Gaz combustibles : noms, propriétés et applications

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les gaz combustibles sont des substances à faible pouvoir calorifique. C'est le composant principal du combustible gazeux, qui est utilisé pour approvisionner les villes en gaz, dans l'industrie et dans d'autres domaines de la vie. Les caractéristiques physico-chimiques de ces gaz dépendent de la présence de composants non combustibles et d'impuretés nocives dans leur composition.

Types et origine des gaz combustibles

Les gaz combustibles contiennent du méthane, du propane, du butane, de l'éthane, de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, parfois avec des impuretés d'hexane et de pentane. Ils sont obtenus de deux manières - à partir de gisements naturels et artificiellement. Gaz d'origine naturelle - carburant, résultat d'un processus biochimique naturel de décomposition de la matière organique. La plupart des gisements sont situés à moins de 1,5 km de profondeur et se composent principalement de méthane avec de petits mélanges de propane, de butane et d'éthane. À mesure que la profondeur d'occurrence augmente, le pourcentage d'impuretés augmente. Produit à partir de gisements naturels ou en tant que gaz associés de champs pétrolifères.

Le plus souvent, les gisements de gaz naturel sont concentrés dans les roches sédimentaires (grès, galets). Les couches de couverture et sous-jacentes sont des roches argileuses denses. Les soles sont principalement constituées d'huile et d'eau. Artificiel - combustiblegaz résultant du traitement thermique de divers types de combustibles solides (coke, etc.) et de produits dérivés du raffinage du pétrole.

Le principal composant des gaz naturels produits dans les champs secs est le méthane avec de petites quantités de propane, de butane et d'éthane. Le gaz naturel se caractérise par une composition constante et appartient à la catégorie des gaz secs. La composition du gaz obtenu lors du raffinage du pétrole et des gisements mixtes gaz-pétrole n'est pas constante et dépend de la valeur du facteur gaz, de la nature du pétrole et des conditions de séparation des mélanges pétrole et gaz. Il comprend une quantité importante de propane, de butane, d'éthane, ainsi que d'autres hydrocarbures légers et lourds contenus dans le pétrole, jusqu'aux fractions de kérosène et d'essence.

L'extraction des gaz naturels combustibles consiste à les extraire des intestins, à les collecter, à éliminer l'excès d'humidité et à les préparer pour le transport jusqu'au consommateur. La particularité de la production de gaz est qu'à toutes les étapes, du réservoir à l'utilisateur final, l'ensemble du processus est scellé.

Les gaz combustibles et leurs propriétés

La capacité calorifique est la température maximale dégagée lors de la combustion complète de gaz sec dans une quantité d'air théoriquement requise. Dans ce cas, la chaleur dégagée est utilisée pour chauffer les produits de combustion. Pour le méthane, ce paramètre en °С est 2043, butane - 2118, propane - 2110.

Température d'inflammation - la température la plus basse à laquelle un processus d'inflammation spontanée se produit sans exposition à une source externe, une étincelle ou une flamme, en raison de la chaleur dégagée par les particules de gaz. CetteCe paramètre est particulièrement important pour déterminer la température de surface admissible des appareils utilisés dans les zones dangereuses, qui ne doit pas dépasser la température d'inflammation. Une classe de température est attribuée à ces équipements.

Le point d'éclair est la température la plus basse à laquelle suffisamment de vapeur est libérée (à la surface d'un liquide) pour s'enflammer à partir de la plus petite flamme. Cette propriété ne doit pas être généralisée au point d'éclair, car ces paramètres peuvent varier considérablement.

Densité gaz/vapeur. Il est déterminé par rapport à l'air dont la densité est égale à 1. La densité du gaz 1 - diminue. Par exemple, pour le méthane, cet indicateur est 0,55.

Danger des gaz inflammables

Les gaz combustibles présentent un danger dans trois de leurs propriétés:

1. Inflammabilité. Il existe un risque d'incendie en cas d'allumage incontrôlé du gaz;
2. Toxicité. Risque d'empoisonnement par des gaz ou des produits de combustion (monoxyde de carbone);
3. Suffocation due au manque d'oxygène, qui peut être remplacé par un autre gaz.

La combustion est une réaction chimique impliquant de l'oxygène. Dans ce cas, l'énergie est libérée sous forme de chaleur, de flamme. La substance inflammable est un gaz. Le processus de combustion du gaz est possible en présence de trois facteurs:

• Source d'allumage.
• Gaz combustibles.
• Oxygène.

L'objectif de la protection incendie est d'éliminer au moins un des facteurs.

