- •Товароведение химической продукции технического назначения
- •Предисловие
- •Глава 1. Основные понятия химической технологии
- •1 Обще сведения о химико-технологическом процессе
- •1.2 Классификация химико-технологических процессов
- •1.3 Равновесие в химико-технологических процессах
- •1.4 Понятие о скорости химико-технологических процессов
- •1.5 Материальный и энергетический балансы
- •Глава 2. Технология производства и потребительские свойства минеральных кислот
- •2.1 Общие сведения о неорганических кислотах
- •2.2 Технология производства и потребительские свойства серной кислоты
- •2.3 Технология производства и потребительские свойства азотной кислоты
- •2.4 Технология производства и потребительские свойства фосфорной кислоты
- •2.5 Технология производства и потребительские свойства соляной кислоты
- •Глава 3. Технология производства и потребительских свойства минеральных удобрений
- •3.1 Значение минеральных удобрений для нтенсификации сельскохозяйственного производства
- •3.2 Классификация удобрений
- •3.3 Качество минеральных удобрений
- •3.4 Технология производства и потребительские свойства азотных удобрений
- •3.5 Технология производства и потребительские свойства фосфорных удобрений
- •1)Обработка природного фосфата фосфорной кислотой 2) сушка полученной пульны 3) получение пастообразной массы двойного суперфосфатат
- •4)Измельчение двойного муперфосфата 5)классификация двойного суперфосфата
- •3.6 Технология производства и потребительские свойства калийных удобрений
- •1)Измельчение сильвинита 2) обработка сельвинита маточным раствором
- •3) Отделение щелока от осадка NaCl
- •4) Охлаждение щелока 5) выделение кристаллов хлорида калия
- •6) Сушка хлорида калия
- •3.7. Технологии производства и потребительские свойства комплексных удобрений
- •3.7.1. Сложные удобрения.
- •3.8 Упаковка, хранение и транспортировка минеральных удобрений (гост 23954-80)
- •Глава 4. Технология переработки и потребительские свойства продукции топливной промышленности
- •4.1 Общие сведения о топливе, основные характеристики топлива, определяющие его качество
- •4.2 Технология переработки и потребительские свойства продукции переработки твердого топлива
- •4.2.1 Состав, свойства и классификация ископаемых углей
- •4.2.2 Способы переработки твердого топлива
- •4.2.3 Некоторые продукты коксования. Требования к качеству согласно госТам
- •4.2.4 Условия поставки, хранения и транспортировки твердого топлива
- •4.2.5 Перспективы использования твердого топлива
- •4.3 Технология переработки и потребительские свойства продукции переработки жидкого топлива
- •4.3.1 Значение нефти и нефтепродуктов в народном хозяйстве
- •4.3.2 Состав, свойства и классификация нефтей
- •4.3.3 Добыча нефти, подготовка ее к переработке, способы переработки нефти и нефтепродуктов
- •4.3.4 Классификация нефтепродуктов
- •4.3.5 Характеристика моторных топлив. Требования к качеству согласно госТам
- •4.3.6 Котельное топливо. Основные показатели качества согласно госТам
- •4.3.7 Получение товарных бензинов для двигателей внутреннего сгорания
- •4.3.8 Условия поставки, хранения и транспортировки жидкого топлива. Правила безопасности
- •4.3.9 Перспективные виды топлива, альтернативные жидкому
- •4.4 Технология переработки и потребительские свойства газового топлива
- •4.4.1 Состав и свойства газового топлива
- •4.4.2 Правила приема, маркировки, упаковки, транспортировки и хранения газового топлива
- •Глава 5. Основы технологии и потребительские свойства полимерных материалов
- •5.1. Общие сведения о полимерных материалах
- •5.2 Методы синтеза высокомолекулярных соединений.
- •5.3 Технология производства и потребительские свойства пластических масс.
- •5.3.1 Классификация и свойства пластмасс.
- •5.3.2 Полимеризационные пластмассы.
- •5.3.3 Поликонденсационные пластмассы
- •5.4 Технология производства и потребительские свойства каучука и резины.
- •5.4.1 Характеристика важнейших видов каучуков.
- •5.4.2 Резина и изделия на ее основе.
- •5.5 Технология производства и потребительские свойства химических волокон.
- •5.5.1 Полимеризационные волокна.
- •5.5.2 Поликонденсационные волокна.
- •5.6 Области применения полимерных материалов.
