Метан , или «рудничный газ», природный газ без цвета и без запаха. Химическая формула - CH 4 . В ноябре 2011 года метан угольных пластов признан самостоятельным полезным ископаемым и внесен в Общероссийский классификатор полезных ископаемых и подземных вод.

Метан содержится в разных формах (от свободной до связанной) в угле и вмещающих породах и образовался там на стадии углефикации органических останков и метаморфизации углей. В выработки метан выделяется преимущественно из угля (есть месторождения, где относительное метановыделение превышает 45 м³ метана на тонну угля, отмечены также случаи метановыделения порядка 100 м³/т), в основном - в процессе его разрушения (отбойки), реже - из естественных полостей-резервуаров.

В шахтах метан скапливается в пустотах среди пород, в основном, под кровлей выработок и может создавать взрывоопасные метановоздушные смеси. Для взрыва необходимо, чтобы концентрация метана в рудничной атмосфере была от 5 до 16 %; самая взрывоопасная концентрация - 9,5 %. При концентрации более 16 % метан просто горит, без взрыва (при наличии притока кислорода); до 5-6 % - горит в присутствии источника тепла. При наличии в воздухе взвешенной угольной пыли может рвануть и при меньшей, чем 4-5 %, концентрации.

Причиной взрыва может стать открытый огонь, горячая искра. В старину шахтёры брали с собой в шахту клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет метана. Если же канарейка замолкала на долгое время, а еще хуже - навсегда, значит - рядом смерть. В начале XIX века известный химик Х. Дэви изобрел безопасную шахтерскую лампу, затем на смену ей пришло электричество, но взрывы на угольных шахтах продолжались.

В настоящее время концентрация метана в рудничной атмосфере контролируется автоматическими системами газовой защиты. На газоносных пластах предпринимаются меры по дегазации и изолированному газоотводу.

В СМИ часто оперируют фразами «шахтеры отравились метаном» и т. п. Налицо неграмотная интерпретация фактов удушения, вызванных уменьшением концентрации кислорода в насыщенной метаном атмосфере. Сам же метан - нетоксичен .

В сообщениях СМИ , художественной литературе и даже опытные горняки метан ошибочно называют «гремучим газом». На самом деле гремучий газ - это смесь водорода и кислорода. При поджигании они соединяются почти мгновенно, происходит сильный взрыв. А метан испокон веков назывался «рудничным» (или «болотным», если речь не о шахте) газом.

Метан горюч, что обуславливает возможность его применения в качестве топлива. Возможно использование метана для заправки автомобильного транспорта, а также на тепловых электростанциях. В химической промышленности метан применяется как углеводородное сырьё.

Большинство отечественных шахт выбрасывают метан в атмосферу и только некоторые внедрили или внедряют установки для его утилизации. За рубежом ситуация обратная. Более того, активно внедряются проекты скважинной добычи пластового метана, в том числе в рамках предварительной дегазации шахтных полей.

Взрывоопасная концентрация природного газа

Опасные свойства природного газа

Опасные свойства природного газа.

Токсичность (опасные свойства природного газа). Опасным свойством природных газов является их токсичность, зависящая от состава газов, способности их при соединении с воздухом образовывать взрывоопасные смеси, воспламеняющиеся от электрической искры, пламени и других источников огня.

Чистые метан и этан не ядовиты, но при недостатке кислорода в воздухе вызывают удушье.

Взрываемость (опасные свойства природного газа). Природные газы при соединении с кислородом и воздухом образуют горючую смесь, которая при наличии источника огня (пламени, искры, раскаленных предметов) может взрываться с большой силой. Температура воспламенения природных газов тем меньше, чем выше молекулярная масса. Сила взрыва возрастает пропорционально давлению газовоздушной смеси.

Природные газы могут взрываться лишь при определенных пределах концентрации газа в газовоздушной смеси: от некоторого минимума (низший предел взрываемости) до некоторого максимума (высший предел взрываемости).

Низший предел взрываемости газа соответствует такому содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором дальнейшее уменьшение его делает смесь невзрываемой. Низший предел характеризуется количеством газа, достаточным для нормального протекания реакции горения.

Высший предел взрываемости соответствует такому содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором дальнейшее его увеличение делает смесь невзрываемой. Высший предел характеризуется содержанием воздуха (кислорода), недостаточным для нормального протекания реакции горения.

С повышением давления смеси значительно возрастают пределы ее взрываемости. При содержании инертных газов (азот и др.) пределы воспламеняемости смесей также возрастают.

Горение и взрыв - однотипные химические процессы, но резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция в замкнутом пространстве (без доступа воздуха к очагу воспламенения взрывоопасной газовоздушной смеси) происходит очень быстро.

Скорость распространения детонационной волны горения при взрыве (900-3000 м/с) в несколько раз превышает скорость звука в воздухе при комнатной температуре.

Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания.

При концентрации газа в воздухе в пределах воспламенения и при наличии источника воспламенения произойдет взрыв; если же газа в воздухе меньше нижнего предела или больше верхнего предела воспламенения, то смесь не способна взорваться. Струя газовой смеси с концентрацией газа выше верхнего предела воспламенения, поступая в объем воздуха и смешиваясь с ним, сгорает спокойным пламенем. Скорость распространения фронта волны горения при атмосферном давлении составляет около 0,3-2,4 м/с. Нижнее значение скоростей - для природных газов, верхнее - для водорода.

Детонационные свойства углеводородов парафинного ряда. Детонационные свойства проявляются от метана до гексана, октановое число которых зависит как от молекулярной массы, так и то строения самих молекул. Чем меньше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его детонационные свойства, тем выше его октановое число.

