Φυσικοχημικές ιδιότητες του μεθανίου. Φυσικές ιδιότητες

Επικίνδυνες ακαθαρσίες στον αέρα του ορυχείου

Οι τοξικές ακαθαρσίες του αέρα του ορυχείου περιλαμβάνουν μονοξείδιο του άνθρακα, οξείδια του αζώτου, διοξείδιο του θείου και υδρόθειο.

μονοξείδιο του άνθρακα (CO) -ένα άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο με ειδικό βάρος 0,97. Καίγεται και εκρήγνυται σε συγκεντρώσεις από 12,5 έως 75%. Θερμοκρασία ανάφλεξης, σε συγκέντρωση 30%, 630-810 0 C. Πολύ τοξικό. Θανατηφόρα συγκέντρωση – 0,4%. Η επιτρεπόμενη συγκέντρωση στις εργασίες ορυχείων είναι 0,0017%. Η κύρια βοήθεια για τη δηλητηρίαση είναι η τεχνητή αναπνοή με καθαρό αέρα.

Πηγές μονοξειδίου του άνθρακα περιλαμβάνουν εργασίες ανατινάξεων, μηχανές εσωτερικής καύσης, πυρκαγιές ορυχείων και εκρήξεις μεθανίου και σκόνης άνθρακα.

Οξείδια του αζώτου (NO)- έχουν καφέ χρώμα και χαρακτηριστική πικάντικη οσμή. Πολύ δηλητηριώδες, προκαλώντας ερεθισμό των βλεννογόνων της αναπνευστικής οδού και των ματιών και πνευμονικό οίδημα. Η θανατηφόρα συγκέντρωση, για βραχυπρόθεσμη εισπνοή, είναι 0,025%. Η μέγιστη περιεκτικότητα σε οξείδια του αζώτου στον αέρα του ορυχείου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,00025% (σε όρους διοξειδίου - NO 2). Για το διοξείδιο του αζώτου – 0,0001%.

Διοξείδιο του θείου (SO 2)– άχρωμο, με έντονη ερεθιστική οσμή και ξινή γεύση. 2,3 φορές βαρύτερο από τον αέρα. Πολύ δηλητηριώδες: ερεθίζει τους βλεννογόνους της αναπνευστικής οδού και των ματιών, προκαλεί φλεγμονή των βρόγχων, πρήξιμο του λάρυγγα και των βρόγχων.

Το διοξείδιο του θείου σχηματίζεται κατά την ανατίναξη (σε θειούχα πετρώματα), τις πυρκαγιές και απελευθερώνεται από τα πετρώματα.

Η μέγιστη περιεκτικότητα στον αέρα του ορυχείου είναι 0,00038%. Μια συγκέντρωση 0,05% είναι απειλητική για τη ζωή.

Υδρόθειο (H 2 S)- ένα άχρωμο αέριο με γλυκιά γεύση και μυρωδιά σάπιων αυγών. Ειδικό βάρος – 1,19. Το υδρόθειο καίγεται και εκρήγνυται σε συγκέντρωση 6%. Πολύ τοξικό, ερεθίζει τους βλεννογόνους της αναπνευστικής οδού και των ματιών. Θανατηφόρα συγκέντρωση – 0,1%. Πρώτες βοήθειες για δηλητηρίαση είναι τεχνητή αναπνοή με φρέσκο ρεύμα, εισπνοή χλωρίου (χρησιμοποιώντας ένα μαντήλι εμποτισμένο με χλωρίνη).

Το υδρόθειο απελευθερώνεται από πετρώματα και μεταλλικές πηγές. Σχηματίζεται κατά την αποσύνθεση της οργανικής ύλης, τις πυρκαγιές ορυχείων και τις εργασίες ανατινάξεων.

Το υδρόθειο είναι πολύ διαλυτό στο νερό. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν οι άνθρωποι μετακινούνται μέσω εγκαταλελειμμένων εργασιών.

Η επιτρεπόμενη περιεκτικότητα σε H 2 S στον αέρα του ορυχείου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,00071%.

Διάλεξη 2

Το μεθάνιο και οι ιδιότητές του

Το μεθάνιο είναι το κύριο, το πιο κοινό μέρος του πυρόσβεσης. Στη βιβλιογραφία και στην πράξη, το μεθάνιο ταυτίζεται συχνότερα με το υγραέριο. Στον εξαερισμό ορυχείων αυτό το αέριο λαμβάνει τη μεγαλύτερη προσοχή λόγω των εκρηκτικών του ιδιοτήτων.

Φυσικοχημικές ιδιότητες του μεθανίου.

Μεθάνιο (CH 4)– ένα αέριο χωρίς χρώμα, γεύση και οσμή. Πυκνότητα – 0,0057. Το μεθάνιο είναι αδρανές, αλλά, εκτοπίζοντας το οξυγόνο (η μετατόπιση συμβαίνει στην ακόλουθη αναλογία: 5 μονάδες όγκου μεθανίου αντικαθιστούν 1 μονάδα όγκου οξυγόνου, δηλαδή 5:1), μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο για τους ανθρώπους. Αναφλέγεται σε θερμοκρασία 650-750 0 C. Το μεθάνιο σχηματίζει εύφλεκτα και εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα. Όταν περιέχεται στον αέρα έως και 5-6% καίγεται σε πηγή θερμότητας, από 5-6% έως 14-16% εκρήγνυται, πάνω από 14-16% δεν εκρήγνυται. Η μεγαλύτερη δύναμη έκρηξης βρίσκεται σε συγκέντρωση 9,5%.

