Газ тәрізді отын: сипаттамасы, сипаттамалары, өндіру әдістері, қолданылуы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Газды отын 19 ғасырдың ортасынан бері белгілі. Дәл сол кезде атақты инженер Ленуар өзінің алғашқы газды іштен жанатын қозғалтқышын жасады. Бұл аппарат қарабайыр болды және жану камерасын алдын ала қыспай жұмыс істеді. Заманауи қозғалтқыштар оған сәйкес келмейді. Бүгінгі таңда газ тәрізді отынды пайдалану тек автокөліктермен ғана шектелмейді. Бұл экологиялық таза, арзан және қолжетімді отын түрі барған сайын жаңа тауашаларды белсенді түрде жаулап алуда және халық шаруашылығының барлық салаларында белсенді түрде қолданылуда. Бұл мақалада отынның сипаттамасы, сипаттамалары берілген. Жалпы алғанда, бұл олардың қалай өндірілетінін және пайдаланылатынын сипаттайды.

Жалпы ақпарат

Газ тәріздес отын – тез тұтанғыш зат. Бұл сапалы және пайдалы қасиет ғылымның әртүрлі салаларында жәнетехнология. Мысалы, халық пен өнеркәсіп газды отын қазандықтарын көбірек пайдалануда. Бұл отынның құрамында көміртегі оксидтері (диоксидтері), көмірқышқыл газы булары, сондай-ақ азот, сутегі, оттегі және басқа қоспалар сияқты элементтер әртүрлі мөлшерде болуы мүмкін. Газ тәрізді отынмен жұмыс істейтін заманауи құрылғылар жұмыс газының химиялық құрамына өте сезімтал. Егер ол өндіруші ұсынған стандарттарға сәйкес келмесе, жабдық істен шығуы мүмкін және қымбат жөндеу қажет болады.

Газдарды құрайтын барлық заттарды жанғыш және жанбайтын деп бөлуге болады. Біріншісі, метаннан басқа, этан, пропан және бутан. Жарылғыш және сәйкесінше жанғыш көміртегі тотығы және сутегі. Әсіресе сутегі қауіпті. Осы себепті оны газ баллондарында сақтау ұсынылмайды. Ең жақсы шешім - сутегі генераторын сатып алу. Бұл құрылғы қажет болған жағдайда тазартылған судан сутегін алады. Осылайша, үлкен көлемдегі газдың жарылу қаупі жойылды.

Мемлекет сұйық және газ тәрізді отынды көтерме саудада монополия болып табылады. Бұл шикізаттың осы түрінің стратегиялық маңыздылығын көрсетеді.

Отынның шығу тегі бойынша жіктелуі

Сұйық сияқты, газ тәріздес отынды минерал ретінде өндіруге немесе жасанды жағдайда өндіруге болады. Бірінші жағдайда мұндай отын табиғи деп аталады, ал екіншісінде -жасанды.

Мамандар әртүрлі аймақтардан алынатын сұйық және газ тәрізді отын құрамындағы айырмашылықтарды тіркеді. Химиялық құрамының айырмашылығына байланысты жану кезінде бөлінетін жылу мөлшерінде де шамалы айырмашылықтар бар. Табиғи газ тәріздес отын толығымен дерлік (95-99%, кен орнына байланысты) метан деп аталатын (химиялық формуласы - CH_{4) тұрады. Бұл отын табиғи газ деп аталады. Ал бұл бүгінгі күндегі ең арзан энергия көзі. Дәл осы себепті энергия ресурстарының бұл түрі халық шаруашылығының барлық салаларында белсенді түрде қолданылады. Дегенмен, барлық артықшылықтар газ тәрізді отынмен жұмыс істейтін құрылғылардың қауіпсіздік деңгейінің төмендігімен көлеңкеде қалады. Бұқаралық ақпарат құралдарында газ қондырғыларын пайдалану ережелерін бұзу салдарынан болған апаттар мен адам өлімі туралы алаңдатарлық жаңалықтар жиі жарияланады.}

Жасанды газ тәріздес отындарға қатты немесе сұйық отынды өңдеуден алынған заттар жатады. Оның кең таралған және танымал түрлері коксты крекингтік газдар болып табылады. Жарықтандыруды, суды және аралас отындарды да осы топқа жатқызуға болады. Белгілі бір газдың химиялық құрамына байланысты жану кезінде бөлінетін жылу деңгейі кең ауқымда өзгереді. Мұндай заттар жоғары жарылғыш болып табылады. Осы себепті оларды жағу алдында табиғи газбен араластыру ұсынылады. Бұл шара газ тәріздес отынмен жұмыс істейтін құрылғылардың жұмыс қауіпсіздігін шамасы бойынша арттырады. Бұл манипуляциялар арнайы жабдықталған базаларда жүзеге асырылады. Сосын осындайгаз соңғы тұтынушыға баллондарда немесе басқа жолмен жеткізіледі. Бірақ мұндай қоспаның қауіпті еместігіне қарамастан, қысыммен жұмыс істейтін ыдыстармен жұмыс істеудің барлық ережелері мен ережелерін және қауіпсіздік ережелерін сақтай отырып, оны өте сақтықпен өңдеу керек. Және бұл жалғыз қауіп емес. Бұл зат улы және ингаляция ауыр зардаптарға және тіпті өлімге әкелуі мүмкін.