Свойства отдельных составляющих природного газа (рассмотрим подробный состав природного газа)

Метан (Cp) – это бесцветный газ без запаха, легче воздуха. Горюч, но всё же его можно хранить с достаточной лёгкостью.
Этан (C2p) – бесцветный газ без запаха и цвета, чуть тяжелее воздуха. Также горюч, но не используется как топливо.
Пропан (C3H8) – бесцветный газ без запаха, ядовит. У него имеется полезное свойство: пропан сжижается при небольшом давлении, что позволяет легко отделять его от примесей и транспортировать.
Бутан (C4h20) – по свойствам близок к пропану, но имеет более высокую плотность. Вдвое тяжелее воздуха.
Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ без запаха, но с кислым вкусом. В отличие от других компонентов природного газа (за исключением гелия), углекислый газ не горит. Углекислый газ – один из самых малотоксичных газов.
Гелий (He) – бесцветный, очень лёгкий (второй из самых лёгкий газов, после водорода) без цвета и запаха. Крайне инертен, при нормальных условиях не реагирует ни с одним из веществ. Не горит. Не токсичен, но при повышенном давлении может вызывать наркоз, как и другие инертные газы.
Сероводород (h3S) – бесцветный тяжелый газ с запахом тухлых яиц. Очень ядовит, даже при очень маленькой концентрации вызывает паралич обонятельного нерва.
Свойства некоторых других газов, не входящих в состав природного газа, но имеющих применение, близкое к применению природного газа
Этилен (C2p) – Бесцветный газ с приятным запахом. По свойствам близок к этану, но отличается от него меньшей плотностью и горючестью.
Ацетилен (C2h3) – чрезвычайно горючий и взрывоопасный бесцветный газ. При сильном сжатии способен взрываться. Он не используется в быту из-за очень большого риска пожара или взрыва. Основное применение – в сварочных работах.

Метан используется как горючее в газовых плитах. Пропан и бутан – в качестве топлива в некоторых автомобилях. Также сжиженным пропаном заполняют зажигалки. Этан в качестве горючего используют редко, основное его применение – получение этилена. Этилен является одним из самых производимых органических веществ в мире. Он является сырьём для получения полиэтилена. Ацетилен используется для создания очень высокой температуры в металлургии (сверка и резка металлов). Ацетилен очень горюч, поэтому в качестве топлива в автомобилях не используется, да и без этого условия его хранения должны строго соблюдаться. Сероводород , несмотря на его токсичность, в малых количествах применяется в т.н. сероводородных ваннах. В них используются некоторые антисептические свойства сероводорода.
Основным полезным свойством гелия является его очень маленькая плотность (в 7 раз легче воздуха). Гелием заполняют аэростаты и дирижабли. Водород ещё более лёгок, чем гелий, но в то же время горюч. Большую популярность среди детей имеют воздушные шарики, надуваемые гелием.

Все углеводороды при полном окислении (избыток кислорода) выделяют углекислый газ и воду. Например:
Cp + 3O2 = CO2 + 2h3O
При неполном (недостаток кислорода) – угарный газ и воду:
2Cp + 6O2 = 2CO + 4h3O
При ещё меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод (сажа):
Cp + O2 = C + 2h3O.
Метан горит голубым пламенем, этан – почти бесцветным, как спирт, пропан и бутан – жёлтым, этилен – светящимся, угарный газ – светло-голубым. Ацетилен – желтоватым, сильно коптит. Если у Вас дома стоит газовая плита и вместо обычного голубого пламени вы видите жёлтое – знайте, это метан разбавляют пропаном.

Гелий , в отличие от любого другого газа, не существует в твёрдом состоянии.
Веселящий газ – это тривиальное название закиси азота N2O.

Опасные свойства природного газа

ООО «СиБ Контролс»

Пределы взрываемости (НПВ и ВПВ)

Что такое нижний и верхний пределы взрываемости (НПВ и ВПВ)?

Для образования взрывоопасной атмосферы необходимо наличие воспламеняющегося вещества в определённой концентрации.

В основном, для воспламенения всех газов и паров необходим кислород. При избытке кислорода и его недостатке смесь не воспламенится. Единственным исключением является ацетилен, для воспламенения которого не требуется кислород. Низкая и высокая концентрация называется “пределом взрываемости”.

• Нижний предел взрываемости (НПВ): предел концентрации газо-воздушной смеси, ниже которой газо-воздушная смесь не может воспламенится.
• Верхний предел взрываемости (ВПВ): предел концентрации газо-воздушной смеси, выше которой газо-воздушная смесь не может воспламенится.

Пределы взрываемости для взрывоопаснной среды:

Если концентрация вещества в воздухе слишком низкая (обеднённая смесь) или слишком высокая (насыщенная смесь), то взрыва не произойдёт, а скорее всего, может произойти реакция медленного сгорания или же её вообще не произойдёт.
Реакция воспламенения с последующей реакцией взрыва произойдёт в диапазоне между нижним (НПВ) и верхними (ВПВ) пределами взрываемости.
Пределы взрываемости зависят от давления окружающей атмосферы и концентрации кислорода в воздухе.

Примеры нижнего и верхнего пределов взрываемости для различных газов и паров:

Пыль, также является взрывоопасной, при определённых концентрациях:

• Нижний предел взрываемости пыли: в пределах приблизительно от 20 до 60 г/м3 воздуха.
• Верхний предел взрываемости пыли: в пределах приблизительно от 2 до 6 кг/м3 воздуха.

Эти параметры могут изменяться для разных типов пыли. Особо воспламеняющиеся виды пыли могут образовывать воспламеняющуюся смесь в концентрациях вещества менее 15 г/м3.