Μία από τις ιδιότητες του μεθανίου είναι η καθυστέρηση του φλας μετά την επαφή με την πηγή ανάφλεξης. Ο χρόνος καθυστέρησης του φλας καλείται επαγωγικόςπερίοδος. Η παρουσία αυτής της περιόδου δημιουργεί συνθήκες για την αποτροπή εστιών κατά τη διάρκεια εργασιών ανατινάξεων με χρήση εκρηκτικών ασφαλείας (ΗΕ).

Η πίεση του αερίου στο σημείο της έκρηξης είναι περίπου 9 φορές υψηλότερη από την αρχική πίεση του μείγματος αερίου-αέρα πριν από την έκρηξη. Αυτό μπορεί να προκαλέσει πίεση έως και 30 στοκαι ψηλότερα. Διάφορα εμπόδια στις εργασίες (συστολές, προεξοχές κ.λπ.) συμβάλλουν στην αύξηση της πίεσης και αυξάνουν την ταχύτητα διάδοσης του κύματος έκρηξης στις εργασίες του ορυχείου.

Βιοαέριο που παράγεται σε υπονόμους, αέριο λυμάτων, αέριο αποχέτευσης. Πυκνότητα. Χημική ένωση. Κίνδυνος.

Φυσικές ιδιότητες. Πυκνότητες.

Το βιοαέριο είναι μια συλλογική ονομασία για αέρια και πτητικά συστατικά που απελευθερώνονται σε υπονόμους και φυσικές διεργασίες που σχετίζονται με τη ζύμωση και την αποσύνθεση οργανικών ουσιών και υλικών. Κύρια συστατικά: άζωτο (N 2), υδρόθειο (H 2 S), διοξείδιο του άνθρακα (CO 2), μεθάνιο (CH 4), αμμωνία (NH 3), βιολογικοί οργανισμοί, υδρατμοί και άλλες ουσίες. Η σύνθεση και η συγκέντρωση αυτών των συστατικών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον χρόνο, τη σύνθεση του μείγματος λυμάτων ή βιομάζας, τη θερμοκρασία κ.λπ.

Αζωτοαποτελεί περίπου το 78% της γήινης ατμόσφαιρας και, γενικά, συνήθως δεν προκύπτει ως αποτέλεσμα βιολογικών αντιδράσεων αποσύνθεσης, αλλά η συγκέντρωσή του αυξάνεται απότομα στο βιοαέριο λόγω της ενεργού κατανάλωσης ατμοσφαιρικού οξυγόνου στη διαδικασία.
Υδρόθειοσχηματίζεται από βιολογικές και χημικές διεργασίες στη βιομάζα και εισέρχεται στον όγκο πάνω από το υγρό. Η συγκέντρωσή του στο βιοαέριο εξαρτάται από τη συγκέντρωσή του στην υγρή φάση και τις συνθήκες ισορροπίας του συστήματος. Σε μη τοξικές συγκεντρώσεις, το H2S έχει τη γνωστή μυρωδιά των σάπιων αυγών. Σε επικίνδυνες συγκεντρώσεις, το H 2 S παραλύει γρήγορα την ικανότητα του ατόμου να μυρίζει αυτή την έντονη μυρωδιά και στη συνέχεια καθιστά το θύμα αβοήθητο. Το H 2 S είναι εκρηκτικό σε συγκεντρώσεις πολύ πάνω από τα τοξικά επίπεδα (Ελάχιστη συγκέντρωση εκρηκτικής ύλης 4,35%, μέγιστη συγκέντρωση εκρηκτικής ύλης 46%).
Διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιοείναι πρακτικά άοσμα και έχουν πυκνότητα: 1,5 φορές μεγαλύτερη από τον αέρα (CO 2) και 0,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αέρα (μεθάνιο) Οι σχετικές πυκνότητες αυτών των αερίων μπορούν να προκαλέσουν σημαντική διαστρωμάτωση των αερίων σε συνθήκες στασιμότητας. Δεδομένου ότι και τα δύο αέρια παράγονται ενεργά στη βιομάζα, η συγκέντρωσή τους στην επιφάνεια υγρού/αέρα μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερη από τον μέσο όρο όγκου.
Μεθάνιοεξαιρετικά εύφλεκτο, έχει πολύ μεγάλο εύρος έκρηξης και χαμηλό σημείο ανάφλεξης. Το μεθάνιο μπορεί επίσης να αντιδράσει με ορισμένους οξειδωτικούς παράγοντες εντελώς τυχαία, αλλά με θλιβερές συνέπειες. Άλλα εύφλεκτα αέρια εμφανίζονται στο βιοαέριο ως αποτέλεσμα της εξάτμισης εύφλεκτων ουσιών που εισέρχονται κατά λάθος στο αποχετευτικό σύστημα.
Αμμωνίαέχει μια έντονη, έντονη μυρωδιά αμμωνίας, η οποία είναι μια καλή προειδοποίηση ότι μπορεί να επιτευχθούν τοξικά επίπεδα. Πάνω από ένα ορισμένο επίπεδο, η αμμωνία μπορεί να βλάψει τη βλεννογόνο μεμβράνη των ματιών και να προκαλέσει εγκαύματα στα μάτια. Η επίτευξη τοξικών συγκεντρώσεων υπό κανονικές συνθήκες σε βιοαντιδραστήρες και συστήματα αποχέτευσης είναι απίθανη.

Όλα τα παραπάνω αέρια είναι άχρωμα (άχρωμα) σε συγκεντρώσεις χαρακτηριστικές του βιοαερίου.