4.4 Технология переработки и потребительские свойства газового топлива
4.4.1 Состав и свойства газового топлива
В топливном балансе страны газовое топливо занимает существенное место. С каждым годом его потребление возрастает не только в промышленности, но и во всех отраслях народного хозяйства. Газовое топливо используется как высококалорийное топливо и сырье для получения синтетических каучуков, волокон, пластмасс, ацетилена, спиртов и т.д. Оно имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими видами топлива: широко распространено, дешево, имеются его большие запасы, легко осуществляется дозировка и регулировка с воздухом. Многие газы обладают высокой тепловой ценностью. При сгорании они развивают высокую температуру, полностью сгорают с небольшим коэффициентом избытка воздуха. Газовое топливо очень удобно в использовании: в помещениях сохраняется чистота, так как при его сгорании не выделяются копоть и смолы, не остается золы, а продукты сгорания почти не содержат веществ, вредных для окружающей живой природы. Хранение газового топлива централизовано, что удобно для потребления - не нужны индивидуальные складские помещения, специальные хранилища.
Основной недостаток многих видов газового топлива - их высокая взрывоопасность (природные газы, водород, метан). Легкая утечка горючих газов через мельчайшие неплотности требует внимания и осторожности при использовании. Те газы, в состав которых входит окись углерода (генераторный, доменный), сильно ядовиты. Сжиженные газы, попадая на кожу человека, вызывают обмораживание. Однако соблюдение правил технической и противопожарной безопасности, а также выполнение рекомендуемых мер, делает эксплуатацию газовых установок надежной и безопасной.
В состав горючей части газообразного топлива входят горючие газы: метан, пропан, бутан, окись углерода, водород и др. Балластом газового топлива являются негорючие газы: пары воды, азот, углекислый газ, кислород и др.
Важнейшими характеристиками газового топлива являются: теплота сгорания; плотность; концентрированные пределы взрываемости топлив с воздухом.
По теплоте сгорания газовые топлива значительно отличаются друг от друга и делятся на три группы:
низкокалорийные газы (генераторный, доменный, смешанный и др.), выделяющие до 10 000 кДж/м3 (до 2500 ккал/ м3);
среднекалорийные газы (коксовый, водяной, светильный и др.), при их сгорании выделяется 10 000-20 000 кДж/м3 (2500-5000 ккал/ м3);
высококалорийные газы (природные и попутные газы, различные крекинговые и другие газы, получаемые при переработке нефти), выделяющие более 2000 кДж/м3 (более 5000 ккал/ м3).
Плотность газового топлива определяют как выбор размеров газохранения при заданном давлении в них и количества запасаемой энергии, так и возможность скопления газа в верхних и нижних частях помещений, колодцев при возникновении утечек газового топлива из газопроводов.
Концентрированные пределы взрываемости смесей газового топлива с воздухом характеризуют интервалы концентраций, в которых эти смеси способны взрываться при соприкосновении с открытым пламенем. В наиболее широких интервалах концентраций взрывоопасны смеси водорода, этилена и окиси углерода с воздухом.
Все газы топлива делят на два вида: естественные и искусственные.
К естественным газовым топливам относят природные газы чисто газовых месторождений, а также легкие газообразные углеводороды, улавливаемые при добыче нефти: попутные газы. Основными компонентами природного газа являются предельные углеводороды: метан (82-98%), этан (до 6%), пропан (до 5%), бутан (до 1%). В попутных газах метана содержится 40-85%, этана и пропана до 20% каждого.
К искусственному газовому топливу относят горючие газы, образующиеся при переработке жидких и твердых топлив путем газификации, пиролиза и крекинга. Искусственные горючие газы могут являться целевым или побочным продуктом переработки. Получают их или с целью замены низкосортного твердого, жидкого топлива получаемым высококачественным горючим газом или с целью сокращения выбросов в атмосферу вредных примесей соединений серы, так как провести очистку газа от соединений серы значительно проще, чем освободить от серы твердое и жидкое топливо.
Эффективность и особенности применения газовых топлив обуславливается составом и свойствами их углеводородной части.
В зависимости от физических свойств углеводородной части все газовые топлива условно делят на две группы: сжатые и сжиженные газы.
Сжатые газы- это горючие газы с низкой критической температурой (критическая температура- предельная температура равновесного сосуществования двух фаз (жидкости и ее пара), выше которой может существовать лишь одна), которые остаются в газообразном состоянии не только при нормальных условиях (20ºС; 0,1 МПа), но и при очень высоком давлении (до 20 МПа). В своем составе сжатые газы содержат метан, водород, окись углерода. Теплота, выделяемая при сгорании 1 см3 водорода и окиси углерода, низкая (около 10 000 кДж/м3), поэтому эти составляющие невыгодно использовать для получения сжатых газов. Обычно сжатию подвергают природные газы (основной компонент метан) с теплотой сгорания 39 600 кДж/м3.