Существуют три подкатегории категории II: IIA, IIB, IIC. Каждая последующая подкатегория включает (может заменить) предшествующую, то есть, подкатегория С является высшей и соответствует требованиям всех категорий – А, В и С. Она, таким образом, является самой «строгой».

В системе МЭКEx (IECEx) предусмотрено три категории: I, II и III.
Из категории II выделена пыль в III категорию. (Категория II – для газов, категория III – для пыли.)

В системе NEC и CEC предусмотренна более расширенная классификация взрывоопасных смесей газов и пыли для обеспечения большей безопасности по классам и подгруппам (Class I Group A; Class I Group B; Class I Group C ;Class I Group D ;Class I Group E; Class II Group F; Class II Group G). Так например, для угольных шахт изготавливается с двойной маркировкой: Class I Group D (для метана); Class II Group F (для угольной пыли).

Характеристики взрывоопасных смесей

Для многих распространенных взрывоопасных смесей экспериментальным путем построены так называемые характеристики воспламенения. Для каждого топлива существует минимальная энергия поджигания (МЭП), которая соответствует идеальной пропорции топлива и воздуха, в которой смесь легче всего воспламеняется. Ниже МЭП поджигание невозможно при любой концентрации. Для концентрации ниже, чем величина, соответствующая МЭП, количество энергии, требующейся для воспламенения смеси, увеличивается до тех пор, пока значение концентрации не станет меньше значения, при котором смесь не может воспламениться из-за малого количества топлива. Эта величина называется нижней границей взрыва (НГВ). Аналогичным образом при увеличении концентрации количество необходимой для воспламенения энергии растет, пока концентрация не превысит значения, при котором воспламенение не может произойти из-за недостаточного количества окислителя. Это значение называется верхней границей взрыва (ВГВ).

С практической точки зрения, НГВ является более важной и существенной величиной, чем ВГВ, потому что она устанавливает в процентном отношении минимальное количество топлива, необходимого для образования взрывоопасной смеси. Эта информация важна при классификации опасных зон.

Согласно ГОСТу, действует следующая классификация по температуре самовоспламенения:

• Т1 – водород, водяной газ, светильный газ, водород 75% + азот 25%»;
• Т2 – ацетилен, метилдихлорсилан;
• Т3 – трихлорсилан;
• Т4 – не применяется;
• Т5 – сероуглерод;
• Т6 – не применяется.

• Т1 – аммиак, …, ацетон, …, бензол, 1,2-дихлорпропан, дихлорэтан, диэтиламин, …, доменный газ, изобутан, …, метан (промышленный, с содержанием водорода в 75 раз большим, чем в рудничном метане), пропан, …, растворители, сольвент нефтяной, спирт диацетоновый,…, хлорбензол, …, этан;
• Т2 – алкилбензол, амилацетат, …, бензин Б95\130, бутан, …растворители…, спирты, …, этилбензол, циклогексанол;
• Т3 – бензины А-66, А-72, А-76, «галоша», Б-70, экстракционный. Бутилметакрилат, гексан, гептан, …, керосин, нефть, эфир петролейный, полиэфир, пентан, скипидар, спирты, топливо Т-1 и ТС-1, уайт-спирит, циклогексан, этилмеркаптан;
• Т4 – ацетальдегид, альдегид изомасляный, альдегид масляный, альдегид пропионовый, декан, тетраметилдиаминометан, 1,1,3 – триэтоксибутан;
• Т5 и Т6 – не применяются.

• Т1 – коксовый газ, синильная кислота;
• Т2 – дивинил, 4,4 – диметилдиоксан, диметилдихлорсилан, диоксан, …, нитроциклогексан, окись пропилена, окись этилена, …, этилен;
• Т3 – акролеин, винилтрихлорсилан, сероводород, тетрагидрофуран, тетраэтоксисилан, триэтоксисилан, топливо дизельное, формальгликоль, этилдихлорсилан, этилцеллозольв;
• Т4 – дибутиловый эфир, диэтиловый эфир, диэтиловый эфир этиленгликоля;
• Т5 и Т6 – не применяются. Как видно из приведенных данных, категория IIC является избыточной для большинства случаев применения аппаратуры связи на реальных объектах.

Дополнительная информация.

Категории IIA, IIB и IIC определяются следующими параметрами: безопасным экспериментальным максимальным зазором (БЭМЗ – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду) и величиной МТВ (отношением минимального тока воспламенения смеси взрывоопасного газа и минимального тока воспламенения метана).

Температурный класс.

Температурный класс электрооборудования определяется предельной температурой в градусах Цельсия, которую могут иметь при работе поверхности взрывозащищенного оборудования.

Температурный класс оборудования устанавливается исходя из минимальной температуры соответствующего температурного диапазона (его левой границы): оборудование, которое может применяться в среде газов с температурой самовоспламенения класса Т4, должно иметь максимальную температуру элементов поверхности ниже 135 градусов; Т5 – ниже 100, а Т6 – ниже 85.

Маркировка оборудования для категории I в России:

Пример маркировки: РВ1В

ExdIIBT4

Ex – знак взрывозащищенного оборудования по стандарту CENELEC; d – тип взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка); IIB – категория взрывоопасности газовой смеси II вариант В (см. выше); T4 – группа смеси по температуре воспламенения (температура не выше 135 С°)

Маркировка FM по стандарту NEC, CEC:

Обозначения взрывозащищенности по американскому стандарту FM.

Factory Mutual (FM) по своей сути тождественны европейскому и российскому стандартам, но отличаются от них по форме записи. В американском стандарте также указываются условия применения аппаратуры: класс взрывоопасности среды (Class), условия эксплуатации (Division) и группы смеси по их температуре самовоспламенения (Group).

