12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основной компонент природного газообразного топлива

Основной компонент природного газообразного топлива

ВИДЫ И СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ

Газообразные топлива являются альтернативным видом энергоносителей по отношению к традиционным жидким топливам, получаемым из нефти.

Физико-химические и эксплуатационные свойства газообразных топлив существенно отличаются от бензинов и дизельных топлив, что влияет на конструкцию газовых систем питания и их эксплуатацию. Техническое обслуживание и ремонт газового оборудования, переоборудование, хранение ГБА и их заправка, подготовка ремонтных рабочих имеют существенные особенности.

К газообразным углеводородным топливам, которые достаточно широко применяются в настоящее время и имеют перспективы расширения их использования, относятся:

• компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) (метан);

• газ сжиженный нефтяной (ГСН) (пропан-бутановая смесь).

Другие виды газообразных топлив — сжиженный природный

газ (метан), биогаз (метан и другие составляющие), диметилэфир, водород — пока не нашли коммерческого применения.

Основными компонентами газообразных углеводородных топлив являются углеводородные газы — метан, пропан, бутан и ряд других. Эти газы могут храниться на автомобиле в сжиженном или газообразном агрегатном состоянии. Агрегатное состояние газа зависит от физико-химических свойств его компонентов, температуры и давления в баллоне. Основные физико-химические свойства компонентов газообразных углеводородных топлив, влияющих на конструкцию и эксплуатацию ГБА, и бензина предсташге-ны в табл. 2.1.

От агрегатного состояния компонентов газообразного топлива зависят способы заправки и его хранения, существенно влияющие на конструкцию и эксплуатацию ГБА.

Из табл. 2.1 следует, что все компоненты газообразных топлив при атмосферном давлении имеют температуру кипения ниже О °С. Однако если в емкости с газом повысить давление, то температура кипения газа существенно увеличится. Эти давления и температу-ры имеют пределы, называемые критическими. Очень низкие температуры кипения при атмосферном давлении (—161,5 °С) и критическая температура (—82 СС) метана делают технически сложным заправку и хранение метана в сжиженном состоянии, для чего используются изотермические баллоны с комплексной термоизоляцией. Поэтому в настоящее время большое распространение получил способ заправки и хранения метана на автомобилях в сжатом, или так называемом компримированном, состоянии под высоким давлением. На автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) для заправки ГБА в странах СНГ рабочее давление — 20,0 МПа. Использование сжиженного метана получило в настоящее время распространение при доставке природного газа. В перспективе при освоении криогенных баллонов сжиженного природного газа для ГБА этот вид топлива может стать конкурентом дорогостоящим бензинам. Над этой проблемой работают в настоящее время ученые и конструкторы различных отраслей машиностроения.

Физико-химические свойства компонентов газообразных топлив и бензина, влияющих на конструкцию и эксплуатацию ГБА

При снижении давления метана в газовом редукторе высокого давления температура резко снижается (эффект Джоуля— Томпсона). Например, при снижении давления с 10,0 до 1,0 МПа падение температуры газа составит около 30 °С, Даже в летний период влага, содержащаяся в газе, может образовать кристаллы льда и стать препятствием при подаче газа в двигатель, Таким образом, важными мероприятиями для эксплуатации ГБА являются: очистка (осушение) газа от воды при заправке на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях: своевременная замена фильтров в системе питания автомобиля; эффективный подогрев газа перед снижением давления в редукторе, особенно в зимний период эксплуатации,

Пропан и бутан — основные компоненты ГСН — по сравнению с метаном имеют значительно более высокие температуры кипения при атмосферном давлении (—42,5 и —0,5 СС соответственно) и критические температуры (+96.8 и +152,9 °С соответственно). Такие свойства позволяют хранить пропан и бутан в сжиженном состоянии в диапазоне эксплуатационных температур от “40 до +45 °С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа). Основными преимуществами газов, находящихся в сжиженном состоянии, по сравнению с компримированным газом являются: большая концентрация тепловой энергии в единице объема, значительно меньшее рабочее давление в баллонах и соответственно меньшие прочность и толщина стенок баллона и запорной арматуры, их меньшие масса и стоимость. Например, один 50-литровый баллон, заправленный ГСН, для автомобиля ВАЗ рассчитан на 500 км пробега, а КПГ — только на 100 км.

