Опасные свойства природного газа реферат

Обновлено: 25.06.2024

РЕФЕРАТ
по дисциплине "Основы нефтегазового дела"
на тему: Опасные свойства нефти и природных газов.Выполнил: студент гр. БГШ-15-01 С.Ю. Мурзин

Проверил:
старший преподаватель кафедры РГКМ С.Б. Харина

Уфа, 2016
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТОКСИЧНОСТЬ НЕФТИ И ПРИРОДНОГО ГАЗА
1.1 Токсичность нефти 4
1.2 Токсичность природного газа 4
2 ПОЖАРО - И ВЗРЫВООПАСНОСТЬ НЕФТИ И ПРИРОДНОГО ГАЗА
2.1 Взрываемость природного газа 7
2.2 Пожароопасностьнефти и нефтепродуктов 8
3 СПОСОБНОСТЬ ВЫЗЫВАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ
3.1 Электровозбудимость 9
4 ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ НА ПОЧВУ, МОРЯ И ОКЕАНЫ
4.1 Влияние нефтяных отходов на почву 10
4.2 Влияние нефтепродуктов на моря и океаны 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 12
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 13

Нефтепродукты и природный газ обладают опаснымисвойствами. Основные из них - пожаро - и взрывоопасность, токсичность, способность вызывать электрические разряды. Необходимо помнить, что нефтепродукты и природный газ воспламеняются не только от открытого огня, но и от искры, возникающей от удара о металл. Воспламенение происходит от соприкосновения огня с парами нефтепродуктов, а самовоспламенение - когда температура паров нефтепродуктов достигает предельнойвеличины, при которой нефтепродукт загорается без внешнего источника огня.
Несмотря на свои опасные свойства, углеводородные соединения широко применяются в промышленности в больших масштабах, и нужно всячески поощрять контроль за состоянием техники безопасности.[1]

3
1. ТОКСИЧНОСТЬ НЕФТИ И ПРИРОДНОГО ГАЗА.

Токсичность – способность вещества вызывать нарушенияфизиологических функций организма, в результате чего возникают симптомы интоксикации (заболевания), а при тяжелых поражениях – его гибель. Степень токсичности вещества характеризуется величиной токсичности, количеством вещества (отнесенным, как правило, к единицемассы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше Токсичность.

1.1 Токсичность нефти.
При добыче,хранении и транспортировке нефти в землю попадает огромное количество нефтепродуктов, которые распространяются на значительные расстояния, загрязняя почву и грунтовые воды. Сегодня только на территории России накоплены сотни миллионов тонн нефтешлаков, миллионы кубометров замазученной воды и трудно поддающиеся подсчету объемы загрязненного нефтью и нефтепродуктами грунта. Если не бороться с такимкрупномасштабным загрязнением почвы, подземных вод и морей, рано или поздно оно спровоцирует экологическую катастрофу. Нефть является экологически опасным веществом, которое при попадании в окружающую среду (в почву, в водоемы) нарушает, угнетает и заставляет протекать иначе все жизненные процессы. Степень воздействия зависит от ее количественного и качественного состава. Нефть представляет собой естественнуюсмесь, около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть (80-90%) - жидкие углеводороды с числом атомов углерода в молекуле от 1 до 40 (C1-C40) и гетероатомные органические соединения (смолы), преимущественно сернистые, азотистые и кислородные, содержание которых в нефти не более 4-5%.
Токсичность нефти объясняется присутствием летучих ароматических углеводородов (толуол, ксилол,бензол), нафталина и ряда других фракций нефти. Такие составляющие нефти как бензол и толуол являются высокотоксичными веществами, однако они легко испаряются. Более тяжелые элементы нефти, такие как многоядерные ароматические углеводороды, наносят куда больший вред, они не так токсичны, но воздействуют на окружающую среду в продолжение более долгого.

Природные газы могут взрываться лишь при определенных пределах концентрации газа в газовоздушной смеси: от некоторого минимума (низший предел взрываемости) до некоторого максимума (высший предел взрываемости).