Class может иметь значения I, II, III: Class I – взрывоопасные смеси газов и паров, Class II – горючая пыль, Class III – горючие волокна.

Division может иметь значения 1 и 2: Division 1 – это полный аналог зоны В1(В2) – взрывоопасная смесь присутствует при нормальных условиях работы; Division 2 – аналог зоны В1А (В2А), в которой взрывоопасная смесь может появиться только в результате аварии или нарушений технологического процесса.

Для работы в зоне Div.1 требуется особо взрывобезопасное оборудование (в терминах стандарта – intrinsically safe), а для работы в зоне Div.2 – взрывобезопасное оборудование класса Non-Incendive.

Взрывоопасные воздушные смеси, газы, пары образуют 7 подгрупп, у которых есть прямые аналогии в российском и европейском стандартах:

• Group A – смеси, содержащие ацетилен (IIC T3, T2);
• Group B – смеси, содержащие бутадиен, акролеин, водород и окись этилена (IIС T2, T1);
• Group C – смеси, содержащие циклопропан, этилен или этиловый эфир (IIB T4, T3, T2);
• Group D – смеси, содержащие спирты, аммиак, бензол, бутан, бензин, гексан, лаки, пары растворителей, керосин, природный газ или пропан (IIA T1, T2, T3, T4);
• Group E – воздушные взвеси частиц горючей металлической пыли вне зависимости от ее электрической проводимости, либо пыль с подобными характеристиками опасности, имеющая удельную объемную проводимость менее 100 КОм – см.
• Group F – смеси, содержащие горючую пыль сажи, древесного угля или кокса с содержанием горючего вещества более 8% объема, или взвеси, имеющие проводимость от 100 до 100 000 ом-см;
• Group G – взвеси горючей пыли, имеющие сопротивление более 100 000 ом-см.

АТЕХ – новый европейский стандарт взрывозащищенного оборудования.

В соответствии с директивой Евросоюза 94/9/EC с 01 июля 2003 года вводится новый стандарт АТЕХ. Новая классификация заменит старую CENELEC и вводится в действие на территории европейских стран.

АТЕХ – сокращение от ATmospheres Explosibles (взрывоопасные смеси газов). Требования АТЕХ распространяются на механическое, электрическое оборудование и защитные средства, которые предполагается использовать в потенциально взрывоопасной атмосфере, как под землей, так и на поверхности земли.

В стандарте АТЕХ ужесточены требования стандартов EN50020/EN50014 в части IS (Intrinsically Safe) оборудования. Эти ужесточения предусматривают:

• ограничение емкостных параметров схемы;
• использование других классов защиты;
• новые требования к электростатике;
• использование защитного кожаного чехла.

Классификационную маркировку взрывозащищенного оборудования по АТЕХ рассмотрим на следующем примере:

Ecology Side

Пределы взрывоопасности смесей водорода и воздуха

Некоторые газы и пары в определенной смеси с воздухом взрывоопасны. Повышенной взрывоопасностью отличаются смеси воздуха с ацетиленом, этиленом, бензолом, метаном, окисью углерода, аммиаком, водородом. Взрыв смеси может произойти только при определенных соотношениях горючих газов с воздухом или кислородом, характеризуемых нижним и верхним пределами взрываемости. Нижним пределом взрываемости называется то минимальное содержание газа или пара в воздухе, которое при воспламенении может привести к взрыву. Верх – ниш пределом взрываемости называется то максимальное содержание газа или пара в воздухе, при котором в случае воспламенения еще может произойти взрыв. Опасная зона взрываемости лежит между нижним и верхним пределами. Концентрация газов или паров в воздухе производственных помещений ниже нижнего и выше верхнего предела взрываемости невзрывоопасна, так как при ней не происходит активного горения и взрыва – в первом случае из-за избытка воздуха, а во втором из-за его недостатка.

Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь – так называемый гремучий газ. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближённо 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21 %.

Считается, что взрывоопасные концентрации водорода с кислородом возникают от 4 % до 96 % объёмных. При смеси с воздухом от 4 % до 75 (74) % по объёму. Такие цифры фигурируют сейчас в большинстве справочников, и ими вполне можно пользоваться для ориентировочных оценок. Однако, следует иметь в виду, что более поздние исследования (примерно конец 80-х) выявили, что водород в больших объёмах может быть взрывоопасен и при меньшей концентрации. Чем больше объём, тем меньшая концентрация водорода опасна.

Источник этой широко растиражированной ошибки в том, что взрывоопасность исследовалась в лабораториях на малых объёмах. Поскольку реакция водорода с кислородом – это цепная химическая реакция, которая проходит по свободнорадикальному механизму, «гибель» свободных радикалов на стенках (или, скажем, поверхности пылинок) критична для продолжения цепочки. В случаях, когда возможно создание «пограничных» концентраций в больших объёмах (помещения, ангары, цеха), следует иметь в виду, что реально взрывоопасная концентрация может отличаться от 4 % как в большую, так и в меньшую стороны.

Еще статьи по теме

Разработка мероприятий по защите и охране атмосферного воздуха при работе резинотехнического предприятия
Дипломный проект выполняется на основе знаний, полученных по дисциплинам «Общая экология и неоэкология», «Общая химия», «Высшая математика» «Биология», «Физика», и др. Цель дипломного проекта – развитие навыков самостоятельно осуществле.

Основные экологические проблемы Алтайского края
Величественная тайга и ослепительные снежные вершины, быстрые речки и чистейшие озера не оставят равнодушным даже самого черствого человека. Не удивительно, что Алтайский заповедник (в том числе и уникальное Телецкое озеро) и несколько бли.

