Таблица. Относительные плотности газов по воздуху по возрастанию в т.ч. горючих и опасных + плотности газов, химические формулы газов и молекулярные веса.
Таблица: относительные плотности газов по воздуху по возрастанию в т.ч. горючих и опасных + плотности газов, химические формулы газов и молекулярные веса.
1) NTP — Нормальная температура и давление (Normal Temperature and Pressure) — 20 o C (293.15 K, 68 o F) при 1 атм ( 101.325 кН/м 2 , 101.325 кПа, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 мм.рт.ст)
2) STP — Стандартная температура и давление (Standard Temperature and Pressure) — 0 o C (273.15 K, 32 o F) при 1 атм (101.325 кН/м 2 , 101.325 кПа, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 torr=мм.рт.ст)
Как физическо-химические свойства природного газа влияют на особенности его транспортировки и использования
Среди физико-химических свойств, которые во многом определяют практические требования к транспортировке и использованию природного газа, можно выделить следующие:
Природный газ представляет собой многокомпонентную смесь с преобладанием метана, плотность которой зависит от состава. Плотность газа метана равна 0,717 кг/м 3 , при содержании метана 98-99 % плотность природного газа составляет 0,72 кг/м 3 . Природный газ легче воздуха, плотность которого 1,293 кг/м 3 . Относительная плотность метана к воздуху — 0,555, то есть природный газ почти в два раза легче воздуха.
Рис.1 Установка сигнализатора загазованности природным газом
Попадая в воздушную среду при утечках, природный газ поднимается вверх. В замкнутых объемах максимальная концентрация образуется в верхней части. По этой причине сигнализаторы загазованности природным газом, обеспечивающие взрывную и пожарную безопасность, устанавливаются под потолком газифицированных помещений. Например, сигнализатор СГК-СЗ-1-Б устанавливается в месте наиболее вероятного скопления природного газа на расстоянии от потолка от 10 до 20 см (рис.1). Другое требование – датчик монтируется в местах, где нет интенсивного воздуха, а именно не ближе 50 см от вентиляционных каналов, а также окон и дверей как источников сквозняка.
Учитывается «летучесть» метана при организации огневых и газоопасных работ, выполняемых на газораспределительных сетях. Помещения газорегуляторных пунктов, в которых смонтировано технологическое оборудование, по взрывопожарной опасности относятся к категории А. Перед выполнением газоопасных работ в них производится отбор пробы на загазованность, которая берется из верхней зоны. Также в соответствии с пунктом 146 «Правил безопасности сетей газораспределения и газопотребления» пробы должны отбираться в наиболее плохо вентилируемых местах, где содержание взрывоопасного вещества максимально.
С практической точки зрения «летучесть» природного газа является положительным свойством, так как он поднимается вверх и стремится покинуть замкнутые объема. Для этого ему необходимо «помочь»: открыть окна и двери, через которые газ удалится. Этому же служит вентиляционный канал, который обязателен в газифицированных помещениях.
Температура кипения
Температура кипения метана при атмосферном давлении составляет минус 161,5 0 С. При такой же температуре происходит обратный процесс – конденсация. При охлаждении до минус 161,5 0 С метан превращается в жидкость, при этом его объем уменьшается в 600 раз. Поставка сжиженного газа является альтернативой магистральным трубопроводам. Впервые сжиженный природный газ (далее – СПГ) в промышленных объемах был получен в 1917 году в США. Но быстрое развитие магистральных трубопроводов надолго отложило совершенствование этой технологии. В дальнейшем масштабное промышленное производство СПГ началось в середине 60-х годов прошлого века. Интересный факт: в настоящее время самый крупный потребитель СПГ — Япония, где весь импортируемый газ доставляется в сжиженном виде.
Рис.2 Газовоз
О судах-газовозах
Доставка СПГ чаще всего производится специально оборудованными судами – газовозами (рис.2). Международное название – LNG-танкеры (Liquefied Natural Gas – сжиженный природный газ). Доставка СПГ по воде имеет ряд преимуществ:
отсутствие технической привязки поставщика к покупателю;
независимость от геополитических препятствий и региональной нестабильности по маршруту доставки;
быстрое реагирование на изменения спроса, когда газ приоритетно доставляется на рынки с максимальной ценой.
Такой способ транспортировки является более экономичным в сравнении с трубопроводным, начиная с расстояний более 2000 км. По этим причинам доля природного газа, доставляемого газовозами по морю, в общем объеме мировой торговли составляет около 30%.