Давление насыщенных паров оказывает большое влияние на конструкцию и работу газобаллонного оборудования. По максимальному давлению газа рассчитывают прочность баллона. Газы поступают из баллона в редуцирующие устройства двигателя ГБА в отличие от бензина под действием избыточного давления в баллоне для преодоления сопротивления редуцирующего устройства. Это свойство особенно актуально при эксплуатации ГБА в условиях низких температур, когда компоненты ГСН переходят в жидкое состояние и, следовательно, их избыточное давление приближается к нулю.

Для метана доминирующим является давление заправки, которое по мере выработки газа из баллона уменьшается до предельного значения.

Для сжиженных газов давление в значительной степени зависит не от количества газа в баллоне, а от температуры (рис. 2.1). Так как каждый из компонентов имеет определенную температуру кипения, давление паровой фазы смеси сжиженных газов зависит как от температуры, так и от компонентного состава. Давление смеси газов можно определить по значению составляющих (парциальных) давлений углеводородных газов, входящих в состав смеси, пропорционально концентрациям. Свойства сжиженных газов определяются по параметрам отдельных углеводородов, входящих в смесь.

Компоненты ГСН в сжиженном виде имеют большой коэффициент объемного расширения, поэтому во избежание разрушения баллона запрещается заправлять его полностью. Для этого необходимо оставлять так называемую паровую «подушку» (фазу). Степень заполнения (полезная емкость) автомобильных газовых баллонов должна быть в пределах 80. 85 %. Арматура автомобильных газовых баллонов имеет специальное устройство, автоматически прекращающее заправку баллона при достижении предельного уровня топлива.

Основные компоненты ГСН — пропан, бутан и этан — имеют большие по сравнению с метаном показатели плотности и тяжелее воздуха (см. табл. 2.1). Таким образом, они, скапливаясь в канавах и на полу рабочих зон автотранспортных предприятий, представляют большую опасность по сравнению с метаном. Метан благода-ря низкой плотности почти в два раза легче воздуха и в случае утечки устремляется вверх в вентиляционные устройства.

Плотность паровой фазы газа оказывает влияние на массовый заряд газовоздушной среды, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и на мощность и топливную экономичность. В зимнее время, когда плотность газовоздушной смеси достигает максимальных значений, двигатель ГБА имеет наилучшие эксплуатационные показатели. Ряд зарубежных конструкций двигателей имеют отключение подогрева впускного коллектора для увеличения плотности заряда.

Все компоненты газообразных топлив первоначально не имеют цвета и запаха, поэтому для обнаружения утечек и обеспечения безопасности при использовании этих видов топлива на автомобилях их одорируют, т.е. придают особый запах.

Анализ теплофизических свойств топлива и его горючей смеси (теплота сгорания газа и теплотворность горючей смеси) показывает, что все газы превосходят бензин по теплотворной способности, однако в смеси с воздухом их энергетические показатели снижаются и это является одной из причин уменьшения мощности газобаллонных автомобилей на ГСН до 7 % и на КПГ до 20 %. Вместе с тем высокие октановые числа газообразных топлив позволяют увеличить степень сжатия газовых двигателей за счет изменения конструкции и поднять показатель мощности. Высокие октановые числа требуют увеличения угла опережения зажигания. Раннее зажигание может привести к перегреву деталей двигателя. В практике эксплуатации наблюдаются случаи прогорания днищ поршня и клапанов при слишком раннем зажигании и работе одновременно на бедных смесях.

Читать еще:  Масло моторное gm 5w30 dexos2

Компоненты газового топлива имеют пределы воспламенения, значительно смещенные в сторону бедных смесей, что дает дополнительные возможности повышения топливной экономичности.