Смесь природного газа с воздухом может взорваться при концентрации газа в воздухе 5-15%.

Смесь сжиженного газа в воздухе взрывается при концентрации 1,5-9,5%.

Для взрыва необходимо наличие одновременно 3 условий:

Газовоздушная смесь должна находиться в замкнутом объеме. На открытом воздухе смесь не взрывается, а вспыхивает.

Количество газа в природной смеси должна быть 5-15% для природного газа и 1,5-9,5% для сжиженного. При большей концентрации сместь загорит и при достижении предела она взорвется.

Смесь должна нагреваться в одной точке до температуры вспышки.

5 Доврачебная помощь пострадавшему от отравления угарным газом

Симптомы:

Появляется мышечная слабость

Головокружение

Шум в ушах

Сонливость

Галлюцинации

Потеря сознания

Судороги

Оказания помощи:

Остановить поступление угарного газа

Вынести пострадавшего на свежий воздух

Если пострадавший в сознании, уложить и обеспечит покой и непрерывный доступ свежего воздуха

Если нет сознания, необходимо начать закрытый массаж сердца и искусственного дыхания до приезда скорой помощи или до прихода в сознание.

Билет №10

5 Доврачебная помощь пострадавшему от ожогов

Термические вызванные огнем паром, горячими предметами и в-вами. Если на пострадавшем загорелась одежда, нужно быстро набросить пальто, любую плотную ткань или сбить пламя водой. Нельзя бежать в горящей одежде, так как ветер раздует пламя. При оказании помощи во избежания заражения нельзя касаться руками обоженных участков кожи или смазывать жирами, маслами, вазелином, присыпать питьевой содой. Нужно наложить на обоженный участок кожи стерильную повязку. Если куски одежды прилипли то поверх них следует повязку, нельзя срывать.

Билет №11

5 Содержание наряд допуска на газоопасные работы.

Письменное разрешение, указывается срок его действия, время начала работы, окончания работы, условия их безопасности, состав бригады и лиц отв. за безоп. работ. НД утвержд. гл. инженером. Список лиц имеющих право выд НД утвержд. приказом по предпр. НД выписывается в двух экз. на одного производителя работ с одной бригадой; на одно рабочее место. Один экземпляр передается производителю, др. остается у лица выдававшего наряд. Учет НД ведут по книге регистрации заносят: порядковый номер, краткое содержание, должность; Ф.И.О. отв. руков.; подпись.

Билет №12

5 доврачебная помощь пострадавшему т удушья природным газом

Вынести пострадавшего на свежий воздух

В случае отсутствия сознания и пульса на сонной артерии – приступить к комплексу реанимации

С влучае потери сознания более 4 минут – перевернуть на живот и приложить холод к голове

Во всех случаях вызвать скорую помощь

Билет №13

1 классификация газопроводов по давлению.

I- низкого (0-500мм.вод.ст.);(0,05 кг*с/см 2)

II-среднего (500-30 000мм.вод.ст.);(0,05-3 кг*с/см 2)

Билет №14

3 требование к освещению, вентиляции и отоплению в ГРП.

Необходимость отопления помещения ГРП следует определять в зависимости от климатических условий.

В помещениях ГТП следует предусматривать естественное и (или) искусственное освещение и естественную постоянно действующую вентиляцию, обеспечивающую не менее трехкратного воздухообмена в I час.

Для помещений объемом более 200 м3 воздухообмен производится по расчету, но не менее однократного воздухообмена в 1 час.

Размещение оборудования, газопроводов, арматуры и приборов должно обеспечивать их удобное обслуживание и ремонт.

Ширина основного прохода в помещениях должна составлять не менее 0.8 м.

Общая характеристика топлива. Состав. Теплота сгорания топлива.

Топливо - это горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии.

В качестве топлива используют:

Природный газ, добываемый из газовых месторождений;

Попутный газ, получаемый при разработке нефтяных месторождений;

Сжиженные углеводородные газы, получаемые при переработке попутных нефтяных месторождений, и газы, добываемые из газоконденсатных месторождений

Наиболее крупные месторождения газа в России: Уренгойское, Ставропольское, Сызранское и т.д.

Природные газы однородны по составу и состоят в основном из метана. Попутные газы нефтяных месторождений содержат также этан, пропан и бутан. Сжиженные газы являются смесью пропана и бутана, а газы, получаемые на нефтеперерабатывающих заводах при термической переработке нефти, кроме пропана и бутана содержат этилен, пропилен и бутилен.

Кроме горючих компонентов в природных газах содержатся в больших количествах сероводород, кислород, азот, диоксид углерода, пары воды и механические примеси.

Нормальная работа газовых приборов зависит от постоянства состава газа и числа вредных примесей, содержащихся в нем.

Согласно ГОСТ 5542-87 горючие вещества природных газов характеризуются числом Воббе, которое представляет собой отношение теплоты сгорания к корню квадратному из относительной (по воздуху) плотности газа:

Основные свойства газов.

Удельный вес воздуха – 1,293 кг/ м. куб.

Природный газ метан СН4 , удельный вес 0,7 кг/м.куб., легче воздуха в 1,85 раза, поэтому он скапливается в верхней части помещения или колодца.

Сжиженный газ пропан-бутановая смесь (пропан С3Н8, бутан С4Н10) имеет удельный вес в жидком состоянии 0,5 т/м.куб., в газообразном состоянии 2,2 кг/м.куб.

Теплотворная способность.

При полном сгорании одного кубического метра газа выделяется 8-8,5 тыс. килокалорий;

Сжиженный газ пропан-бутан 24-28 тыс. килокалорий

Температура горения газов +2100 градусов С.

Природный и сжиженный газы в смеси с воздухом взрывоопасны.