Méthane

C'est un gaz incolore, inodore, léger et inflammable. Non toxique. Le méthane représente 98 % de tous les gaz naturels. Il est considéré comme le principal qui détermine les propriétés du gaz naturel. Il est composé à 75% de carbone et à 25% d'hydrogène. Cube de masse. mètres - 0, 717 kg. Il se liquéfie à une température de 111 K, tandis que son volume diminue de 600 fois. Faible réactivité.

Propane

Le gaz propane est un gaz inflammable, incolore et inodore. Il est plus réactif que le méthane. La teneur en gaz naturel est de 0,1 à 11% en masse. Jusqu'à 20 % dans les gaz associés des gisements mixtes de gaz et de pétrole, jusqu'à 80 % dans les produits de traitement des combustibles solides (lignite et charbon noir, goudron de houille). Le gaz propane est utilisé dans diverses réactions pour produire de l'éthylène, du propylène, des oléfines inférieures, des alcools inférieurs, de l'acétone, de l'acide formique et propionique, des nitroparaffines.

Bhoutan

Gaz combustible sans couleur, avec une odeur particulière. Le gaz butane est facilement compressible et volatil. Contenu dans le gaz de pétrole jusqu'à 12 % en volume. Ils seront également obtenus à la suite du craquage de coupes pétrolières et en laboratoire par la réaction de Wurtz. Point de congélation -138 oC. Comme tous les gaz d'hydrocarbures, il est inflammable. Nocif pour le système nerveux, en cas d'inhalation provoque un dysfonctionnement de l'appareil respiratoire. Le butane (gaz) a des propriétés narcotiques.

Ethan

L'éthane est un gaz incolore et inodore. représentatif des hydrocarbures. La déshydrogénation à 550-650⁰ С conduit à l'éthylène, plus de 800^{0 С conduit à l'acétylène. Contenu dans les gaz naturels et associés jusqu'à 10 %. Il se distingue par une distillation à basse température. Des volumes importants d'éthane sont libérés lors du craquage du pétrole. Dans des conditions de laboratoire, il est obtenu par la réaction de Wurtz. C'est la principale matière première pour la production de chlorure de vinyle et d'éthylène.}

Hydrogène

Gaz transparent inodore. Non toxique, 14,5 fois plus léger que l'air. L'hydrogène est semblable en apparence à l'air. Il est hautement réactif, a de larges limites d'inflammabilité et est hautement explosif. Inclus dans presque tous les composés organiques. Le gaz le plus difficile à comprimer. L'hydrogène libre est extrêmement rare dans la nature, mais il est très courant sous forme de composés.

Monoxyde de carbone

Gaz incolore, inodore et insipide. Poids 1 cu. m - 1, 25 kg. On le trouve dans les gaz riches en calories avec le méthane et d'autres hydrocarbures. L'augmentation de la proportion de monoxyde de carbone dans le gaz combustible diminue le pouvoir calorifique. A un effet toxique sur le corps humain.

Utilisation de gaz combustibles

Les gaz combustibles ont un pouvoir calorifique élevé et sont donc un combustible très économique. Largement utilisé pour les besoins domestiques, les centrales électriques, la métallurgie, les industries du verre, du ciment et de l'alimentation, comme carburant automobile, dans la production de matériaux de construction.

L'utilisation de gaz combustibles comme matières premières pour la production de composés organiques tels que le formaldéhyde, l'alcool méthylique, l'acide acétique, l'acétone, l'acétaldéhyde, est due à la présence dansleur composition en hydrocarbures. Le méthane, en tant que composant principal des gaz naturels combustibles, est largement utilisé pour la production de divers produits organiques. Pour obtenir de l'ammoniac et divers types d'alcools, on utilise du gaz de synthèse - un produit de la conversion du méthane avec de l'oxygène ou de la vapeur d'eau. La pyrolyse et la déshydrogénation du méthane produisent de l'acétylène, ainsi que de l'hydrogène et de la suie. L'hydrogène, à son tour, est utilisé pour synthétiser l'ammoniac. Les gaz combustibles, principalement l'éthane, sont utilisés pour produire de l'éthylène et du propylène, qui sont ensuite utilisés comme matières premières pour la production de plastiques, de fibres artificielles et de caoutchoucs synthétiques.

Le méthane liquéfié est un type de carburant prometteur pour de nombreux secteurs de l'économie nationale. L'utilisation de gaz liquéfiés dans de nombreux cas offre de grands avantages économiques, réduisant les coûts de matériel pour le transport et résolvant les problèmes d'approvisionnement en gaz dans certaines zones, et vous permet de créer des stocks de matières premières pour les besoins de l'industrie chimique.