воздуха. Очень сильный восстановитель. В реакциях восстанавливается углерод переходит в четырехвалентное состояние, т. е. изменяет степень окисленности от +2 до +4. При солнечном освещении СО присоединяет Cl

CO + Cl₂ →COCl₂ - фосген

СО входит в состав доменного, генераторного и водяного газа.

Метан – СН₄, газ без цвета и запаха, легче воздуха, растворим в воде

СН₄ + 2О₂→СО₂ + 2Н₂О

При неполном сгорании СН₄ образуется сажа, т. к. он выделяется со дна болот при медленном разложении органических веществ при недостатке воздуха (болотный, рудничный газы). Получение:

1) СН₃СООNa + NaOH→Na₂CO₃ + CH₄ ↑

2) Al₄C₃ + 12H₂O→4Al(OH)₃ + 3CH₄↑

3) нагрев С в Н₂ при катализаторе

С + 2Н₂→СН₄↑

4) Синтез на основе водяного пара по реакции

СО + 3Н₂ →СН₄ + Н2О

=35,5 МДж/м3.

Ацетилен – С₂Н₂, если он горит в О₂ – смесь взрывоопасна, ослепительный белый цвет.

Природный газ – в основном состоит из метана 90-96 %. До 6 % тяжелых углеводородов. Может содержать до 4 % азота, СО₂ – 0,1-0,2 %, теплота сгорания может быть 35-37,4 в зависимости от %-ого содержания.

Преимущества газообразного топлива:

· Себестоимость добычи природного газа в 10-15 раз меньше, чем угля в шахте, и в 3-4 раза меньше открытым способом.

· Транспортировка газа по трубопроводам значительно дешевле, чем угля ж/д транспортом.

· Освобождается большое количество рабочей силы и подвижного состава.

· При использовании газа упрощается топливное хозяйство предприятия.

· Повышение производительности агрегата при переводе на газообразное топливо.

· Отсутствие серы в газе повышает качество продукции и делает процессы экономичными и чистыми.

· Облегчение процесса производства и поддержания заданного температурного режима.

· Облегчение автоматизации процесса.

· При использовании газа в доменном производстве, повышается производительность доменных печей и расход кокса.

· Перевод мартеновских печей на отопление природным газом вместо мазута позволяет значительно повысить выплавку стали и сократить расход топлива на 10%.

· При переводе печей цементной промышленности с твердого топлива на газообразное, производительность их увеличивается на 7-10%. Рентабельность предприятий повышается более чем на 30%.

· На 10-12% повышается производительность нагревательных печей металлообрабатывающей промышленности.

· Возможность создать высокие санитарно – гигиенические условия труда.

Недостатки:

· Повышенные требования к герметичности газопроводов и к устройствам сжигания топлива.

· Взрывоопасность.

Искусственные горючие газы. В них примеси могут быть в виде пыли, цианистых соединений и аммиака.

Для газоснабжения применяют сухие газы, содержание влаги в которых не должно превышать количество, насыщающего газ при температурах -20^оС зимой и +35^оС летом. При транспортировке газа на большие расстояния его предварительно осушивают. Искусственные газы имеют резкий запах. Природный газ запаха не имеет, его одорируют. Этот резкий неприятный запах ощущается при концентрации газа 1 %.

Искусственные газы делятся на 3 основные группы в зависимости от способов перегонки:

1. газы сухой перегонки;

2. газы безостановочной газификации;

3. сжиженные газы.

Газы сухой перегонки получают при нагревании твердого или жидкого топлива без доступа воздуха. Побочным продуктом производства чугуна может быть доменный газ, кокса – коксовый газ. Состав коксового газа: 57 % Н₂, 22% СН₄, 7 % СО, остальное – негорючие. до 17 МДж/м3.

Доменный газ: ≈30 % СО + Н₂, остальное – негорючие. = 4÷5 МДж/м³.