Тағайындалуы бойынша жанармай классификациясы

Газ тәріздес отын жылу қондырғыларында да, іштен жанатын қозғалтқыштарда да қолданылады. Осыған сәйкес, оны мотор отыны және қазандық-пеш отыны деп бөлуге болады.

Табиғи газ дәстүрлі түрде қазандық пен пеш отыны ретінде пайдаланылады. Сирек жағдайларда жасанды отын қолданылады. Дәл осындай жанармай, тек кейбір қоспалары бар, көліктерге жанармай құю үшін де қолданылады.

Табиғи газдың сипаттамасы

Бұл минералдың мемлекетіміздің экономикасы және жалпы әлемнің экономикалық дамуы үшін маңызын асыра бағалау қиын. Оны көптеген автомобильдер, газды отын қазандықтары, электр станциялары мен жылу-электр станциялары пайдаланады. Көгілдір отынның болжамды бағасы (кейде табиғи газ деп те аталады) негізінде мемлекеттік бюджеттер жасалады.

Бұл газдың 90%-дан астамы метан молекулаларынан тұрады (CH_{4). Табиғи газдың құрамында метаннан басқа пропан, азот, көмірқышқыл газы, су буы және басқа қоспалары бар бутан да бар (олар зиянды болып саналады). ATАз мөлшерде табиғи газдың құрамында инертті газдар да болады (гелий және т.б.). Соңғысы газда жұмыс істейтін машиналарға, құрылғыларға және механизмдерге жақсы әсер етеді, сонымен қатар отынның жану процестерінің физикасын жақсартады деп саналады. Отынның пайдалануға жарамдылығы, оның сапасы көмірсутекті құрамдастардың пайызымен бағаланады.}

Табиғи газ бағалы отын ғана емес, сонымен қатар бірқатар салалар үшін шикізат болып табылады. Сонымен, оның құрамындағы метаннан ірі химиялық зауыттар сутегін шығарады. Бұл реакция жүруі үшін оны тотықтыру керек. Одан сутектен басқа ацетилен де өндіріледі. Осы заттардың негізінде альдегидтердің барлық түрлері, метил спирті (өте улы және қауіпті зат), аммиак, ацетон, сірке қышқылы және т.б. Дегенмен, табиғи газды қолданудың негізгі саласы әртүрлі жетек механизмдері (автомобиль қозғалтқыштары) және қазандық құрылғылары үшін газ тәрізді отынды жағу фактісі қалады.

Газдардың негізгі қасиеттері

Барлық газдар (тек жанармай ғана емес) салыстырмалы түрде шағын тығыздық индексімен біріктірілген. Қарастырылып отырған табиғи газ және оның жасанды аналогтары үшін оның құны бір текше метр үшін 0,8 килограмм көлемінде сақталады. Сұйытылған газ тәрізді отынның тығыздығы сәл жоғары және текше метрге шамамен 2,3 килограммды құрайды.

Газдар негізінен улы заттар. Көміртегі оксидтерінің мөлшері артқан сайын улылығы артады жәнегаздағы сутегімен күкірт қосылыстары. Атмосферадағы сипатталған зиянды газдардың бір немесе бірнеше пайызы болса, адам үш минут ішінде улы заттың өлімге әкелетін дозасын жұтады.

Қарастырылып отырған газдар жарылғыш. Сонымен қатар, көміртегі тотығы мен сутегі пайызының жоғарылауымен детонация қаупі артады. Қызықты ерекшелігі: бұл заттардың мөлшері 74%-дан асса, газдың жарылу ықтималдығы нөлге тең.

Жанармайдың негізгі сипаттамалары

Отынның белгілі бір түрін салыстырмалы талдау кезінде сарапшылар келесі ұғымдармен жұмыс істейді: отынның ылғалдылығы, күкірт мөлшері, күл (қалдық), жылулық құндылық және жылу шығару.

Қызу сыйымдылығы оттегінің ең аз мөлшерімен жану процесіне жеткілікті температураны білдіреді. Бұл ретте ауа да, жанғыш қоспа да қосымша қыздырылмайды.

