Действительно, природный газ является дешевым и доступным топливом. Поднёс спичку и вот — тепловая и даже световая энергия. Ей достаточно легко управлять и пользоваться. Но всё ли так надёжно и просто?
Природный газ добывают на газовых месторождениях, и он от места добычи по газопроводам поступает к нашим газовым плитам и отопительным аппаратам. Можно проще — к плитам и котлам. Как хорошо. Бери и пользуйся!
Метан в смеси с воздухом в 5−15% случаев взрывоопасен, т. е. при внесении огня смесь мгновенно воспламеняется и выделяет большое количество тепла. Давление при этом увеличивается в 10 раз! Что это такое и как это выглядит, пояснять не буду, поверьте автору — страшно!
Удачи Вам, тепла и спокойствия!
НКПР 4,4 об.%. (ГОСТ Р 51330.19-99, МЭК 60079-20-96)
ВКПР 17 об% (ГОСТ Р 51330.19-99, МЭК 60079-20-96)
Группа взрывоопасной смеси Т1 (ГОСТ Р 51330.5)
Категория взрывоопасной смеси IIA (ГОСТ Р 51330.11)
ПДК метана в воздухе рабочей зоны составляет 7000 мг/м3. (ГН 2.2.5.1313-03)
Преимущественное агрегатное состояние в воздухе в условиях производства — П (Пары и/или газы) (ГН 2.2.5.1313-03)
Класс опасности — 4 (ГН 2.2.5.1313-03)
1ppm = 0.67 мг/м3;
Простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха, Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно тиолы) со специфическим «запахом газа». Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа.
Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %.На промышленных производствах эту роль выполняют датчики, и во многих случаях метан для лабораторий и промышленных производств остаётся без запаха.
Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью.
Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al2O3 при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C; образующийся синтез-газ может быть использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.
Сэр Гемфри Дэви (учёный-химик) ещё в 1813 г. заключил из своих анализов, что рудничный газ есть смесь метана CH4 с небольшим количеством азота N2 и угольного ангидрида СО2 — т.е., что он качественно тождественен по составу с газом, выделяющимся из болот. Основной компонент природного газа (77—99 %), попутных нефтяных газов (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда произошли другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, кишечнике жвачных животных) образуется биогенно в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.
По современным данным, в атмосферах планет-гигантов солнечной системы в заметных концентрациях содержится метан. Предположительно, на поверхности Титана в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано-этановой смеси. Велика доля метановых льдов и на поверхности Седны.
Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека. Однако имеются данные, что метан относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную систему. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови.
Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, характерные для горной болезни.
Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом от асфиксии.
Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.
Хроническое действие метана у людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазосердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира. Биологическая роль Показано, что эндогенный метан способен вырабатываться не только метаногенной микрофлорой кишечника, но и клетками эукариот, и что его образование значительно возрастает при экспериментальном вызывании клеточной гипоксии, например, при нарушении работы митохондрий при помощи отравления организма экспериментального животного азидом натрия, известным митохондриальным ядом.
Высказывается предположение, что образование метана клетками эукариот, в частности животных, может быть внутриклеточным или межклеточным сигналом испытываемой клетками гипоксии. Также показано увеличение образования метана клетками животных и растений под влиянием различных стрессовых факторов, например, бактериальной эндотоксемии или её имитации введением бактериального липополисахарида, хотя, возможно, этот эффект наблюдается не у всех видов животных (в эксперименте исследователи получили его у мышей, но не получили у крыс). Возможно, что образование метана клетками животных в подобных стрессовых условиях играет роль одного из стрессовых сигналов. Предполагается также, что метан, выделяемый кишечной микрофлорой человека и не усваиваемый организмом человека (он не метаболизируется и частично удаляется вместе с кишечными газами, частично всасывается и удаляется при дыхании через лёгкие), не является «нейтральным» побочным продуктом метаболизма бактерий, а принимает участие в регуляции перистальтики кишечника, а его избыток может вызывать не только вздутие живота, отрыжку, повышенное газообразование и боли в животе, но и функциональные запоры.
Метан и экология
Является парниковым газом, в этом отношении, более сильным, чем углекислый газ, из-за наличия глубоких вращательных полос поглощения его молекул в инфракрасном спектре. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность того же молярного объема метана составит 21-25 единиц.