Современные метановозы перевозят готовый СПГ, полученный на заводе по сжижению газа. Испаряющийся при транспортировке в незначительных количествах метан сжигают в судовых энергетических установках, используя его в качестве топлива. СПГ перевозится при температуре минус 162°C в термоизолированных резервуарах, размещенных в корпусе газовоза. При перевозке сжиженного природного газа возможны утечки из резервуаров, трубопроводов и технических устройств. Имеется риск возгорания либо взрыва вследствие пожароопасности испаряющегося газа. Утечка СПГ может привести к струйному горению или возгоранию разлива жидкости. Образование облака испарившегося метана чревато вспышкой газовоздушной смеси как в ограниченном, так и в открытом объеме.
Рис.3 Разрез газовоза
Пожарная безопасность транспортировки СПГ обеспечивается организационными и техническими мероприятиями. Система хранения включает внутреннюю емкость, теплоизоляционный слой, вторичную оболочку, предназначенную для недопущения утечек, и второй слой изоляции (рис.3). В случае повреждения первичного резервуара вторичная оболочка не допустит выход СПГ. Суда оборудуются системой раннего обнаружения утечек газа, позволяющей свести к минимуму случаи выброса газа. В случае утечки за счет эффективной вентиляции обеспечивается безопасное рассеивание вышедшего газа. Конструктивные решения позволяют не допускать скопления газа в замкнутых объемах.
Среди организационных мероприятий разрабатывается план по предотвращению и ликвидации аварийных выбросов. В нем указываются ресурсы и персонал, необходимые для предотвращения возгораний и взрывов.
Интересный факт: крупнейший LNG-танкер Mozah, перевозящий газ из Катара, способен доставить 267 тыс. м 3 СПГ. После регазификации получается около 160 млн. м 3 газового топлива. Такого объема достаточно для обеспечения электроэнергией и теплом всей Великобритании в течение суток.
Не токсичность
Природный газ не токсичен и не оказывает на организм отравляющего действия. В соответствии с ГОСТ 12.1.007 «Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» он относится к малоопасным веществам 4-го класса опасности. Степень воздействия вещества на человека определяется его предельно допустимой концентрацией (далее – ПДК).
ПДК – это максимальная концентрация химических элементов в окружающей среде, которая при повседневном воздействии на организм человека в течение длительного времени не вызывает заболеваний. ПДК вредных веществ природного газа устанавливаются ГОСТ 12.1.005 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Для углеводородов они составляют 300 мг/м 3 .
В средствах массовой информации часто сообщается об отравлениях природным газом. Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что такое утверждение является ошибочным. Если речь идет об отравлении, то человек пострадал от оксида углерода, часто именуемого угарным газом. Среднесуточная ПДК этого вещества – 3 мг/м 3 , то есть в 100 раз меньше, чем у углеводородов.
Метан
Мета́н, первый член гомологического ряда алканов , CH4. Метан – не имеющий запаха бесцветный газ; tпл −182,48 °С, tкип −161,49 °С, плотность 0,415 кг/м 3 (при −164 °С), плотность по отношению к воздуху 0,554 (при 20 °С); растворяется в этаноле, эфире, четырёххлористом углероде, углеводородах , малорастворим в воде. Горит слабосветящимся пламенем, теплота сгорания 56 МДж/кг; с воздухом образует взрывоопасные смеси (5–15 % по объёму CH4), что является причиной взрывов на угольных шахтах; температура самовоспламенения 537,8 °С. Нетоксичен.
Метан – основной компонент природных горючих (до 98 % по объёму), попутных нефтяных и рудничных газов; образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов, коксовании и гидрировании твёрдых горючих ископаемых, в результате анаэробного (метанового) брожения целлюлозы и биохимического гниения органического веществ при участии метанобразующих бактерий ( биогаз , в том числе выделяющийся со дна стоячих водоёмов болотный газ, содержит 60–65 % CH4).
Метан участвует в типичных для алканов радикальных процессах – галогенирования , сульфохлорирования, нитрования и др., однако обладает меньшей реакционной способностью. Для метана специфичны: высокотемпературное каталитическое взаимодействие с пара́ми воды, приводящее к образованию синтез-газа ; окислительная дегидродимеризация в этилен и другие углеводороды; прямое каталитическое окислительное превращение в метанол и формальдегид .
В промышленности метан выделяют из природного или крекинг-газа низкотемпературной дистилляцией или адсорбцией на цеолитах, а также получают каталитическим гидрированием CO и CO2. Применяют для получения синтез-газа (используется для производства аммиака , метанола, углеводородов, уксусной кислоты , ацетальдегида и др.), водорода , ацетилена , технического углерода (сажи), метилхлорида , метиленхлорида , хлороформа , четырёххлористого углерода, циановодорода , сероуглерода , нитрометана, фтороуглеродов и др. В составе природного, коксового и биогаза метан используется как топливо.