Жану алаңындағы қатты қалдық күл деп аталады. Ол енді күйе алмайды. Шлак - бұл бірдей күл, тек ерігеннен кейін. Бұл заттың пайда болуы бүкіл жүйенің жұмысына теріс әсер етеді, отын жабдығын бітеп тастайды. Сондықтан бұл көрсеткішті жобалау жұмыстары кезінде ескеру маңызды.

Маңызды көрсеткіш – ылғал. Бұл жанармайдың сипаттамаларына теріс әсер етеді. Оның болуы газ шығару көлемінің ұлғаюына, қондырғының тиімділігінің төмендеуіне әкеледі.

Күкірт пен оның қосылыстарының жану өнімдері беттерде коррозия процестерін тудырады және белсендіредіқозғалтқыштардың болат бөлшектері мен шығару жүйелері. Сонымен қатар, олар қоршаған ортаға және адам денсаулығына кері әсер етеді. Сондықтан бұл көрсеткішті де ескеру өте маңызды.

Корлориялық құндылық өте маңызды сипаттама болып табылады. Ол жабдықты есептеу мен жобалау кезінде ескеріледі және отын шығынын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл мән эксперименталды түрде анықталады. Бұл мақсаттар үшін арнайы калориметр қолданылады. Жанармайдың белгілі мөлшері (массасы) жағылады және калориметрдің су температурасының өзгеруі жазылады. Содан кейін алынған ақпаратты формулаға ауыстырып, жану жылуын есептеу жеткілікті.

Ілеспе газ

Егер табиғи газ ұңғымалардан алынса, ілеспе газ мұнай өндірудің қосымша өнімі болып табылады. Мұндай газдағы метанның мөлшері дәстүрлі табиғи газға қарағанда біршама аз. Дегенмен, газ тәрізді отынның жануы салыстырмалы жылуды тудырады.

Қосымша газ (байланысты) металлургиялық зауыттарда да өндіріледі. Бұл кәсіпорындарда отын пештерде шығарылады. Бұл кокс және домна пеші деп аталатын газдар. Әдетте, бұл газдар орнында жағылады (пешке немесе қазандық станциясына беріледі). Ұқсас жанама өнім терең шахталарда өндіріледі, бұл көбінесе апаттарға әкеледі.

Құрғақ дистилляция арқылы газ өндіру

Жасанды газ қатты (сұйық) отынды қосымша өңдеу арқылы алынады. Осылайша, өндіруші газ деп аталатын және құрғақ айдау газын алуға болады.

Құрғақ кездедистилляциялық отын жоғары температураның әсерінен ыдырайды. Бұл жағдайда тотықтырғыштың (ауаның) кіруін болдырмау керек. Бірқатар қадамдардан кейін бастапқы отын өзінің газға, шайырлы қосылыстарға және коксқа ыдырайды. Түзілген өнімдердің нақты құрамы отынның бастапқы құрамына және процестің шарттарына (ең алдымен температураға) байланысты.

Жоғары температурада (1000 - 1100 градус Цельсий аймағында) өтетін айдау процесі кокстеу деп аталады. Бұл жағдайда ыдырау өнімдері нақты газ (кокс) және кокс болып табылады. Алынған газдың тығыздығы мен жану жылуы салыстырмалы түрде төмен (текше метрге 0,5 килограмм және текше метрге 16 000 килоджоуль). Бұл өңдеу кезінде бір тонна көмір 350 текше метр газға айналады. Бұл көрсеткіш әртүрлі болуы мүмкін және процестің шарттарына және шикізаттың (көмірдің) химиялық құрамы мен шығу тегіне байланысты.

Төмен температурада құрғақ айдау да бар. Ол 500 градус Цельсий аймағындағы қатты отынды өңдеуден тұрады. Бұл әдіспен газдың ең аз мөлшері қалыптасады (шикізат тоннасына 30 текше метрден аспайды). Бұл жағдайда негізгі өнім - шайыр, ол әрі қарай мотор майлары мен жанармай өндірісінде қолданылады.

Қатты отынды газдандыру арқылы газ алу

Газ тәріздес отынды алудың кең таралған әдістерінің бірі газдандыру деп аталады. Ол қатты отынды химиялық-термиялық өңдеуден тұрады (жоғары температураның аралас әсері).және химиялық өңдеу). Қатты отынның құрамындағы көміртек атомдары сумен және бумен әрекеттесіп, әрекеттесіп, газ (отын) түзеді. Газдандыру процесінде құрғақ дистилляция да жүреді. Газ генераторы - қатты отынды газдандыруға арналған құрылғы (ең алдымен көмір). Бұл құрылғы келесі заттарды шығарады: метан, сутегі және көміртегі тотығы. Шығарылған газдардан басқа жанбайтын заттар да (көмірқышқыл газы, азотты оттегі және су буы) түзіледі.