Οι μέγιστες αναμενόμενες συγκεντρώσεις συστατικών στο βιοαέριο είναι οι εξής:

Μεθάνιο 40-70%;
Διοξείδιο του άνθρακα 30-60%;
Υδρόθειο 0-3%;
Υδρογόνο 0-1 τοις εκατό;
Άλλα αέρια, συμ. αμμωνία 1-5 τοις εκατό.

Φυσικό, συμπ. παθογόνους μικροοργανισμούςμπορούν να εισέλθουν στον αέρα όταν η βιομάζα αναδεύεται, αλλά συνήθως η διάρκεια ζωής τους έξω από τη βιομάζα είναι μικρή.

Συμπεράσματα:
Ουσίες που μπορεί να υπάρχουν σε χώρους όπως αποχετεύσεις μπορεί να είναι τοξικές, εκρηκτικές και εύφλεκτες, αλλά μπορεί να μην έχουν οσμή, χρώμα κ.λπ.

Πιθανοί κίνδυνοι για την υγεία:Οι κύριοι κίνδυνοι είναι:

H 2 S δηλητηρίαση, ασφυξία λόγω έλλειψης οξυγόνου
Μειωμένη συγκέντρωση και προσοχή, κόπωση λόγω μειωμένων επιπέδων οξυγόνου (από CO 2 και CH 4),
Βιολογική μόλυνση
Πυρκαγιές και εκρήξεις από μεθάνιο, H 2 S και άλλα εύφλεκτα αέρια

Υδρόθειοείναι η κύρια αιτία αιφνίδιου θανάτου στο χώρο εργασίας κατά την εργασία με βιοαέριο. Σε συγκεντρώσεις στον αέρα περίπου 300 ppm, το H 2 S προκαλεί άμεσο θάνατο. Εισέρχεται κυρίως στο σώμα μέσω των πνευμόνων, αλλά περιορισμένη ποσότητα μπορεί να διεισδύσει στο δέρμα και τον κερατοειδή χιτώνα του ματιού. Δεν έχει εντοπιστεί χρόνια βλάβη λόγω επανειλημμένης έκθεσης. Τα κύρια συμπτώματα είναι ο ερεθισμός των ματιών, η κόπωση, ο πονοκέφαλος και η ζάλη.
Διοξείδιο του άνθρακαείναι μόνο ασφυκτικός παράγοντας (αντικαθιστά το οξυγόνο) και επίσης ερεθιστικό για το αναπνευστικό σύστημα. Συγκεντρώσεις 5% μπορεί να προκαλέσουν πονοκεφάλους και δύσπνοια. Περιεκτικότητα υποβάθρου στην ατμόσφαιρα: 300-400 ppm (0,3-0,4%).
Μεθάνιοείναι μόνο ένας ασφυκτικός παράγοντας (αντικαθιστά το οξυγόνο) αλλά από μόνος του δεν επηρεάζει αισθητά το σώμα.

Πίνακας 1 - Μερικές ιδιότητες του αερίου αποχέτευσης (βιοαέριο)

Πίνακας 2 - Μερικές σημαντικές ασθένειες και ιοί που ζουν σε υπονόμους

Συμπεράσματα:
Σημαντικά επίπεδα βιοαερίου μπορεί να αποτελούν κίνδυνο λόγω τοξικότητας, μειωμένων συνολικών επιπέδων οξυγόνου και πιθανών κινδύνων έκρηξης και πυρκαγιάς. Ορισμένα συστατικά του βιοαερίου έχουν μια ξεχωριστή οσμή, η οποία, ωστόσο, δεν επιτρέπει μια σαφή εκτίμηση του επιπέδου κινδύνου. Βιολογικά υλικά και οργανισμοί μπορούν να υπάρχουν με μεγάλη επιτυχία σε σωματίδια βιομάζας πάνω από την επιφάνεια ενός υγρού (αιωρήματα αέρα).

Χημικές ιδιότητες/σχηματισμός

Υδρόθειοσχηματίζεται από θειικά άλατα που περιέχονται στο νερό. στη διαδικασία αποσύνθεσης οργανικής ύλης που περιέχει θείο απουσία οξυγόνου (διαδικασίες αναερόβιας αποσύνθεσης), καθώς και σε αντιδράσεις θειούχων μετάλλων και ισχυρών οξέων. Το υδρόθειο δεν θα σχηματιστεί εάν υπάρχει επαρκές διαλυμένο οξυγόνο. Υπάρχει πιθανότητα επιπλέον οξείδωσης του υδρόθειου σε ασθενείς συγκεντρώσεις θειικού οξέος (H 2 SO 4) και σχηματισμού θειούχου σιδήρου (FeS) - παρουσία σιδήρου - με τη μορφή στερεού μαύρου ιζήματος.
Διοξείδιο του άνθρακαφυσικό προϊόν της αναπνοής, συμπ. μικροοργανισμών και η βλάβη του καθορίζεται από την αντικατάσταση του ελεύθερου οξυγόνου στον αέρα (καθώς και την κατανάλωση ελεύθερου οξυγόνου για το σχηματισμό CO 2). Κάτω από ορισμένες παραμέτρους, αυτό το αέριο σχηματίζεται στις αντιδράσεις ορισμένων οξέων και δομών από σκυρόδεμα - αλλά σε περιορισμένες ποσότητες. Υπάρχουν επίσης είδη εδαφικών μεταλλικών νερών που περιέχουν αυτό το αέριο σε διαλυμένη μορφή και το απελευθερώνουν όταν η πίεση μειωθεί.
Μεθάνιοσε υπονόμους και παρόμοια συστήματα παράγεται σε βιολογικές και χημικές αντιδράσεις. Συνήθως, η συγκέντρωσή του είναι κάτω από ένα εκρηκτικό επίπεδο (αλλά μερικές φορές υπάρχει και perdanet:!). Το μεθάνιο μπορεί να συμπληρωθεί με ατμούς άλλων εύφλεκτων και εκρηκτικών ουσιών που απορρίπτονται στο σύστημα. Η παρουσία αυξημένων επιπέδων αζώτου και διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να αλλάξει ελαφρώς τα κανονικά όρια ευφλεκτότητας του μεθανίου στον αέρα.