Газообразные углеводородные топлива относятся к наиболее чистым в экологическом отношении моторным топливам. Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами газобаллонных автомобилей по сравнению с бензиновыми значительно ниже.

Газ сжиженный нефтяной в качестве топлива для автомобилей представляет собой смесь пропана, нормального бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других углеводородов. Его получают как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах или при добыче нефти и природного газа в виде отдельной жидкой фракции.

Компонентный состав сжиженного нефтяного газа регламентируется ГОСТ 25578 — 87 «Газы сжиженные нефтяные. Топливо для газобаллонных автомобилей. Технические условия». Стандарт предусматривает две марки газа: зимнюю — ПА (пропан автомобильный) и летнюю — ТТБА (пропан-бутановая смесь автомобиль-лая). В марке ПА содержится 90± 10% пропана, в марке ПБА — 50±10% пропана, остальное — бутан, не более 1% непредельных углеводородов. В газе сжиженном нефтяном марки ПА давление насыщенных паров при температуре —35 °С не менее 0,07 МПа (избыточное), в газе марки ПБА — при температуре +45 °С — не более 1,6 МПа, а при температуре —20СС — не менее 0,07 МПа. Давление газа в баллоне практически не зависит от его количества.

На автомобильные газонаполнительные станции часто поступает газ зимней и летней марок по ГОСТ 20448 — 90 «Газы углеводородные сжиженные для коммунально-бытового и промышленного потребления. Технические условия». Этот ГОСТ имеет более широкие допуски па содержание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздействия на двигатель и топливную аппаратуру (например, серу и ее соединения, непредельные углеводороды и др.). По этим техническим условиям поступают ГСН двух марок: смесь пропан-бутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропан-бутановая летняя (СГГБТЛ), показатели которых представлены в табл. 2.2.

В ГСН, поставляемом для автомобильного транспорта, по техническим причинам может содержаться некоторое количество масла, поступающего из компрессоров и насосов. Примеси в ГСН

масла, тяжелых остатков адсорбируются на резинотехнических изделиях газовой аппаратуры, что отрицательно сказывается на надежности ее работы.

Запасы и объемы добычи природного газа значительно превышают эти показатели сжиженного газа.

Основным компонентом компримированного природного газа является метан (до 95%). На АГНКС поступает КПГ в соответствии с ГОСТ 27577 — 2000, который определяет теплоту сгорания 31,8 МДж/м3, содержание механических примесей не менее 1 мг/м3 и паров воды не более 9 мг/м3 и ряд других показателей.

Рис. 2.1. Зависимость давления газовой фазы от температуры основных компонентов ГСН:

1 — этан: 2 пропан; 3 — нормальный бутан

Газообразное топливо и его характеристика

Классификация и состав газообразных топлив

Газообразным топливом называется топливо, находящееся в состоянии газа при температуре и давлении его эксплуатации. Таким образом, газообразное топливо может храниться и транспортироваться в жидком (сжиженный газ) и в твердом (например, гидриды водорода) состоянии.

По происхождению газообразное топливо подразделяется на природное (ископаемое топливо) и синтетическое. К газообразному топливу относятся также отходы некоторых металлургических (доменный газ) и химических производств.

К природному газообразному топливу относятся различные природные горючие газы, представляющие собой естественные смеси углеродов различного состава и строения:

  • — собственно природные газы, месторождения которых не связаны с месторождениями нефти;
  • — попутные газы, которые растворены в нефти или находятся над скоплениями ее в виде «газовой шапки», то есть газы, месторождения которых генетически связаны с месторождениями нефти;
  • — газы газоконденсатных месторождений, обогащенные жидкими легкокипящими углеводородами, которые отделяются от газа при снижении давления в виде жидкой фазы — конденсата.

К синтетическому газообразному топливу относятся разнообразные горючие газы, полученные при переработке твердого и жидкого топлива: газы нефтепереработки, генераторные газы, обратный коксовый газ и другие.