Газ генераторларының конструкциялары – алуан түрлі. Түйіндердің схемасы мен тізімі ең алдымен шикізат түріне байланысты. Жалпы алғанда, бұл металл қабырғалары бар цилиндр. Оның желдету (ауа алу) және түзілетін газдың шығуы үшін саңылаулары бар. Ауа беру күшті желдеткіштерді пайдаланып, мәжбүрлі түрде жүзеге асырылады. Дизайн оператор үшін люкті қамтамасыз етуі керек. Жанармай шатыр арқылы құйылады. Осылайша, сыртқы жағынан, бұл қондырғы әйгілі «қазан пешіне» ұқсайды. Дегенмен, бір айырмашылық бар - мұржаның болмауы.

Газ генераторы - бұл бүкіл қондырғының негізі, былайша айтқанда, ядро. Мұндай жабдықтың диаграммаларына қарасаңыз, барлық басқа компоненттер мен құрылғылар газды қалыпты күйге келтіруге арналған (тазалау, салқындату және т.б.) екені белгілі болады.

Газды пайдалану және пайдаланудың артықшылықтары

Газ тәрізді отынның құрамы оны дәстүрлі бензинге, мазутқа және мазутқа балама ретінде тиімді пайдалануға мүмкіндік береді.дизель. Мұнай қоры таусылды. Мамандардың айтуынша, ол бірнеше ондаған жылдарға созылады. Газдың қоры әлдеқайда көп. Осылайша, газ жабдығын халық шаруашылығының барлық салаларында белсенді түрде енгізу және пайдалану, егер шешпесе, кем дегенде көмірсутек шикізатының тапшылығының өткір мәселесін кейінге қалдырады.

Екінші және өте маңызды артықшылығы - бензин қозғалтқышының шығарындыларымен салыстырғанда газ жану өнімдерінің салыстырмалы тазалығы. Яғни, газ тәріздес отынмен жұмыс істейтін машиналар мен механизмдер экологиялық таза және қоршаған ортаны соншалықты ластамайды. Елордалар мен ірі қалаларда бұл мәселе әсіресе өткір. Сондықтан билік қалалық қоғамдық көліктердің барлық паркін жаңа экологиялық стандарттарға көшіруге ұмтылуда.

Үшінші артықшылығы - қоспаның құрамын реттеу арқылы қозғалтқышты жеке қажеттіліктер мен қалауларға сәйкес реттеу мүмкіндігі. Болашақта бұл артық ақша төлемеуге мүмкіндік береді.

Төртінші артықшылық - қозғалтқыштың пайдалану мерзімін ұзарту және қозғалтқыш майын толық ауыстыру арасындағы уақытты арттыру. Өйткені, газ, мұнай өнімдеріне қарағанда, механизмнің (қозғалтқыштың) үйкеліс бөліктерінің беттерінен майды (майды) кетірмейді.

Бесінші – газ қоспасы дәстүрлі отынмен салыстырғанда әлдеқайда жоғары жарылғыш қабілетіне ие. Бұл көлік қозғалтқышының қуатын айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді.

Алтыншы – қатты және сұйық отындардан айырмашылығы, газ тәрізді отынды айдау алдында қыздыру қажет емес. Бұл оңбүкіл жүйенің сенімділігіне де, барлық өнімділік көрсеткіштеріне ерекше әсер етеді.

Жетінші артықшылығы: газды қолдану арқылы баллондарға айдау біркелкі болады. Осылайша, жүрістің тегістігі мен жүргізу механизмдерінің жұмысы артады, қатты жүктелген бөлшектердің тозуы төмендейді.

Өкінішке орай, сипатталған артықшылықтардың барлығына қол жеткізілмейді. Көбінесе көлік иелері жанармай құнының айырмашылығын үнемдеу үшін бензин қозғалтқыштарын газ отынына ауыстырады. Дегенмен, қозғалтқыш бензинге немесе дизельге арналған. Демек, барлық бөліктердің өте жақсы үйлестірілген жұмысы емес. Инженерлер автокөлікті бензиннен газға ауыстырған кезде қозғалтқыш қуатының шамамен 20 пайызын жоғалтатынын есептеді. Шығындарды өтеу үшін көптеген иелер жану камерасының кеңістігін қысу коэффициентін арттырады. Бұл қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартады. Тағы бір шара - турбо зарядтау жүйесін орнату. Бірақ бұл оқиғаға көп ақша салуға тура келеді. Қозғалтқыштың немесе қазандықтың сұйық және газ тәрізді отынмен жұмыс істеуі мүлде басқа өнімділік көрсеткіштерін көрсетеді. Оның үстіне, артықшылық қатты отын жағында емес.