Низший предел взрываемости газа соответствует такому содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором дальнейшее уменьшение его делает смесь невзрываемой. Низший п редел характеризуется количеством газа, достаточным для нормального протекания реакции горения.
Высший предел взрываемости соответствует такому содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором дальнейшее его увеличение делает смесь невзрываемой. Высший предел характеризуется содержанием воздуха (кислорода), недостаточным для нормального протекания реакции горения.

С повышением давления смеси значительно возрастают пределы ее взрываемости. При содержании инертных газов (азот и др.) пределы воспламеняемости смесей также возрастают.

Горение и взрыв — однотипные химические процессы, но резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция в замкнутом пространстве (без доступа воздуха к очагу воспламенения взрывоопасной газовоздушной смеси) происходит очень быстро.

Скорость распространения детонационной волны горения при взрыве (900 - 3000 м/с) в несколько раз превышает скорость звука в воздухе при комнатной температуре.

Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания.

При концентрации газа в воздухе в пределах воспламенения и при наличии источника воспламенения произойдет взрыв; если же газа в воздухе меньше нижнего предела или больше верхнего предела воспламенения, то смесь не способна взорваться. Струя газовой смеси с концентрацией газа выше верхнего предела воспламенения, поступая в объем воздуха и смешиваясь с ним, сгорает спокойным пламенем. Скорость распространения фронта волны горения при атмосферном давлении составляет около 0.3 – 2.4 м/с. Нижнее значение скоростей — для природных газов, верхнее — для водорода.

Детонационные свойства углеводородов парафинного ряда. Детонационные свойства проявляются от метана до гексана, октановое число которых зависит как от молекулярной массы, так и то строения самих молекул. Чем меньше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его детонационные свойства, тем выше его октановое число.

При транспортировании и сжигании природного газа необходимо учитывать его опасные свойства: удушающее действие, взрывопожароопасность, а также образование угарного газа при неполном сгорании.

Удушающее действие выражается в том, что при заполнении замкнутого объема (помещение, колодец и др.), природный газ вытесняет воздух, уменьшая содержание в нем кислорода. Воздух содержит 21% кислорода, снижение его содержания до 16% и ниже является смертельно опасным.

Природный газ взрывопожароопасен в смеси с воздухом. Пределы воспламенения природного газа при стандартных условиях (20 °С, 760 мм.рт.ст.) составляют от 5% до 15%. Минимальное количество газа в воздухе, при котором происходит процесс самопроизвольного горения, составляет 5%. Максимальное содержание газа в воздухе, выше которого газовоздушная смесь не горит, составляет 15%. При повышении температуры газовоздушной смеси пределы воспламенения расширяются: нижний предел уменьшается, а верхний растет. При нагреве газовоздушной смеси выше температуры воспламенения горение идет при любых концентрациях до полного выгорания одного из компонентов смеси.

Взрыв газа – мгновенное сгорание газовоздушной смеси, сопровождающееся образованием сжатых газов и выделением тепла.

Условиями взрыва являются:

– замкнутый объем;
– наличие взрывоопасной концентрации;
– наличие источника воспламенения.

Взрыв происходит в замкнутых объемах, в которых природный газ содержится во взрывоопасной концентрации, при наличии источника воспламенения. Давление на ограждающие конструкции, возникающее при взрыве природного газа, может достигать 0,85 МПа. При взрыве внутри помещений такое воздействие вызывает разрушение строительных конструкций. Замкнутым объемом, в котором возможен взрыв, может быть помещение, подвал, топка котла, колодец и др. Источником воспламенения может послужить открытый огонь, искра либо нагретое тело с температурой выше температуры воспламенения природного газа.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) – минимальное содержание горючего газа в смеси, при котором происходит самопроизвольное горение. Для природного газа НКПР составляет 5%. Опасная концентрация горючего газа — это объемная доля газа в воздухе, превышающая 20% от НКПР Дня природного газа опасная концентрация составляет 1%.