Дата актуализации статьи: 14.04.2022 11:29:00
Среди физико-химических свойств, которые во многом определяют практические требования к транспортировке и использованию природного газа, можно выделить следующие:
Природный газ представляет собой многокомпонентную смесь с преобладанием метана, плотность которой зависит от состава. Плотность газа метана равна 0,717 кг/м3, при содержании метана 98-99 % плотность природного газа составляет 0,72 кг/м3. Природный газ легче воздуха, плотность которого 1,293 кг/м3. Относительная плотность метана к воздуху — 0,555, то есть природный газ почти в два раза легче воздуха.
Рис.1 Установка сигнализатора загазованности природным газом
Попадая в воздушную среду при утечках, природный газ поднимается вверх. В замкнутых объемах максимальная концентрация образуется в верхней части. По этой причине сигнализаторы загазованности природным газом, обеспечивающие взрывную и пожарную безопасность, устанавливаются под потолком газифицированных помещений. Например, сигнализатор СГК-СЗ-1-Б устанавливается в месте наиболее вероятного скопления природного газа на расстоянии от потолка от 10 до 20 см (рис.1). Другое требование – датчик монтируется в местах, где нет интенсивного воздуха, а именно не ближе 50 см от вентиляционных каналов, а также окон и дверей как источников сквозняка.
Учитывается «летучесть» метана при организации огневых и газоопасных работ, выполняемых на газораспределительных сетях. Помещения газорегуляторных пунктов, в которых смонтировано технологическое оборудование, по взрывопожарной опасности относятся к категории А. Перед выполнением газоопасных работ в них производится отбор пробы на загазованность, которая берется из верхней зоны. Также в соответствии с пунктом 146 «Правил безопасности сетей газораспределения и газопотребления» пробы должны отбираться в наиболее плохо вентилируемых местах, где содержание взрывоопасного вещества максимально.
С практической точки зрения «летучесть» природного газа является положительным свойством, так как он поднимается вверх и стремится покинуть замкнутые объема. Для этого ему необходимо «помочь»: открыть окна и двери, через которые газ удалится. Этому же служит вентиляционный канал, который обязателен в газифицированных помещениях.
Температура кипения метана при атмосферном давлении составляет минус 161,5 0С. При такой же температуре происходит обратный процесс – конденсация. При охлаждении до минус 161,5 0С метан превращается в жидкость, при этом его объем уменьшается в 600 раз. Поставка сжиженного газа является альтернативой магистральным трубопроводам. Впервые сжиженный природный газ (далее – СПГ) в промышленных объемах был получен в 1917 году в США. Но быстрое развитие магистральных трубопроводов надолго отложило совершенствование этой технологии. В дальнейшем масштабное промышленное производство СПГ началось в середине 60-х годов прошлого века. Интересный факт: в настоящее время самый крупный потребитель СПГ — Япония, где весь импортируемый газ доставляется в сжиженном виде.
Доставка СПГ чаще всего производится специально оборудованными судами – газовозами (рис.2). Международное название – LNG-танкеры (Liquefied Natural Gas – сжиженный природный газ). Доставка СПГ по воде имеет ряд преимуществ:
Такой способ транспортировки является более экономичным в сравнении с трубопроводным, начиная с расстояний более 2000 км. По этим причинам доля природного газа, доставляемого газовозами по морю, в общем объеме мировой торговли составляет около 30%.
Современные метановозы перевозят готовый СПГ, полученный на заводе по сжижению газа. Испаряющийся при транспортировке в незначительных количествах метан сжигают в судовых энергетических установках, используя его в качестве топлива. СПГ перевозится при температуре минус 162°C в термоизолированных резервуарах, размещенных в корпусе газовоза. При перевозке сжиженного природного газа возможны утечки из резервуаров, трубопроводов и технических устройств. Имеется риск возгорания либо взрыва вследствие пожароопасности испаряющегося газа. Утечка СПГ может привести к струйному горению или возгоранию разлива жидкости. Образование облака испарившегося метана чревато вспышкой газовоздушной смеси как в ограниченном, так и в открытом объеме.