Ο σχηματισμός αυτών και άλλων αερίων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση του μείγματος και τις αλλαγές στη θερμοκρασία του pH. Η διαδικασία επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την τελική σύνθεση του αερίου.

Συμπεράσματα:
Υπάρχουν πολλές διεργασίες που καθορίζουν την κινητική των χημικών αντιδράσεων και των διεργασιών μεταφοράς μάζας σε διεργασίες που συμβαίνουν στα λύματα και τη βιομάζα κ.λπ. σύνθεση βιοαερίου.

Πηγές:

J.B. Barsky et al., "Ταυτόχρονη πολυ-οργανική παρακολούθηση των ατμών σε χώρους κεφαλής αποχέτευσης από διάφορα όργανα άμεσης ανάγνωσης" Περιβαλλοντική Έρευνα v. 39 #2 (Απρίλιος 1986): 307-320.
«Χαρακτηριστικά των κοινών αερίων που βρέθηκαν σε υπονόμους», στο Λειτουργία Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων, Εγχειρίδιο Πρακτικής Αρ. έντεκα. Alexandria, VA, Water Pollution Control Federation, 1976, Πίνακας 27-1.
R. Garrison και M. Erig, "Αερισμός για την εξάλειψη της ανεπάρκειας οξυγόνου σε περιορισμένο χώρο - Μέρος III: Χαρακτηριστικά βαρύτερων από τον αέρα." Εφαρμοσμένη Υγιεινή Εργασίας και Περιβάλλοντος v. 6 #2 (Φεβρουάριος 1991): 131-140.
"Κριτήρια για ένα συνιστώμενο πρότυπο - Επαγγελματική έκθεση στο υδρόθειο," DHEW Pub. Οχι. 77-158; NTIS PB 274-196.Σινσινάτι, Εθνικό Ινστιτούτο για την Ασφάλεια και την Υγεία στην Εργασία, 1977.
Επιτρεπόμενο όριο έκθεσης (29 CFR 1910.1000 Πίνακες Ζ-1 και Ζ-2).
Όριο βραχυπρόθεσμης έκθεσης (29 CFR 1910.1000 Πίνακας Z-2).
Βιολογικοί Κίνδυνοι σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων.Αλεξάνδρεια, Βιρτζίνια, Ομοσπονδία Ελέγχου Ρύπανσης Νερών, 1991.
J. Chwirka και T. Satchell, "Ένας οδηγός 1990 για την επεξεργασία του υδροσουλφιδίου σε υπονόμους", Μηχανική και Διαχείριση Νερού v. 137 #1 (Ιανουάριος 1990): 32-35.
Τζον Χόλουμ Βασικές αρχές Γενικής, Οργανικής και Βιολογικής Χημείας.Νέα Υόρκη, John Wiley & Sons, 1978, σελ. 215.
J. Chwirka and T. Satchell, "1990 Guide for Treating Hydrogen Sulfide" στο Αποχετεύσεων, Μηχανικών και Διαχείρισης Υδάτων v. 137 #1 (Ιανουάριος 1990): 32.
V. Snoeyink και D. Jenkins, Χημεία Νερού.Νέα Υόρκη, John Wiley & Sons, 1980, σελ. 156.
Μ. Ζαμπετάκης, «Βιολογικός σχηματισμός εύφλεκτων ατμοσφαιρών», Η.Π.Α. Έκθεση Bureau of Mines #6127, 1962.

Πολλά ζητήματα χημείας καύσης λαμβάνονται υπόψη όταν οι επαγγελματίες πυρόσβεσης πραγματοποιούν κατηγοριοποίηση των χώρων ανάλογα με τον κίνδυνο έκρηξης και πυρκαγιάς. Πρώτα απ 'όλα, σε αυτή τη διαδικασία είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη φύση των εύφλεκτων αερίων που ενέχουν τον κίνδυνο έκρηξης. Παρουσιάζουμε στην προσοχή των συναδέλφων μας ένα απόσπασμα από το σχολικό βιβλίο Χημεία Καύσης των ιδρυτών της επιστήμης των διεργασιών καύσης - Μπόρις Γκενρίχοβιτς Τάιντεμαν και Ντμίτρι Μπορίσοβιτς Στσιμπόρσκι

Υδρόθειο και μεθάνιο.

Υδρόθειο(H 2 S) είναι ελαφρώς βαρύτερο από τον αέρα. Η πυκνότητά του είναι 1,192. Σε σύγκριση με άλλα αέρια, το υδρόθειο είναι λιγότερο επικίνδυνο, αφού η παρουσία του στον αέρα γίνεται εύκολα αντιληπτή λόγω της μυρωδιάς του (μυρίζει σαν σάπια αυγά) και δεν εκρήγνυται τόσο έντονα.

Το υδρόθειο σχηματίζεται κατά τη διάσπαση πολλών οργανικών ουσιών, ειδικά σε υπονόμους, βόθρους και απελευθερώνεται κατά την επεξεργασία μετάλλων θείου, κατά την αποθήκευση υπολειμμάτων σόδας και μάζας καθαρισμού αερίων. Βρίσκεται φυσικά σε ηφαιστειακά αέρια και μεταλλικές πηγές.