Пределы взрываемости газовоздушных смесей.

До 5% воспламенение не происходит

От 5% до 15% происходит взрыв

Свыше 15% если есть источник огня воспламенится и будет гореть

Источники воспламенения газовоздушной смеси

● открытый огонь(спички, папироса);

● Электрическая искра, возникающая при включении и выключении любого электроприбора;

● Искра, возникающая от трения инструмента о детали газового оборудования или при ударе металлических предметов друг о друга

Природный и сжиженные газы не имеют цвета и запаха. Для облегчения обнаружения утечки газа в него добавляют этилмеркаптан – вещество, имеющее характерный запах кислой капусты.

Основные физико-химические понятия взрывов в доменных и сталеплавильных цехах

Взрывы в доменных и мартеновских цехах вызываются разными причинами, но все они являются результатом быстрого перехода (превращения) вещества из одного состояния в другое, более устойчивое, сопровождающееся выделением тепла, газообразных продуктов и повышением давления в месте взрыва.

Основным признаком взрыва является внезапность и резкое повышение давления в среде, окружающей место взрыва.

Внешним признаком взрыва является звук, сила которого зависит от скорости перехода вещества из одного состояния в другое. В зависимости от силы звука различаются хлопки, взрывы и детонация. Хлопки отличаются глухим звуком, большим шумом или характерным треском. Скорость превращений в объеме вещества при хлопках не превышает нескольких десятков метров в секунду.

При взрывах издается отчетливый звук; скорость распространения превращений в объеме вещества значительно выше, чем при хлопках,—несколько тысяч метров в секунду.

Наибольшая скорость перехода вещества из одного состояния в другое получается при детонации. Этот вид взрывов характеризуется одновременным воспламенением вещества во всем объеме, причем мгновенно выделяется наибольшее количество тепла и газов и совершается максимальная работа разрушения. Отличительная особенность этого вида взрывов — почти полное отсутствие периода нарастания давления в среде вследствие огромной скорости превращений, достигающей нескольких десятков тысяч метров в секунду.

Взрывы газов

Взрыв представляет собой один из видов процесса горения, при котором реакция горения протекает бурно и с большими скоростями.

Горение газов и паров горючих веществ возможно только в смеси с воздухом или кислородом; время горения складывается из двух стадий: смешения газа с воздухом или кислородом и собственно процесса горения. Если смешение газа с воздухом или кислородом происходит во время процесса горения, то скорость его небольшая и зависит от поступления кислорода и горючего газа в зону горения. Если же газ и воздух смешаны заранее, то процесс горения такой смеси протекает бурно и одновременно во всем объеме смеси.

Первый вид горения, называемый диффузионным, получил широкое распространение в заводской практике; он применяется в различных топках, печах, аппаратах, где используется тепло для нагревания материалов, металлов, полуфабрикатов или изделий.

Второй вид горения, когда смешение газа с воздухом происходит до начала горения, называется взрывчатым, а смеси взрывоопасными. Такой вид горения в заводской практике применяется редко; он возникает иногда самопроизвольно.

При спокойном горении образующиеся газообразные продукты, нагретые до высокой температуры, свободно увеличиваются в объеме и отдают свое тепло на пути от топки к дымовым устройствам.

При взрывчатом горении процесс протекает «мгновенно»; завершается в доли секунды во всем объеме смеси. Нагретые до высокой температуры продукты горения также «мгновенно» расширяются, образуют ударную волну, которая с большой скоростью распространяется во все стороны и производит механические разрушения.

Наиболее опасными являются взрывчатые смеси, возникающие неожиданно и самопроизвольно. Такие смеси образуются в пылеуловителях, газовых каналах, газопроводах, горелках и других газовых устройствах доменных, мартеновских и других цехов. Они также образуются вблизи газовых устройств в местах, где отсутствует движение воздуха, а газы через неплотности просачиваются наружу. В таких местах взрывоопасные смеси воспламеняются от постоянных или случайных источников огня и тогда неожиданно возникают взрывы, травмирующие людей и причиняющие большой ущерб производству.

Пределы взрываемости газов

Взрывы газо-воздушных смесей происходят лишь при определенных содержаниях газа в воздухе или кислороде, причем каждый газ имеет свои, присущие ему одному, пределы взрываемости — нижний и верхний. Между нижним и верхним пределами все смеси газа с воздухом или кислородом взрывоопасны.

Нижний предел взрываемости характеризуется наименьшим содержанием газа» в воздухе, при котором смесь начинает взрываться; верхний — наибольшим содержанием газа в воздухе, выше которого смесь теряет свойства взрываемости. Если содержание газа в смеси с воздухом или кислородом будет меньше нижнего предела или больше верхнего, то такие смеси не взрывоопасны.

Например, нижний предел взрываемости водорода в смеси с воздухом равен 4,1% и верхний 75% по объему. Если водорода меньше 4,1%, то смесь его с воздухом не взрывоопасна; она не взрывоопасна и в том случае, если водорода в смеси больше 75%. Все смеси водорода с воздухом становятся взрывоопасными, если содержание в них водорода находится в пределах от 4,1% до 75%.

Необходимым условием образования взрыва является также воспламенение смеси. Все горючие вещества воспламеняются лишь тогда, когда они нагреты до температуры воспламенения, которая также является очень важной характеристикой всякого горючего вещества.

Например, водород в смеси с воздухом самовоспламеняется и происходит взрыв, если температура смеси станет больше или равной 510° С. Однако не обязательно, чтобы весь объем смеси был нагрет до 510° С. Взрыв произойдет, если до температуры самовоспламенения будет нагрета хотя бы небольшая часть смеси.