Рис.3 Разрез газовоза
Пожарная безопасность транспортировки СПГ обеспечивается организационными и техническими мероприятиями. Система хранения включает внутреннюю емкость, теплоизоляционный слой, вторичную оболочку, предназначенную для недопущения утечек, и второй слой изоляции (рис.3). В случае повреждения первичного резервуара вторичная оболочка не допустит выход СПГ. Суда оборудуются системой раннего обнаружения утечек газа, позволяющей свести к минимуму случаи выброса газа. В случае утечки за счет эффективной вентиляции обеспечивается безопасное рассеивание вышедшего газа. Конструктивные решения позволяют не допускать скопления газа в замкнутых объемах.
Среди организационных мероприятий разрабатывается план по предотвращению и ликвидации аварийных выбросов. В нем указываются ресурсы и персонал, необходимые для предотвращения возгораний и взрывов.
Интересный факт: крупнейший LNG-танкер Mozah, перевозящий газ из Катара, способен доставить 267 тыс. м3 СПГ. После регазификации получается около 160 млн. м3 газового топлива. Такого объема достаточно для обеспечения электроэнергией и теплом всей Великобритании в течение суток.
Природный газ не токсичен и не оказывает на организм отравляющего действия. В соответствии с ГОСТ 12.1.007 «Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» он относится к малоопасным веществам 4-го класса опасности. Степень воздействия вещества на человека определяется его предельно допустимой концентрацией (далее – ПДК).
ПДК – это максимальная концентрация химических элементов в окружающей среде, которая при повседневном воздействии на организм человека в течение длительного времени не вызывает заболеваний. ПДК вредных веществ природного газа устанавливаются ГОСТ 12.1.005 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Для углеводородов они составляют 300 мг/м3.
В средствах массовой информации часто сообщается об отравлениях природным газом. Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что такое утверждение является ошибочным. Если речь идет об отравлении, то человек пострадал от оксида углерода, часто именуемого угарным газом. Среднесуточная ПДК этого вещества – 3 мг/м3, то есть в 100
раз меньше, чем у углеводородов.
В данной статье мы расскажем о взрывопожароопасности природного газа и его удушающем действии.
Стабилизация пламени в газовых горелках очень важна, поскольку ее нарушение может привести к пожару. В данной статье мы рассказываем, какими способами достигается стабилизация пламени, а также как предотвратить ее отрыв и проскок.
По запасам природного газа в традиционных месторождениях Российская Федерация занимает первое место в мире — около 50 трлн м3. В топливно-энергетическом балансе нашей страны он занимает ведущее место, обеспечивая более 55 % от общей потребности в энергоресурсах. В данной статье подробно расскажем о том, где именно находятся указанные месторождения.
Правообладатель: Портал про пожарную безопасность propb.ru.
Какие газы легче воздуха?
Количество газов, которые легче воздуха, невелико.
Способ определения того, какие газы легче или тяжелее воздуха, заключается в сравнении их молекулярного веса (который вы можете найти в списке обнаруживаемых газов). Вы даже можете вычислить молекулярный вес M вещества, если вам известна химическая формула, установив H = 1, C = 12, N = 14, и O = 16 г/моль.
Этанол, химическая формула CHOH, содержит 2 C, 6 H, и 1 O,
отсюда M = 2∗12 + 6∗1 + 1∗16 =46 г/моль.
Метан, химическая формула CH4, содержит 1 C и 4 H,
отсюда M = 1∗12 + 4∗1 = 16 г/моль.
Молекулярный вес воздуха, состоящего из 20,9 объемн. % O2 (M = 2∗16 = 32 г/моль) и 79,1 объемн. % N2 (M = 2∗14 = 28 г/моль), составляет 0,209∗32 + 0,791∗28 = 28,836 г/моль.
любое вещество с молекулярным весом менее 28,836 г/моль легче воздуха.
Удивительно, что существует лишь 12 газов легче воздуха:
*) На самом деле синильная кислота в большей степени жидкость, нежели газ, давление ее паров составляет 817 мбар при 20 °C (по определению, газы имеют точку кипения ниже 20°C).
Кстати: пары еще одного, крайне важного негорючего вещества легче воздуха: H2O, молярный вес — 18 г/моль. Вывод: сухой воздух тяжелее влажного, который поднимается и конденсируется наверху в облаках.
Что касается размещения сенсоров на горючие газы, то это необходимо учитывать лишь для метана, водорода и аммиака. Эти газы поднимаются вверх до потолка, где и следует устанавливать сенсоры.
любые горючие пары тяжелее воздуха