Классификация газообразных топлив представлена на рис. 1.1.

Более наглядно газообразное топливо можно классифицировать иначе:

  • — пропан C3H8 — органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов. Ядовит. Применяется в качестве топлива при: при выполнении газопламенных работ на заводах и предприятиях, при кровельных работах, для обогрева производственных помещений, для газовых плит, водогрейных колонок в пищевой промышленности, в быту. В последнее время широко используется в качестве автомобильного топлива, т.к. дешевле и экологически безопаснее бензина.
  • — бутамн C4H10— органическое соединение класса алканов. Ядовит, вдыхание бутана вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата.

Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %). Является

Продуктом каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных фракций. При полном сгорании на воздухе образует углекислый газ и воду. Бутан применяется в смеси с пропаном в зажигалках, в газовых баллонах в сжиженном состоянии, где он имеет запах, так как содержит специально добавленные одоранты. При этом используются «зимние» и «летние» смеси с различным составом.

  • — метан СН4 — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Малорастворим в воде, легче воздуха. Сам по себе метан не токсичен и не опасен для здоровья человека. Область применения метана: топливо, продукты хлорирования используются в огнетушителях, а так же как снотворное, или растворитель, производство продукта дегидрирования-ацетилена, продукт конверсии-синтез-газ. Используется для производства метанола и формальдегида, а следовательно и полимеров, медикаментов и денатурирующих и дезинфицирующих материалов. Также из синтез-газа изготавливаются аммиак и удобрения.
  • — водород Н2 — первый элемент периодической системы элементов. Лёгкий бесцветный газ. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Область применения водорода: химическая промышленность, пищевая промышленность, авиационная промышленность, топливо.
  • — сжатый природный газ — используется в качестве моторного топлива вместо бензина, дизельного топлива и пропана. Не токсичен в малых концентрациях. Не вызывает коррозии металлов. Компримированный природный газ дешевле, чем любое нефтяное топливо, в том числе и дизельное, но по калорийности их превосходит. Низкая температура кипения гарантирует полное испарение природного газа при самых низких температурах окружающего воздуха. Природный газ сгорает практически полностью и не оставляет копоти, ухудшающей экологию и снижающей КПД. Отводимые дымовые газы не имеют примесей серы и не разрушают металл дымовой трубы. Эксплуатационные затраты на обслуживание газовых котельных также ниже, чем традиционных.
  • — смеси- сжиженные углеводородные газы (СУГ)— смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от ?50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен. Производится в основном из попутного нефтяного газа. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.
Читать еще:  Периодичность замены масла в акпп

Состав газообразного топлива зависит от его природы, происхождения и способа получения. Природные газы состоят преимущественно из метана с незначительным содержанием других низших алканов оксида углерода и азота. В попутных газах содержится значительное количество алканов от этана до пентана и выше, при относительно низком содержании метана. Газы газоконденсатных месторождений в них колеблется от 10 до 350 г/м 3 . Во всех углеводородных газах природного происхождения содержатся в различных количествах азот, оксид углерода (IV), сероводород, аргон и гелий.

Рис.1.1. Классификация газообразного топлива

В состав газов нефтепереработки входят помимо алканов низшие алкены и водород. Горючие газы, получаемые переработкой твердого топлива, существенно различаются по составу, однако общим для них является высокое содержание водорода, азота и оксида углерода (IV), что связано с особенностями их получения.

Средний состав газообразного топлива различного происхождения приведен в табл. 1.1, 1.2 и 1.3.