Процесс самовоспламенения смеси от источника огня происходит в следующем порядке. Ввод в газо-воздушную смесь источника огня (искры, пламени горящего дерева, выброса из печи раскаленного металла или шлака и т. п.) приводит к нагреву частиц смеси, окружающих источник огня до температуры самовоспламенения. В результате в прилегающем слое смеси возникнет процесс воспламенения, произойдет нагрев и расширение слоя; тепло передается соседним частицам, они также воспламенятся и передадут свое тепло расположенным дальше частицам и т. д. При этом самовоспламенение всей смеси происходит настолько быстро, что слышится один звук хлопка или взрыва.

Непременное условие всякого горения или взрыва состоит в том, чтобы количество выделяющегося тепла было достаточно для нагрева среды до температуры самовоспламенения. Если тепла будет выделяться недостаточно, то горение и, следовательно, взрыв не произойдет.

В тепловом отношении пределы взрываемости являются границами, когда при сгорании смеси выделяется так мало тепла, что его недостаточно, чтобы нагреть среду горения до температуры самовоспламенения.

Например, при содержании водорода в смеси меньше 4,1% при горении выделяется так мало тепла, что среда не нагревается до температуры самовоспламенения 510° С. В такой смеси содержится очень мало горючего (водорода) и очень много воздуха.

То же самое происходит, если в смеси содержание водорода будет больше 75%. В такой смеси находится очень много горючего вещества (водорода), но очень мало необходимого для горения воздуха.

Если всю газо-воздушную смесь нагреть до температуры самовоспламенения, то газ воспламенится без поджигания при любых соотношениях его с воздухом.

В табл. 1 приводятся пределы взрываемости ряда газов и паров, а также их температуры самовоспламенения.

Пределы взрываемости газов в смеси с воздухом меняются в зависимости от начальной температуры смеси, ее влажности, мощности источника зажигания и др.

Таблица 1. Пределы взрываемости некоторых газов и паров при температуре 20° и давлении 760 мм ртутного столба

При повышении температуры смеси пределы взрываемости расширяются — нижний понижается, а верхний увеличивается.

Если газ состоит из нескольких горючих газов (генераторный, коксовый, смесь коксового и доменного и т. п.), то пределы взрываемости таких смесей находят расчетом, пользуясь формулой правила смешения Ле-Шателье:

где а — нижний или верхний предел взрываемости смеси газов с воздухом в объемных процентах;

k1,k2,k3,kn — содержание газов в смеси в объемных процентах;

n1,n2,n3,nn — нижний или верхний пределы взрываемости соответствующих газов в объемных процентах.

Пример. В газовой смеси содержатся: водород (Н2)— 64%, метан (СН4) — 27,2%, окись углерода (СО) —6,45% и тяжелый углеводород (пропан) —2,35%, т. е. kx = 64; k2 = 27,2; k3 = 6,45 и k4 = 2,35.

Определим нижний и верхний пределы взрываемости газовой смеси. В табл. 1 находим нижний и верхний пределы взрываемости водорода, метана, окиси углерода и пропана и их значения подставим в формулу (1).

Нижние пределы взрываемости газов:

n1 = 4,1%; n2 = 5,3%; п3= 12,5% и n4 = 2,1%.

Нижний предел aн = 4,5%

Верхние пределы взрываемости газов:

n1 = 75%; n2 = 15%; n3 = 75%; n4 = 9,5%.

Подставляя эти значения в формулу (1), находим верхний предел ав = 33%

Пределы взрываемости газов с большим содержанием инертных негорючих газов — углекислоты (С02), азота (N2) и паров воды (Н20) — удобно находить по кривым диаграммы, построенным на основании опытных данных (рис. 1).

Пример. Пользуясь диаграммой на рис. 1, найдем пределы взрываемости для генераторного газа следующего состава: водорода (Н2) 12,4%, окиси углерода (СО) 27,3%, метана (СН4) 0,7%, углекислого газа (С02) 6,2% и азота (N2) 53,4%.

Распределим инертные газы С02 и N2 между горючими; углекислый газ присоединим к водороду, тогда суммарный процент этих двух газов (Н2 + С02) будет 12,4 + 6,2=18,6%; азот присоединим к окиси углерода, суммарный процент их (СО + N2) будет 27,3 + + 53,4 = 80,7%. Метан учтем отдельно.

Определим в каждой сумме двух газов отношение инертного газа к горючему. В смеси водорода и углекислого газа отношение составит 6,2/12,4= 0,5, а в смеси окиси углерода и азота отношение 53,4/27,3= 1,96.

На горизонтальной оси диаграммы рис. 1 находим точки, соответствующие 0,5 и 1,96 и проводим вверх перпендикуляры до встречи с кривыми (Н2 + С02) и (CO + N2).

Рис. 1. Диаграмма для нахождения нижнего и верхнего пределов взрываемости горючих газов в смеси с инертными газами

Первое пересечение с кривыми произойдет в точках 1 и 2.

Проводим из этих точек горизонтальные прямые до встречи с вертикальной осью диаграммы и находим: для cмеси (Н2 + С02) нижний предел взрываемости aн = = 6%, а для смеси газов (СО + N2) ан = 39,5%.

Продолжая перпендикуляр вверх, пересекаем те же кривые в точках 3 и 4. Проводим из этих точек горизонтальные прямые до встречи с вертикальной осью диаграммы и находим верхние пределы взрываемости смесей aв, которые.соответственно равны 70,6 и 73% .

По табл. 1 находим пределы взрываемости метана ан = 5,3% и ав = 15%. Подставляя полученные верхние и нижние пределы взрываемости смесей горючего и инертного газов и метана в общую формулу Ле-Шателье, находим пределы взрываемости генераторного газа.