Οι Laffite και Bare (199), προσδιορίζοντας τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης ενός μείγματος υδρόθειου με αέρα, βρήκαν ότι η χαμηλότερη θερμοκρασία, δηλαδή 292°, παρατηρείται σε συγκέντρωση H 2 S στον αέρα περίπου 13-14%. . Σε αυτή τη θερμοκρασία, η φλόγα δεν εμφανίζεται αμέσως, αλλά με κάποια καθυστέρηση, και πριν εμφανιστεί η φλόγα, ολόκληρο το μείγμα αρχίζει να λάμπει. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η λάμψη εξαφανίζεται, καθώς το διάστημα μεταξύ της εμφάνισης της λάμψης του μείγματος και της ανάφλεξης μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Αυτή η εργασία παρουσιάζεται στην προσοχή σας από την ομάδα του ιστότοπου «Ταξινόμηση των χώρων ανάλογα με τον κίνδυνο έκρηξης και πυρκαγιάς»

///////////////////////////////////////////////////////

Μεθάνιο(CH 4) ελαφρύτερο από τον αέρα. η πυκνότητά του είναι 0,559. Μερικές φορές λανθασμένα ονομάζεται αέριο βάλτου ή αέριο ορυχείου. Είναι αλήθεια ότι αυτά τα αέρια αποτελούνται κυρίως από μεθάνιο, αλλά δεν είναι μια καθαρά χημική ένωση, αλλά ένα μείγμα από διάφορα αέρια. Ας δώσουμε την κατά προσέγγιση σύνθεση του φυσικού αερίου στην περιοχή του Μπακού και την περιοχή του Γκρόζνι, καθώς και τη σύνθεση του αερίου ορυχείων (Πίνακας 2).

πίνακας 2

Αέριο ορυχείου…………………
Σουρακάνι……………………..
Shubany - "Αιώνιες φλόγες" ...
Starogroznensky IV………

CH 4

Ο 2

αέρας

CO 2

C2H6

C 3 H 8

Υψηλότεροι υδατάνθρακες.

σε τοις εκατό

76,2

76,3

92,9

57,6

19,5

19,7

16,8

10,2

Το μεθάνιο με το οξυγόνο και τον αέρα σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα που αναφλέγονται σε θερμοκρασίες 650-750°, καθώς και από φλόγες, σπινθήρες και υπό την επίδραση διαφόρων καταλυτών. Κατά τις εκρήξεις στα ορυχεία, ο θεοπυρίτης (FeS 2), ο οποίος συνοδεύει συνεχώς τα απολιθωμένα κάρβουνα, παίζει μερικές φορές τον ρόλο του καταλύτη.

Το πιο ισχυρό εκρηκτικό μείγμα αποτελείται από έναν όγκο μεθανίου και δύο όγκους οξυγόνου, ή 9,6 όγκους αέρα. Η αντίδραση γίνεται σύμφωνα με την εξίσωση:

CH 4 +2O 2 =CO 2 +2H 2 O + 192 θερμ.

Το μεθάνιο σχηματίζει τα ακόλουθα εύφλεκτα μείγματα με τον αέρα (41):

Από 0 έως 4% μεθάνιο………………………………..χωρίς έκρηξη

» 4 » 6% » ……………………………… αδύναμη έκρηξη

» 6 » 9% » ……………………………... ισχυρή έκρηξη

» 9 » 10% » ………………………………… πολύ ισχυρή έκρηξη

» 10 » 13% » ……………………………... ισχυρή έκρηξη

» 13 » 16% » ……………………………… αδύναμη έκρηξη

Πάνω από 16% » ……………………………… εύφλεκτο μείγμα

Αυτή η εργασία παρουσιάζεται στην προσοχή σας από την ομάδα του ιστότοπου " Κατηγοριοποίηση χώρων με κίνδυνο έκρηξης και πυρκαγιάς»

///////////////////////////////////////////////////////

Οι εκρηκτικές ιδιότητες αυτών των μειγμάτων μειώνονται παρουσία διοξειδίου του άνθρακα. Αντίθετα αυξάνονται λόγω της παρουσίας σκόνης άνθρακα. Η θερμοκρασία ανάφλεξης είναι σχετικά υψηλή. Το μεθάνιο είναι δύσκολο να αναφλεγεί, επομένως οι λαμπτήρες ασφαλείας, σχεδιασμένοι σύμφωνα με την αρχή Davy, προστατεύουν καλά το μείγμα από έκρηξη.

Υπάρχουν περιπτώσεις αυτανάφλεξης του μεθανίου, που εξηγούνται από την παρουσία ιχνών υδροφωσφιδίου, που προκύπτουν από την αποσύνθεση οργανικών ουσιών. Με το χλώριο, το μεθάνιο παράγει ένα μείγμα που εκρήγνυται όταν εκτίθεται στο φως.

Το μεθάνιο σχηματίζεται σε ανθρακωρυχεία, σε αποθήκες άνθρακα, σε ανθρακωρυχεία των πλοίων από την αργή αποσύνθεση του άνθρακα, σε λιμνάζοντα νερά, κανάλια, βόθρους, βάλτους, λίμνες, λόγω της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης. Σε υδάτινα σώματα, σχηματίζει φυσαλίδες κάτω από τον πάγο, οι οποίες μερικές φορές αναφλέγονται αυθόρμητα όταν ο πάγος σπάει. Αποτελεί το κύριο μέρος των φυσικών καύσιμων αερίων. Υπήρξαν περιπτώσεις εκρήξεων σε κελάρια και υπόγεια μεθανίου που απελευθερώθηκε από το έδαφος.