Выпускают три вида сжатых газов:
природный, теплота сгорания- 29 000 кДж/м3;
коксовый метанизированный, теплота сгорания- 27 000 кДж/м3;
коксовый обогащенный /теплота сгорания- 22 000 кДж/м3.
В сжатых газах ограничивается содержание влаги: в зимнее время оно не должно быть выше 0,5 г /м3, в летнее - не более 7,0 г /м3. Не допускается присутствие даже небольших количеств коррозионно-агрессивных соединений: сероводорода, кислорода, смол и пыли, цианистых соединений.
Сжатые газы используют как топливо для грузовых автомобилей, но широкого распространения они не имеют. При переводе двигателей с жидкого топлива на сжатые газы на 10-20 % снижается их мощность вследствие уменьшения наполнения цилиндров, а также снижается грузоподъемность автомобиля. Газ, сжатый до высокого давления, требует для хранения тяжелых баллонов (масса 60-70 кг). Обычно на автомобиле устанавливают шесть таких последовательно соединенных баллонов, емкость каждого по 10 м3 газа при нормальных условиях.
Сжиженные газы - это газы с относительно высокой критической температурой: при повышении давления до 1,0-1,5 МПа переходят в жидкое состояние. В основном они содержат пропан-бутановые углеводороды с 3- и 4-углеродными атомами (табл. 4.5.).
Сжиженные газы выпускают трех марок:
пропан технический, теплота сгорания- 45 000 кДж/м3;
бутан технический, теплота сгорания- 46 000 кДж/м3;
смесь пропан-бутановых фракций, теплота сгорания - 45 500 кДж/м3.
В техническом пропане не менее 93,0 % (по объему) пропановых фракций, в техническом бутане не менее 93,0 % бутановых фракций. Остальные 7 % состоят из смеси более легких газообразных углеводородов: этана, этилена, пропилена, бутилена, пентана, амилена. Допустимое содержание сероводорода в сжиженных газах - не более 5 г/100 м3. Поскольку природные сжиженные газы не обладают ни цветом, ни запахом, в них добавляют в небольших количествах газообразные вещества с сильным запахом, что позволяет обнаружить скопление газа при утечке.
Табл. 4.5.. Требования к качеству сжиженных газов. ГОСТ 21443-75
Показатель |
Норма | ||
Пропан технический
|
Бутан технический |
Смесь пропан-бутан техническая | |
Углеводородный состав, массовая доля компонентов, %: |
|
|
|
метан-этан, не более |
2,0 |
- |
4,0 |
пропан, не более |
- |
1,0 |
- |
не менее |
95,0 |
- |
40,0 |
В том числе: |
|
|
|
нормальный бутан, не менее |
- |
96,0 |
- |
изобутан, не более |
- |
2,0 |
- |
непредельные углеводороды, не более |
2,0 |
Отсутствует |
2,0 |
Жидкий остаток (в том числе углеводороды С5 и выше) при 20 °С, объемная доля, не более |
Отсутствует |
2,0 |
2,0 |
Давление насыщенных паров при 45 "С, МПа (кгс/см2), не более |
1,6 (16) |
0,6 (6,0) |
1,6 (16) |
Массовая доля общей серы (для неодорированного газа), %, не более |
0,01 |
0,005 |
0,01 |
Испытание на медную пластинку (для неодорированного газа) |
Выдерживает | ||
Содержание свободной воды |
Отсутствует | ||
Содержание щелочи |
Отсутствует |
Сжиженные газы удобны как топливо для автомобильных двигателей, для обеспечения коммунально-бытовых и производственных нужд, так как их можно хранить и транспортировать в баллонах, .цистернах, рассчитанных на небольшие давления.
При работе двигателя на газовом топливе снижается износ деталей, уменьшается интенсивность коррозии. Горючие газы обладают высокой детонационной стойкостью, их октановое число 85-100 ед., двигатель может работать с более высокой степенью сжатия, а значит экономичнее.
Одним из важнейших преимуществ работы двигателей на газе является существенное снижение токсичности выхлопных газов по сравнению с бензином. Так, если при работе на бензине в выхлопных газах может содержаться до 3 % различных несгоревших углеводородов, то при использовании сжиженного газа только 0,5-0,6 %. Особенно заметно уменьшается (в десятки раз) количество токсичных ароматических, полициклических и олефиновых углеводородов.
Несмотря на серьезные преимущества газового топлива, количество газобаллонных автомобилей пока невелико из-за ограниченного числа газонаполнительных станций и сравнительно небольшого радиуса пробега автомобиля. Кроме того, пропанбутановые фракции являются ценным сырьем нефтехимической промышленности.