Пределы взрываемости газовоздушных смесей

Исключение образования взрывоопасных газовоздушных концентраций, а также появление источников воспламенения этой смеси (пламени, искр) всегда является основной задачей обслуживающего персонала компрессорных станций. При взрыве газовоздушной смеси резко повышается давление в зоне взрыва, приводящее к разрушению строительных конструкций, а скорость распространения пламени достигает сотни метров в секунду. Например, температура самовоспламенения метановоздушной смеси находится на уровне 700 °С, а метан является основным компонентом природного газа. Его содержание в газовых месторождениях колеблется в диапазоне 92-98%.

При взрыве газовоздушной смеси, находящейся под давлением 0,1 МПа, развивается давление около 0,80 МПа. Газовоздушная смесь взрывается, если в ней содержится 5-15 % метана; 2-10 % пропана; 2-9 % бутана и т.д. При повышении давления газовоздушной смеси пределы взрываемости сужаются. Следует отметить, что примесь кислорода в газе увеличивает опасность взрыва.

Пределы и интервал взрываемости газов в смеси с воздухом при температуре 20 °С и давлении 0,1 МПа приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Пределы и интервал взрываемости газов в смеси с воздухом при температуре 20 °с и давлении 0,1 мПа

1.2. Законы идеальных газов. Области их применения

Идеальными газами принято считать газы, подчиняющиеся уравнению Клапейрона (). Одновременно под идеальными подразумеваются газы, в которых отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия, а объем самих молекул равен нулю. В настоящее время можно утверждать, что ни один из реальных газов не подчиняется этим газовым законам. Тем не менее эти специфические газовые законы достаточно широко используются в технических расчетах. Эти законы просты и достаточно хорошо характеризуют поведение реальных газов при невысоких давлениях и не очень низких температурах, вдали от областей насыщения и критических точек вещества. Наибольшее практическое распространение получили законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро и на их основе полученное уравнение Клапейрона-Менделеева.

Закон Бойля-Мариотга утверждает, что при постоянной температуре (= const) произведение абсолютного давления и удельного объема идеального газа сохраняет постоянную величину (
= const), т.е. произведение абсолютного давления и удельного объема зависит только от температуры. Откуда при = const имеем:

. (1.27)

Закон Гей-Люссака утверждает, что при постоянном давлении (= const) объем идеального газа изменяется прямо пропорционально повышению температуры:

, (1.28)

где - удельный объем газа при температуре °С и давлении
- удельный объем газа при температуре = 0 °С и том же давлении ; - температурный коэффициент объемного расширения идеальных газов при 0 °С, сохраняющий одно и то же значение при всех давлениях и одинаковый для всех идеальных газов:

. (1.29)

Таким образом, содержание закона Гей-Люссака сводится к следующему утверждению: объемное расширение идеальных газов при изменении температуры и при = const имеет линейный характер, а температурный коэффициент объемного расширения является универсальной постоянной идеальных газов.

Сопоставление законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака приводит к уравнению состояния идеальных газов:

, (1.30)

где - удельный объем газа; - абсолютное давление газа; - удельная газовая постоянная идеального газа; - абсолютная температура идеального газа:

. (1.31)

Физический смысл удельной газовой постоянной - это удельная работа в процессе = const при изменении температуры на один градус.

Закон Авогадро утверждает, что объем одного моля идеального газа не зависит от природы газа и вполне определяется давлением и температурой вещества (
). На этом основании утверждается, что объемы молей разных газов, взятых при одинаковых давлениях и температурах, равны между собой. Если - удельный объем газа, а - мольная масса, то объем моля (мольный объем) равен
. При равных давлениях и температурах для разных газов имеем:

Так как удельный мольный объем газа зависит в общем случае только от давления и температуры, то произведение
в уравнении (1.32) - есть величина одинаковая для всех газов и поэтому называется универсальной газовой постоянной:

, Дж/кмоль·К. (1.33)

Из уравнения (1.33) следует, что удельные газовые постоянные отдельных газов определяются через их мольные массы. Например, для азота (
) удельная газовая постоянная будет

= 8314/28 = 297 Дж/(кг·К). (1.34)

Для кг газа с учетом того, что
, уравнение Клапейрона записывается в виде:

, (1.35)

где - количество вещества в молях
. Для 1 кмоля газа:

. (1.36)

Последнее уравнение, полученное русским ученым Д.И. Менделеевым, часто называют уравнением Клапейрона-Менделеева.

Значение мольного объема идеальных газов в нормальных физических условиях (= 0 °С и = 101,1 кПа) составит:

= 22,4 м/кмоль. (1.37)

Уравнение состояния реальных газов часто записывают на основе уравнения Клапейрона с введением в него поправки , учитывающей отклонение реального газа от идеального

, (1.38)

где - коэффициент сжимаемости, определяемый по специальным номограммам или из соответствующих таблиц. На рис. 1.1 приведена номограмма для определения численных значений величины природного газа в зависимости от давления , относительной плотности газа по воздуху и его температуры . В научной литературе коэффициент сжимаемости обычно определяется в зависимости от так называемых приведенных параметров (давление и температура) газа:

;
, (1.39)

где , и
- соответственно приведенное, абсолютное и критическое давление газа; , и - соответственно приведенная, абсолютная и критическая температура газа.

Рис. 1.1. Номограмма расчёта в зависимости от , ,

Критическим давлением называется такое давление, при котором и выше которого никаким повышением температуры жидкость уже не может быть превращена в пар.

Критической температурой называется такая температура, при которой и выше которой ни при каком повышении давления нельзя сконденсировать пар.

Численные значения критических параметров для некоторых газов приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5