При неполном сгорании газа образуется оксид углерода СО (угарный газ), который оказывает отравляющее действие. Угарный газ имеет плотность 1,25 кг/м³, которая очень близка к плотности воздуха (1,29 кг/м³), поэтому он легко распространяется в воздухе. Угарный газ не имеет цвета и запаха, горюч, его пределы воспламенения составляют от 12,5% до 74,2%. Оксид углерода в 200-300 раз быстрее соединяться с гемоглобином крови, чем кислород, и образует с ним устойчивое соединение – карбоксигемоглобин. В результате кровь теряет способность переносить кислород к тканям организма. После отсоединения окида углерода от гемоглобина (диссоциации) он выводится через легкие. Диссоциация оксида углерода из крови происходит в течение 10-12 часов, что приводит к накоплению карбоксигемоглобина в крови.

Действие угарного газа на человека зависит от концентрации и продолжительности воздействия. Концентрация в воздухе в 0,01% в течение нескольких часов не оказывает заметного воздействия. При концентрации в 0,1% в течение 30 минут появляются признаки отравления – учащенное сердцебиение, стук в висках, головная боль, тошнота, человека клонит в сон. Воздействие концентрации в 0,5% в течение 30 минут приводит к смертельному отравлению.

Природный газ в сравнении с другими видами топлива имеет целый ряд преимуществ: низкая стоимость добычи и транспортировки, высокая степень автоматизации процессов сгорания, высокий коэффициент полезного действия газоиспользующего оборудования, минимальное содержание вредных веществ в продуктах сгорания. Вместе с тем в связи с наличием у природного газа опасных свойств его транспортирование и использование в качестве топлива должны вестись с соблюдением необходимых мер безопасности.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему ОСНОВНЫЕ И ОПАСНЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ГАЗА. Презентация на заданную тему содержит 26 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Природный газ - это смесь газов, образовавшихся в недрах земли при разложении органических веществ. Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или в воде. При стандартных условиях природный газ находится в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов. Природный газ - это смесь газов, образовавшихся в недрах земли при разложении органических веществ. Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или в воде. При стандартных условиях природный газ находится в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Природный газ высокоэффективный энергоноситель и ценное химическое сырье. Природный газ высокоэффективный энергоноситель и ценное химическое сырье. Преимущества: низкая стоимость добычи (производительность выше); высокая температура в процессе горения (более 2000 0 С); применение газового топлива, (отопления) меньшее загрязнение воздушного бассейна; Применение ГТ обеспечивается автоматизация процесса горения, высокие КПД;

В зависимости от состава пластовой продукции месторождения ПГ делятся: В зависимости от состава пластовой продукции месторождения ПГ делятся: газовые, (месторождения, продукция которых не нуждается в дополнительной обработке перед подачей в МГ. Подготовка в извлечении мех. примесей и влаги. Сухие газы с содержанием Метана 94%-98% ) газоконденсатные, (должна быть обработка для извлечения пентана и высших углеводородов. Это влияет на схему обработки месторождения и на технико-экономические показатели. Метана 70%-90%)

газонефтяные, (попутные, имеют газовую шапку и нефтяную оторочку промышленного значения. Метана 30%-50%. 1т нефти – 200 – 400м3 газа при нормальных физических условиях) газонефтяные, (попутные, имеют газовую шапку и нефтяную оторочку промышленного значения. Метана 30%-50%. 1т нефти – 200 – 400м3 газа при нормальных физических условиях) газогидратные, (в продуктивных пластах газ в твердом гидратном состоянии. Образуется при определенных давлениях в участках земной коры с пониженной температуры) газоконденсатонефтяные,(содержащие газоконденсатную смесь и подстилающую её нефтяную оторочку) Р в пласте зависит от глубины его залегания. Через каждые 10 м. глубины Р в пласте повышается на 0,1 Мпа.

К основным показателям природных газов относятся: К основным показателям природных газов относятся: состав, теплота сгорания, плотность, температура воспламенения и горения, границы взрываемости.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ – ЭТО СМЕСЬ ГАЗОВ. Основным компонентом природного газа является метан, в процентном отношении, от 80% до 98%. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ – ЭТО СМЕСЬ ГАЗОВ. Основным компонентом природного газа является метан, в процентном отношении, от 80% до 98%. В СОСТАВ ПРИРОДНОГО ГАЗА ВХОДЯТ тяжелые углеводороды этан , пропан, бутан, пентан, а также другие неуглеводородные вещества: водород (Н2), сероводород (Н 2S),диоксид углерода (СО2),азот(N2) водяные пары, механические примеси.