Διάγνωση δηλητηρίασης από υδρόθειο και μεθάνιο.

Ν.Π. Varshavets, S.N. Abramova, A.G. Καρτσένοφ
Πόλη του Κρασνοντάρ

Τον Ιανουάριο του 1997, κατά τη διάρκεια εργασιών επισκευής στο σταθμό αποχέτευσης, κατά παράβαση των υφιστάμενων κανονισμών, τα λύματα κοπράνων απορρίφθηκαν από τον αγωγό στο δωμάτιο του στροβίλου.
Τα πτώματα πέντε εργαζομένων βρέθηκαν σε κοπράνων, το ύψος των οποίων στο κάτω μέρος του μηχανοστασίου δεν ξεπερνούσε τα 0,7 μ. Δύο ακόμη εργάτες βρέθηκαν αναίσθητοι σε σκάλα του ίδιου δωματίου. Κατά την εξαγωγή του τελευταίου, δύο διασώστες που χρησιμοποίησαν μάσκες αερίου φιλτραρίσματος ένιωσαν αδιαθεσία, αδυναμία, ζαλάδα, έλλειψη αέρα και μειωμένη συνείδηση. Τα φαινόμενα αυτά εντάθηκαν και τόσο οι διασώστες, όσο και τα θύματα που αναρρώθηκαν, μεταφέρθηκαν στο νοσοκομείο, όπου πραγματοποιήθηκε θεραπεία με υπερβαρικό οξυγόνο σε θάλαμο πίεσης.
Τα πτώματα των 5 νεκρών ανασύρθηκαν από άλλους διασώστες, οι οποίοι χρησιμοποιούσαν ήδη μονωτικές μάσκες αερίων. Αρνητικό αποτέλεσμα έδωσαν οι δοκιμές του αέρα στην αίθουσα εργασίας όπου βρέθηκαν τα θύματα για παρουσία αερίων, μεταξύ των οποίων και μεθανίου, με υγειονομικό και επιδημιολογικό έλεγχο.
Η εξέταση των πτωμάτων την επόμενη μέρα αποκάλυψε την παρουσία ενός καλύμματος από επίμονο αφρό με λεπτές φυσαλίδες στα ανοίγματα της μύτης και του στόματος, κηλίδες Rasskazov-Lukomsky κάτω από τον σπλαχνικό υπεζωκότα, πνευμονικό οίδημα και οξεία κυκλοφορική διαταραχή. Τα παραπάνω έδωσαν λόγους να πιστεύεται ότι ο θάνατος όλων των θυμάτων οφείλεται σε πνιγμό.
Ελήφθη υλικό για εγκληματολογική χημική έρευνα: μέρος του εγκεφάλου, πνεύμονας, στομάχι με περιεχόμενο, νεφρός, δείγμα νερού από το δωμάτιο. Δεν βρέθηκαν πτερύγια πλαγκτού διατόμων ούτε στα απόβλητα των κοπράνων ούτε στα εσωτερικά όργανα των νεκρών. Προηγουμένως, κατά τη διάρκεια άλλων ιατροδικαστικών εξετάσεων που σχετίζονται με πνιγμό σε πηγές υδρόθειου, δεν εντοπίσαμε επίσης πλαγκτόν διατόμων. Αυτό δίνει λόγους να πιστεύουμε ότι το πλαγκτόν δεν ζει σε νερό που περιέχει υδρόθειο.
Λαμβάνοντας υπόψη τα διαθέσιμα δεδομένα για τα επιζώντα θύματα που έλαβαν αποτελεσματική ιατρική περίθαλψη, πληροφορίες ότι κατά την προσπάθεια εξαγωγής των θυμάτων, οι άνθρωποι ένιωσαν έλλειψη αέρα, αδυναμία και μειωμένη συνείδηση, προτάθηκε ότι υπήρξε δηλητηρίαση με μείγμα αγνώστων αερίων , πιθανώς ένα μείγμα μεθανίου και υδρόθειου, που θα μπορούσε να προκαλέσει αβοήθητους ανθρώπους να μπουν στα λύματα.
Το νερό που ελήφθη από το δωμάτιο του στροβίλου όπου βρέθηκαν τα πτώματα υποβλήθηκε σε χημικό έλεγχο. Το νερό μύριζε υδρόθειο, η παρουσία του οποίου επιβεβαιώθηκε από χημικές αντιδράσεις. Κατά τη διάρκεια μιας ιατροδικαστικής χημικής εξέτασης του πνεύμονα και του τοιχώματος του στομάχου από όλα τα πτώματα, ανιχνεύθηκε υδρόθειο. Η χημική ανίχνευση του υδρόθειου στα εσωτερικά όργανα ενός πτώματος, που προκάλεσε δηλητηρίαση, είναι δύσκολο να εκτιμηθεί λόγω του σχηματισμού του κατά την αποσύνθεση των πρωτεϊνών. Σε φρέσκες περιπτώσεις (απουσία αμμωνίας), η παρουσία μεγάλης ποσότητας υδρόθειου είναι χαρακτηριστικό σημάδι που υποδηλώνει την πιθανότητα δηλητηρίασης με αυτό.
Στην περίπτωσή μας, η αμμωνία απουσίαζε στα εσωτερικά όργανα και παρουσιάστηκε μια σπάνια ευκαιρία για τον προσδιορισμό του υδρόθειου στο στομάχι και τον πνεύμονα με τη μέθοδο M.D. Shvaikova (1975). Ως αποτέλεσμα της ζύμωσης, σχηματίζονται διάφορα αέρια, το κύριο από τα οποία είναι το μεθάνιο. Η διαλυτότητα του μεθανίου στο νερό είναι 3,3 ml σε 100 ml νερού. Η παρουσία οργανικής αιωρούμενης ύλης αυξάνει τη συγκέντρωση του διαλυμένου μεθανίου.
Τα λύματα και τα εσωτερικά όργανα εξετάστηκαν για περιεκτικότητα σε μεθάνιο χρησιμοποιώντας δύο μεθόδους: αέριο-υγρό και προσρόφηση αερίου. Στην πρώτη περίπτωση, η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε χρωματογράφο Tsvet-4 με ανιχνευτή ιονισμού φλόγας. Επιλέχθηκαν οι ακόλουθες συνθήκες: στήλη 200 χ 0,3 cm, γεμάτη με 25% φθαλικό δινονύλιο σε χρωμόνιο N-AW. Θερμοκρασία στήλης 75°C, θερμοκρασία εγχυτήρα 130°C. Κατανάλωση αερίου φορέα - άζωτο 40 ml/min, υδρογόνο 30 ml/min, αέρας 300 ml/min. Στη δεύτερη περίπτωση, η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε χρωματογράφο Tsvet-100 με DIP υπό τις ακόλουθες συνθήκες: στήλη 100x0,3 cm, συσκευασία - Separon BD. Θερμοκρασία στήλης 50°C, θερμοκρασία εγχυτήρα 90°C. Κατανάλωση αερίου μεταφοράς - άζωτο 30 ml/min, αέρας 300 ml/min. Το όριο μέτρησης της συσκευής BMI-0,5 είναι 2x10A. Η εγγραφή πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τον ολοκληρωτή ITs-26. Μέθοδος έρευνας: 5 ml δοκιμαστικού νερού, καθώς και 5 γρ. θρυμματισμένα εσωτερικά όργανα τοποθετήθηκαν σε φιαλίδια πενικιλίνης, σφραγίστηκαν ερμητικά και θερμάνθηκαν σε λουτρό ζέοντος νερού για 10 λεπτά. Ελήφθησαν 2 ml δειγμάτων ατμού από τις φιάλες και εισήχθησαν στους εγχυτήρες των χρωματογράφων. Για τον έλεγχο χρησιμοποιήθηκε οικιακό αέριο που περιέχει 94% μεθάνιο. Τα χρωματογραφήματα έδειξαν κορυφές σε όλα τα αντικείμενα (νερό, πνεύμονες, στομάχι) που συνέπιπταν σε χρόνο κατακράτησης με την κορυφή του μεθανίου. Ο χρόνος κατακράτησης του μεθανίου στην πρώτη περίπτωση είναι 31 δευτερόλεπτα, στη δεύτερη - 22 δευτερόλεπτα. Έτσι, ανιχνεύτηκε μεθάνιο στο νερό της αποχέτευσης, καθώς και στον πνεύμονα και το στομάχι κάθε πτώματος που υποβλήθηκε για χημικό έλεγχο.
Τα ευρήματά μας αποτέλεσαν τη βάση για τη διερεύνηση του ατυχήματος και στη συνέχεια επιβεβαιώθηκαν από τα υλικά της προκαταρκτικής έρευνας.