Состав и свойства газового топлива

В топливном балансе страны газовое топливо занимает сущес­твенное место. С каждым годом его потребление возрастает не только в промышленности, но и во всех отраслях народного хозяй­ства. Газовое топливо используется как высококалорийное топли­во и сырье для получения синтетических каучуков, волокон, плас­тмасс, ацетилена, спиртов и т.д. Оно имеет ряд существенных пре­имуществ по сравнению с другими видами топлива: широко рас­пространено, дешево, имеются его большие запасы, легко осущес­твляется дозировка и регулировка с воздухом. Многие газы обла­дают высокой тепловой ценностью. При сгорании они развивают высокую температуру, полностью сгорают с небольшим коэффи­циентом избытка воздуха. Газовое топливо очень удобно в исполь­зовании: в помещениях сохраняется чистота, так как при его сгора­нии не выделяются копоть и смолы, не остается золы, а продукты сгорания почти не содержат веществ, вредных для окружающей живой природы. Хранение газового топлива централизовано, что удобно для потребления — не нужны индивидуальные складские помещения, специальные хранилища.

Основной недостаток многих видов газового топлива — их высокая взрывоопасность (природные газы, водород, метан). Легкая утечка горючих газов через мельчайшие неплотности тре­бует внимания и осторожности при использовании. Те газы, в сос­тав которых входит окись углерода (генераторный, доменный), сильно ядовиты. Сжиженные газы, попадая на кожу человека, вызывают обмораживание. Однако соблюдение правил техничес­кой и противопожарной безопасности, а также выполнение реко­мендуемых мер, делает эксплуатацию газовых установок надеж­ной и безопасной.

В состав горючей части газообразного топлива входят горючие газы: метан, пропан, бутан, окись углерода, водород и др. Бал­ластом газового топлива являются негорючие газы: пары воды, азот, углекислый газ, кислород и др.

Важнейшими характеристиками газового топлива являются: теплота сгорания; плотность; концентрированные пределы взрываемости топлив с воздухом.

По теплоте сгорания газовые топлива значительно отличают­ся друг от друга и делятся на три группы:

низкокалорийные газы (генераторный, доменный, смешан­ный и др.), выделяющие до 10 000 кДж/м 3 (до 2500 ккал/ м 3 );

среднекалорийные газы (коксовый, водяной, светильный и др.), при их сгорании выделяется 10 000-20 000 кДж/м 3 (2500-5000 ккал/ м 3 );

высококалорийные газы (природные и попутные газы, различные крекинговые и другие газы, получаемые при переработке нефти), выделяющие более 2000 кДж/м 3 (более 5000 ккал/ м 3 ).

Плотность газового топлива определяют как выбор размеров газохранения при заданном давлении в них и количества запасаемой энергии, так и возможность скопления газа в верхних и нижних частях помещений, колодцев при возникновении утечек газового топлива из газопроводов.

Концентрированные пределы взрываемости смесей газового топлива с воздухом характеризуют интервалы концентраций, в которых эти смеси способны взрываться при соприкосновении с открытым пламенем. В наиболее широких интервалах концентраций взрывоопасны смеси водорода, этилена и окиси углерода с воздухом.

Все газы топлива делят на два вида: естественные и искусственные.

К естественным газовым топливам относят природные газы чисто газовых месторождений, а также легкие газообразные углеводороды, улавливаемые при добыче нефти: попутные газы. Основными компонентами природного газа являются предельные углеводороды: метан (82-98%), этан (до 6%), пропан (до 5%), бутан (до 1%). В попутных газах метана содержится 40-85%, этана и пропана до 20% каждого.

К искусственному газовому топливу относят горючие газы, образующиеся при переработке жидких и твердых топлив путем газификации, пиролиза и крекинга. Искусственные горючие газы могут являться целевым или побочным продуктом переработки. Получают их или с целью замены низкосортного твердого, жидкого топлива получаемым высококачественным горючим газом или с целью сокращения выбросов в атмосферу вредных примесей соединений серы, так как провести очистку газа от соединений серы значительно проще, чем освободить от серы твердое и жидкое топливо.

Эффективность и особенности применения газовых топлив обуславливается составом и свойствами их углеводородной части.

В зависимости от физических свойств углеводородной части все газовые топлива условно делят на две группы: сжатые и сжиженные газы.

