Небезпечні властивості
Природний газ знайомий практично всім жителям розвинених країн, і ще в школі діти вивчають правила користування газом у побуті. А між тим вибухи природного газу - не рідкість. Але і крім цього, існує цілий ряд загроз настільки зручних приладів, що працюють на природному газі.Природний газ токсичний. Хоча етан і метан в чистому вигляді неотруйні, при насиченні ними повітря людина буде відчувати задуху через нестачу кисню. Особливо це небезпечно вночі, під час сну.
Межа вибуховості природного газу
При контакті з повітрям, а точніше з його складової - киснем, природні гази здатні утворити легковоспламеняемую детонирующую суміш, яка може викликати вибух великої сили навіть від найменшого джерела вогню, наприклад, іскри від проведення або полум'я сірники, свічки. Якщо маса природного газу відносно невисока, то і температура займання не буде високою, а от сила вибуху залежить від тиску готової суміші: чим вище тиск газоповітряного складу, тим з більшою силою він вибухне. Однак практично всі люди хоча б раз у житті стикалися з деякою витоком газу, виявленої по характерному запаху, і тим не менш ніяких вибухів не відбувалося. Справа в тому, що вибухнути природний газ може тільки при досягненні певних пропорцій з киснем. Є нижчий і вищий межа вибуховості.Як тільки досягнуто нижчий межа вибуховості природного газу (метану це 5%), тобто концентрації, достатньої для початку реакції горіння, може статися вибух. Зменшення концентрації усуне можливість займання. Перевищення найвищої позначки (15% для метану) так само не дозволить початися реакції горіння, через брак повітря, а точніше - кисню. Межа вибуховості природного газу зростає при підвищенні тиску суміші, а також у разі, якщо суміш містить інертні гази, наприклад, азот. Тиск природного газу в газопроводі може бути різним, від 005 кгс/см 2 до 12 кгс/см 2 .
Різниця між вибухом і горінням
Хоча на перший погляд здається, що вибух і горіння - дещо різні речі, насправді ці процеси однотипні. Єдине їх відмінність - це інтенсивність протікання реакції. Під час вибуху в приміщенні або будь-якому іншому замкнутому просторі реакція протікає неймовірно швидко. Детонаційна хвиля розповсюджується зі швидкістю, що в кілька разів перевищує швидкість звуку: від 900 до 3000 м/с. Так як метан, що використовується в побутовому газопроводі, - газ природний, об'єм кисню, необхідний для займання, також підпорядковується загальним правилом. Максимальна сила вибуху досягається у випадку, якщо присутнього кисню теоретично достатньо для повного згорання. Також повинні бути присутніми і інші умови: концентрація газу відповідає межі займання (вище нижчої межі, але нижче вищого) і присутній джерело вогню.Струмінь газу без домішки кисню, тобто перевищує вищий межа займання, потрапляючи в повітря, буде горіти рівним полум'ям, фронт горіння поширюється зі швидкістю 02-24 м/с при нормальному атмосферному тиску.
Властивості газів
Детонаційні властивості проявляються у вуглеводнях парафинного ряду від метану до гексану. Будова молекул і молекулярна маса визначають їх октанове число: детонаційні властивості падають зі зменшенням молекулярної маси, а октанове число збільшується. До складу природного газу входять кілька вуглеводнів. Перший з них - метан (хімічна формула CH 4 ). Фізичні властивості газу такі: безбарвний, легше повітря і не має запаху. Він досить горючий, але тим не менш досить безпечний у зберіганні, у разі, якщо повністю дотримана техніка безпеки. Етан (C 2 H 6 ) також не має кольору і запаху, але трохи важчий за повітря. Він горючий, але не використовується в якості палива. Пропан (C 3 H 8 ) - отруйний газ без кольору і запаху, здатний зріджується при невеликому тиску. Це корисна властивість дозволяє не тільки безпечно транспортувати пропан, але і виділяти його з суміші з іншими вуглеводнями. Бутан (C 4 H 10 ): фізичні властивості газу близькі до пропану, однак його щільність вище, а по масі бутан удвічі важчий за повітря.Знайомі всім
Вуглекислий газ (CO 2 ) теж входить до складу природного. Фізичні властивості газу знають, мабуть, всі: не має запаху, але характерним кислим присмаком. Він входить в ряд газів з найменшою токсичністю і є єдиним (за виключенням гелію) негорючим газом у складі природного. Гелій (He) - дуже легкий газ, другий після водню, безбарвний і не має запаху. Він дуже інертний і в звичайних умовах не здатний реагувати з яким-небудь речовиною, не бере участь і в процесі горіння. Гелій безпечний, нетоксичний, при підвищеному тиску, поряд з іншими інертними газами, вводить людину в стан наркозу.Сірководень (H 2 S) - газ без кольору з характерним запахом тухлих яєць. Важкий і дуже отруйний, може викликати параліч нюхового нерва навіть при незначній концентрації. До того ж межа вибуховості природного газу дуже широкий, від 45% до 45%.
Схожі гази
Є ще два вуглеводню, які по застосуванню близькі до природного газу, але до його складу не входять. Етилен (C 2 H 4 ) - близький за властивостями до етану, володіє приємним запахом і не має кольору газ. Від етану його відрізняє менша щільність і горючість. Ацетилен (C 2 H 2 ) - безбарвний вибухонебезпечний газ. Він дуже горить, вибухає, якщо сталося сильне стиснення. Зважаючи на це ацетилен небезпечно використовувати в побуті, в основному використовується при зварювальних роботах.
Застосування вуглеводнів
Як пальне в побутових газових приладах використовується метан. Пропан і бутан служать паливом для автомобілів (наприклад, гібридних), а в зрідженому вигляді пропаном заправляють запальнички. А ось етан рідко використовують як пальне, його основне призначення в промисловості - отримання етилену, який виробляється на планеті у величезних кількостях, адже саме він є сировиною для поліетилену. Ацетилен служить для потреб металургії, з його допомогою досягаються високі температури для зварювання і різання металів. Так як він вкрай горючий, його неможливо використовувати в якості палива, і при зберіганні газу обов'язково суворе дотримання умов. Хоча сірководень і токсичний, у вкрай малих кількостях він застосовується в медицині. Це так звані сірководневі ванни, дія яких заснована на антисептичних властивості сірководню. Основна корисна властивість гелію - його невелика щільність. Цим інертним газом користуються при польотах на аеростатах і дирижаблях, їм заповнюють летючі повітряні кульки, популярні серед дітей. Займання природного газу неможливо: гелій не горить, тому можна без остраху нагрівати його над відкритим вогнем. Водень, що межує з гелієм в таблиці Менделєєва, ще легше, проте легко займається. Гелій є єдиним газом, не мають твердої фази ні при яких умовах.