Τα φυσικά αέρια αντιπροσωπεύονται κυρίως από μεθάνιο - CH 4 (έως 90 - 95%). Αυτό είναι το απλούστερο αέριο στον χημικό τύπο, εύφλεκτο, άχρωμο, ελαφρύτερο από τον αέρα. Το φυσικό αέριο περιλαμβάνει επίσης αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και τα ομόλογά τους. Τα εύφλεκτα αέρια είναι απαραίτητος σύντροφος των ελαίων, σχηματίζοντας πώματα αερίου ή διαλύονται σε λάδια.

Επιπλέον, το μεθάνιο βρίσκεται και στα ανθρακωρυχεία, όπου λόγω της εκρηκτικότητάς του αποτελεί σοβαρή απειλή για τους ανθρακωρύχους. Το μεθάνιο είναι επίσης γνωστό με τη μορφή εκπομπών από βάλτους - αέριο βάλτου.

Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε μεθάνιο και άλλα (βαριά) αέρια υδρογονανθράκων της σειράς μεθανίου, τα αέρια χωρίζονται σε ξηρά (φτωχά) και λιπαρά (πλούσια).

ΠΡΟΣ ΤΗΝ τα αέρια είναι στεγνάκυρίως σύνθεση μεθανίου (έως 95 - 96%), στην οποία η περιεκτικότητα σε άλλα ομόλογα (αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και πεντάνιο) είναι ασήμαντη (κλάσματα ποσοστού). Είναι πιο τυπικά για κοιτάσματα αμιγώς αερίου, όπου δεν υπάρχουν πηγές εμπλουτισμού με βαριά συστατικά που συνθέτουν το πετρέλαιο.
Λιπαρά αέρια– πρόκειται για αέρια με υψηλή περιεκτικότητα σε «βαριές» ενώσεις αερίων. Εκτός από μεθάνιο, περιέχουν δεκάδες τοις εκατό αιθάνιο, προπάνιο και ενώσεις υψηλότερου μοριακού βάρους μέχρι εξάνιο. Τα λιπαρά μείγματα είναι πιο χαρακτηριστικά για τα συναφή αέρια που συνοδεύουν τα κοιτάσματα πετρελαίου.

Τα εύφλεκτα αέρια είναι κοινά και φυσικοί δορυφόροι του πετρελαίου σε όλα σχεδόν τα γνωστά του κοιτάσματα, δηλ. Το πετρέλαιο και το αέριο είναι αδιαχώριστα λόγω της σχετικής χημικής τους σύστασης (υδρογονάνθρακας), της κοινής προέλευσης, των συνθηκών μετανάστευσης και συσσώρευσης σε φυσικές παγίδες διαφόρων τύπων.