Сжатые газы- это горючие газы с низкой критической температурой (критическая температура- предельная температура равновесного сосуществования двух фаз (жидкости и ее пара), выше которой может существовать лишь одна), которые остаются в газообразном состоянии не только при нормальных условиях (20ºС; 0,1 МПа), но и при очень высоком давлении (до 20 МПа). В своем составе сжатые газы содержат метан, водород, окись углерода. Теплота, выделяемая при сгорании 1 см 3 водорода и оки­си углерода, низкая (около 10 000 кДж/м 3 ), поэтому эти состав­ляющие невыгодно использовать для получения сжатых газов. Обычно сжатию подвергают природные газы (основной компо­нент метан) с теплотой сгорания 39 600 кДж/м 3 .

Выпускают три вида сжатых газов:

природный, теплота сгорания- 29 000 кДж/м 3 ;

коксовый метанизированный, теплота сгорания- 27 000 кДж/м 3 ;

коксовый обогащенный /теплота сгорания- 22 000 кДж/м 3 .

В сжатых газах ограничивается содержание влаги: в зимнее время оно не должно быть выше 0,5 г /м 3 , в летнее — не более 7,0 г /м 3 . Не допускается присутствие даже небольших коли­честв коррозионно-агрессивных соединений: сероводорода, кис­лорода, смол и пыли, цианистых соединений.

Сжатые газы используют как топливо для грузовых авто­мобилей, но широкого распространения они не имеют. При пе­реводе двигателей с жидкого топлива на сжатые газы на 10-20 % снижается их мощность вследствие уменьшения на­полнения цилиндров, а также снижается грузоподъемность автомобиля. Газ, сжатый до высокого давления, требует для хранения тяжелых баллонов (масса 60-70 кг). Обычно на ав­томобиле устанавливают шесть таких последовательно соеди­ненных баллонов, емкость каждого по 10 м 3 газа при нормаль­ных условиях.

Сжиженные газы это газы с относительно высокой крити­ческой температурой: при повышении давления до 1,0-1,5 МПа переходят в жидкое состояние. В основном они содержат пропан-бутановые углеводороды с 3- и 4-углеродными атомами (табл. 4.5.).

Читать еще:  Привод топливного насоса камаз

Сжиженные газы выпускают трех марок:

пропан технический, теплота сгорания- 45 000 кДж/м 3 ;

бутан технический, теплота сгорания- 46 000 кДж/м 3 ;

смесь пропан-бутановых фракций, теплота сгорания — 45 500 кДж/м 3 .

В техническом пропане не менее 93,0 % (по объему) пропановых фракций, в техническом бутане не менее 93,0 % бутановых фракций. Остальные 7 % состоят из смеси более легких газооб­разных углеводородов: этана, этилена, пропилена, бутилена, пентана, амилена. Допустимое содержание сероводорода в сжи­женных газах — не более 5 г/100 м 3 . Поскольку природные сжиженные газы не обладают ни цветом, ни запахом, в них до­бавляют в небольших количествах газообразные вещества с сильным запахом, что позволяет обнаружить скопление газа при утечке.

Табл. 4.5.. Требования к качеству сжиженных газов. ГОСТ 21443-75

ПоказательНорма
Пропан техническийБутан техническийСмесь пропан-бутан техническая
Углеводородный состав, массовая доля компонентов, %:
метан-этан, не более2,04,0
пропан, не более1,0
не менее95,040,0
В том числе:
нормальный бутан, не менее96,0
изобутан, не более2,0
непредельные углеводороды, не более2,0Отсутствует2,0
Жидкий остаток (в том числе уг­леводороды С5 и выше) при 20 °С, объемная доля, не болееОтсутствует2,02,0
Давление насыщенных паров при 45 «С, МПа (кгс/см2), не более1,6 (16)0,6 (6,0)1,6 (16)
Массовая доля общей серы (для неодорированного газа), %, не бо­лее0,010,0050,01
Испытание на медную пластинку (для неодорированного газа)Выдерживает
Содержание свободной водыОтсутствует
Содержание щелочиОтсутствует

Сжиженные газы удобны как топливо для автомобильных двигателей, для обеспечения коммунально-бытовых и производ­ственных нужд, так как их можно хранить и транспортировать в баллонах, .цистернах, рассчитанных на небольшие давления.