Что легче метан или воздух
Метан и воздух — это два газа, которые являются частями нашей атмосферы и незаменимы для жизни на Земле. Однако, они имеют разные плотности, что оказывает влияние на их поведение и способность перемещаться в атмосфере.
Плотность газа определяется его молекулярной массой, температурой и давлением. Чем меньше молекулярная масса газа, тем он легче. При комнатной температуре и нормальном давлении, воздух состоит главным образом из азота и кислорода, имеющих молекулярные массы 28 и 32 соответственно. Метан же имеет молекулярную массу всего 16.
Таким образом, метан легче воздуха, так как его молекулярная масса значительно меньше. Это означает, что метан будет подниматься вверх, пока не достигнет высоты, где его плотность будет равна плотности окружающего воздуха. В свою очередь, воздух будет оставаться на своем месте.
Что легче: метан или воздух?
Метан – это газ, который обычно используется в качестве главного компонента природного газа. В свою очередь, воздух — это смесь газов, которая состоит преимущественно из кислорода и азота. Но что легче — метан или воздух?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо сравнить плотность этих двух газов. Плотность газа зависит от массы его молекул, а также от давления и температуры воздуха.
Метан имеет молекулярную массу около 16 г/моль, в то время как молекулярная масса воздуха составляет около 29 г/моль. Следовательно, метан легче, чем воздух.
Кроме того, плотность метана составляет около 0,67 кг/м3, в то время как плотность воздуха составляет около 1,2 кг/м3. Это означает, что метан имеет меньшую плотность, чем воздух, что делает его более подвижным и способным быстро распространяться в окружающей среде.
Таким образом, можно заключить, что метан легче воздуха и обладает меньшей плотностью. Понимание различий в плотности и массе разных газов является важным для многих научных и инженерных задач, таких как создание смесей газов для промышленных процессов и исследований атмосферы.
Плотность метана
Метан — это газ, который состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. По своим свойствам и химической структуре он сильно отличается от обычного воздуха. Он гораздо легче воздуха и его плотность составляет примерно 0,7 килограмма на кубический метр.
Поэтому метан является одним из самых легких газов и встречается в атмосфере в небольших количествах. Несмотря на это, он имеет высокую энергетическую ценность и широко используется в качестве топлива для отопления, генерации электричества и для автомобильного транспорта.
За счет своей легкости метан имеет низкую плотность, что делает его меньше подходящим для запуска в заполненный воздух открытый источник пламени, как это, например, можно наблюдать в случае со спиртом. Однако при наличии определенных условий, например, достаточной концентрации метана в воздухе и наличию источника зажигания, возможны взрывы, которые могут быть опасными для жизни и здоровья.
В общем, плотность метана имеет существенное значение для понимания его свойств и использования в промышленности, транспорте и других отраслях.
Плотность воздуха
Воздух — это смесь газов, которые находятся в атмосфере Земли. Плотность воздуха зависит от его состава и температуры.
При нормальных условиях (температура 20°C и давление 1013,25 гПа) плотность воздуха составляет около 1,225 кг/м³. Это означает, что объем 1 м³ воздуха будет весить примерно 1,225 кг.
При изменении температуры и давления плотность воздуха меняется. Например, при повышении температуры плотность воздуха уменьшается, а при понижении температуры — увеличивается.
Плотность воздуха является одним из основных параметров, которые используются для расчета аэродинамических характеристик летательных аппаратов. Также она играет важную роль в расчетах метеорологических данных и зданий, так как воздух является одним из основных тепло- и звукоизоляционных материалов.
Для удобства сравнения плотности различных газов, используется понятие относительной плотности, которая определяется как отношение плотности газа к плотности воздуха при стандартных условиях. Относительная плотность воздуха равна 1, а относительная плотность метана составляет примерно 0,55.
Сравнение плотности газов
Плотность газа – это масса единицы объема этого газа. Плотность газов может различаться в зависимости от их химических свойств, температуры, давления и других факторов.
Сравнивая плотность различных газов, можно сделать выводы о том, какой из них тяжелее или легче. Например, если сравнить метан и воздух, то можно увидеть, что метан легче воздуха.
При рассмотрении плотности газов, важно учитывать их температуру и давление. При нормальных условиях, то есть при температуре 0 градусов Цельсия и давлении 1 атмосферы, плотность воздуха составляет около 1,29 кг/м³, а метана – около 0,66 кг/м³.
Соответственно, можно сказать, что метан легче воздуха и тенденция находится в соответствии с любопытным фактом, что метан поднимается вверх и стремится к верхним слоям атмосферы. Также это объясняет то, что метан может быстро распространяться в верхних слоях атмосферы, что приводит к его ухудшающейся роли в качестве парникового газа.