Η εξαίρεση είναι το λεγόμενο «νεκρό» λάδι. Πρόκειται για λάδια κοντά στην επιφάνεια, πλήρως απαερωμένα λόγω εξάτμισης (πτητικότητας) όχι μόνο αερίων, αλλά και ελαφρών κλασμάτων του ίδιου του λαδιού.

Ένα τέτοιο λάδι είναι γνωστό στη Ρωσία στο Ukhta. Αυτό είναι ένα βαρύ, παχύρρευστο, οξειδωμένο, σχεδόν μη ρέον έλαιο, το οποίο εξάγεται με μια μη συμβατική μέθοδο εξόρυξης.

Τα κοιτάσματα καθαρού αερίου, όπου δεν υπάρχει πετρέλαιο και το αέριο βρίσκεται κάτω από τα ύδατα σχηματισμού, είναι ευρέως διαδεδομένα στον κόσμο. Στη Ρωσία, έχουν ανακαλυφθεί υπερ-γιγάντια κοιτάσματα φυσικού αερίου στη Δυτική Σιβηρία: το Urengoyskoye με αποθέματα 5 τρισ. m 3, Yamburgskoye - 4,4 τρισ. m 3, Zapolyarnoye - 2,5 τρισ. m 3, Medvezhye - 1,5 τρισ. m 3.

Ωστόσο, τα κοιτάσματα πετρελαίου και φυσικού αερίου και αερίου-πετρελαίου είναι τα πιο διαδεδομένα. Μαζί με το πετρέλαιο, το αέριο βρίσκεται είτε σε καπάκια αερίου, δηλ. πάνω από λάδι, ή σε διαλυμένη κατάσταση σε λάδι. Τότε ονομάζεται διαλυμένο αέριο. Στον πυρήνα του, το λάδι με αέριο διαλυμένο σε αυτό είναι παρόμοιο με τα ανθρακούχα ποτά. Σε υψηλές πιέσεις δεξαμενής, σημαντικοί όγκοι αερίου διαλύονται στο λάδι και όταν η πίεση πέσει στην ατμοσφαιρική πίεση κατά την παραγωγή, το λάδι απαερώνεται, δηλ. αέριο απελευθερώνεται γρήγορα από το μείγμα αερίου-ελαίου. Ένα τέτοιο αέριο ονομάζεται συσχετισμένο αέριο.

Φυσικοί δορυφόροι υδρογονανθράκων είναι διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, άζωτο και αδρανή αέρια (ήλιο, αργό, κρυπτό, ξένο) που υπάρχουν σε αυτό ως ακαθαρσίες.

Διοξείδιο του άνθρακα και υδρόθειο

Το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρόθειο στο μείγμα αερίων εμφανίζονται κυρίως λόγω της οξείδωσης των υδρογονανθράκων σε συνθήκες κοντά στην επιφάνεια με τη βοήθεια οξυγόνου και με τη συμμετοχή αερόβιων βακτηρίων.

Σε μεγάλα βάθη, όταν οι υδρογονάνθρακες έρχονται σε επαφή με τα φυσικά νερά σχηματισμού θειικών, σχηματίζονται τόσο διοξείδιο του άνθρακα όσο και υδρόθειο.

Από την πλευρά του, το υδρόθειο εισέρχεται εύκολα σε οξειδωτικές αντιδράσεις, ειδικά υπό την επίδραση βακτηρίων του θείου, και στη συνέχεια απελευθερώνεται καθαρό θείο.

Έτσι, το υδρόθειο, το θείο και το διοξείδιο του άνθρακα συνοδεύουν συνεχώς τα αέρια υδρογονανθράκων.

Αζωτο

Το άζωτο – N – είναι μια κοινή ακαθαρσία στα αέρια υδρογονανθράκων. Η προέλευση του αζώτου στα ιζηματογενή στρώματα οφείλεται σε βιογενείς διεργασίες.

Το άζωτο είναι ένα αδρανές αέριο που δύσκολα αντιδρά στη φύση. Είναι ελάχιστα διαλυτό σε λάδι και νερό, επομένως συσσωρεύεται είτε σε ελεύθερη κατάσταση είτε με τη μορφή ακαθαρσιών. Η περιεκτικότητα σε άζωτο στα φυσικά αέρια είναι συχνά μικρή, αλλά μερικές φορές συσσωρεύεται στην καθαρή του μορφή. Για παράδειγμα, στο πεδίο Ivanovskoye στην περιοχή του Όρενμπουργκ, ανακαλύφθηκε ένα κοίτασμα αερίου αζώτου στα ιζήματα της Άνω Πέρμιας.

ευγενή αέρια

Αδρανή αέρια - ήλιο, αργό και άλλα, όπως το άζωτο, δεν αντιδρούν και βρίσκονται σε αέρια υδρογονανθράκων, συνήθως σε μικρές ποσότητες.

Οι τιμές υποβάθρου της περιεκτικότητας σε ήλιο είναι 0,01 - 0,15%, αλλά ανευρίσκονται έως 0,2 - 10%. Ένα παράδειγμα βιομηχανικής περιεκτικότητας σε ήλιο σε φυσικό αέριο υδρογονάνθρακα είναι το κοίτασμα του Όρενμπουργκ. Για την εξόρυξή του, κατασκευάστηκε ένα εργοστάσιο ηλίου δίπλα στο εργοστάσιο επεξεργασίας αερίου.