При работе двигателя на газовом топливе снижается износ де­талей, уменьшается интенсивность коррозии. Горючие газы обла­дают высокой детонационной стойкостью, их октановое число 85-100 ед., двигатель может работать с более высокой степенью сжатия, а значит экономичнее.

Одним из важнейших преимуществ работы двигателей на газе является существенное снижение токсичности выхлопных газов по сравнению с бензином. Так, если при работе на бензине в выхлопных газах может содержаться до 3 % различных несгоревших углеводородов, то при использовании сжиженного газа только 0,5-0,6 %. Особенно заметно уменьшается (в десятки раз) коли­чество токсичных ароматических, полициклических и олефиновых углеводородов.

Несмотря на серьезные преимущества газового топлива, коли­чество газобаллонных автомобилей пока невелико из-за ограни­ченного числа газонаполнительных станций и сравнительно не­большого радиуса пробега автомобиля. Кроме того, пропанбутановые фракции являются ценным сырьем нефтехимической про­мышленности.

Дата публикования: 2014-11-04 ; Прочитано: 5994 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.058 с) .

Вопрос 91. Какие горючие газы являются компонентами газообразного топлива.

Газовое топливо – это горючие газы, основное своё применение находят для сжигания в отопительных котлах и установках.

Газообразное топливо находит широкое применение в разных отраслях народного хозяйства. В производстве газовое топливо применяется для сжигания и нагрева теплоносителя в отопительных котлах, очень широко применяется в быту. В последнее время очень часто стали применять в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Использование газообразных видов топлива обусловливается их химическим составом и физическими свойствами углеводородной части. Наиболее широко применяются природный или попутный газ нефтяных или газовых месторождений, а также заводские газы нефтеперерабатывающих, доменных, коксовых и других производств. Основными элементами этих газов являются углеводороды с числом углеродных атомов в молекуле от одного до четырех (метан, этан, пропан, бутан и их производные).

Природный газ из газовых месторождений практически полностью состоит из метана (82 – 98 %), с небольшой примесью этана (до 6%), пропана (до 1,5%) и бутана (до 1%). В попутных нефтяных газах содержание метана колеблется в более широких пределах (40 – 85 %), но в них, кроме того, содержится ещё этан и пропан (до 20% каждый). Заводские газы содержат как парафиновые, так и олефиновые углеводороды, которые чаще всего используются как сырье для синтеза пластических масс и других веществ.

В горючих газах, кроме углеводородов, могут содержаться и другие компоненты, такие, как водород, оксиды углерода, азот, кислород, сероводород, пары воды и др. Входящие в состав газа неуглеводородные компоненты – водород, оксидуглерода (II) – имеют невысокую теплоту сгорания, а некоторые из них (диоксид углерода, азот), не участвуя в сгорании вообще, снижают теплотворную способность топлива. В связи с этим в зависимости от применения газ специально очищают от нежелательных примесей и соединений.

Вопрос 92. Охарактеризуйте следующие газы и их влияние на человека: метан, пропан, бутан.

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м 3 . С воздухом образует взрывоопасные смеси.

Однако не только взрывами опасен метан, он ещё и грозит отравлением. При вдыхании метана у человека может развиться кислородное голодание, начаться удушье. Первые признаки интоксикации метаном – «тяжёлая» голова, головокружение, шум в ушах. При попадании более концентрированных доз метана в организм сердце начинает учащённо биться, в мышцах появляется слабость, человека клонит в сон, начинается рвота, на коже появляются покраснения. Самое тяжёлое отравление сопровождается потерей сознания, побледнением кожи, непроизвольным мочеиспусканием, судорогами и может окончиться летальным исходом.

Пропанотноситься к органическим веществам класса алканов. Пропан содержится в природном газе и может быть образован при крекинге нефтепродуктов. Пропан считается одним из самых ядовитых газов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×