В зависимости от преобладания легких или тяжелых В зависимости от преобладания легких или тяжелых компонентов газа, делится (газовые, нефтяные месторождения): Группа сухих (содержание тяжелых углеводородов отсутствует или мало) Группа жирных (содержание тяжелых углеводородов столько, что можно получить сжиженные газы или конденсат). Содержанием тяжелых углеводородов (от пропана и выше) менее 50 г/м3 принято считать сухими, а газы с большим содержанием тяжелых углеводородов - жирными.

Газовое топливо и которые горят - метан, этан, пропан, бутан, пентан. Балласт, не горит - азот, сероводород, двуокись углерода, гелий, водяные пары.

В зависимости от месторождения. состав газа в % по объему метан от 70-90 % этан до 9 % пропан до 4 % бутан до 2 % пентан до 5 % балласт: сероводород до 7 % азот до 5 % диоксид углерода до 2%

Метан (СН4 ) Метан (СН4 ) Газ без цвета и запаха, почти в два раза легче воздуха(при утечках не собирается в низинах, а подымается вверх), не токсичен, мало растворим в воде. По санитарным нормам относится к IV классу опасности. При большой концентрации в воздухе 20% и выше вызывает удушье. При давлении 1 кгс\см2 и температуре -1620 С газ сжижается. При температуре 6500 С происходит самовозгорание. ПДК согласно (ГН) равна 7000мг/м3.

Опасное свойство газов – Опасное свойство газов – способность образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Концентрация горючих или взрывоопасных веществ в воздухе, при которой может произойти воспламенение или взрыв смеси от соприкосновения источником воспламенения в объемных процентах. Характеризуется – концентрационными пределами воспламенения в воздухе.

Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) – минимальная концентрация горючих или взрывоопасных веществ в воздухе, при которой может произойти воспламенение или взрыв смеси от соприкосновения с источником воспламенения, в объемных процентах. НКПВ невозможность воспламенения смеси из-за малого количества горючего вещества и избыток воздуха (кислорода).

Верхний концентрационный предел воспламенения (ВКПВ) Верхний концентрационный предел воспламенения (ВКПВ) – максимальная концентрация горючих или взрывоопасных веществ в воздухе, при которой может произойти воспламенение или взрыв смеси от соприкосновения с источником воспламенения, в объемных процентах. ВКПВ характеризуется избытком горючего и малое количество воздуха.

Взрыв – процесс чрезвычайно быстрого, под влиянием внешнего источника воспламенения, химического превращения вещества, сопровождающего выделением газов, большого количества тепла, температуры, в результате газы совершают работу. Взрыв – процесс чрезвычайно быстрого, под влиянием внешнего источника воспламенения, химического превращения вещества, сопровождающего выделением газов, большого количества тепла, температуры, в результате газы совершают работу. Горение – быстро протекающая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла и света. (соединение горючих компонентов с кислородом).

Природный газ – полезное ископаемое, представляющее собой смесь газообразных углеводородов природного происхождения, состоящую главным образом из метана и примесей других алканов. Иногда в составе также присутствует некоторое количество углекислого газа, азота, сероводорода и гелия.

Вследствие своего состава природный газ представляет собой чрезвычайно ценное сырье, из которого выделяют отдельные компоненты или более простые смеси.

Месторождения природного газа

В природе газ может находиться в следующих формах:

Доказано, что большое количество углеводородов находится в мантии Земли, но в настоящее время, ввиду технической недоступности, они не представляют практического интереса.

Помимо залежей газа в недрах планеты, необходимо упомянуть, что углеводороды встречаются и в космосе. В частности, метан является третьим по распространенности газом во Вселенной после водорода и гелия. В форме метанового льда он входит в структуру планет и других космических тел. Однако такие образования не относят к залежам природного газа и при настоящем уровне развития технологий не могут быть извлечены.

Химический состав природного газа

Основным компонентом природного газа является метан (CH₄) – его содержание варьируется в диапазоне 70 - 98%. Кроме него в состав могут входить более тяжелые насыщенные углеводороды – гомологи метана:

Помимо углеводородной составляющей, природный газ может содержать неорганические газообразные соединения:

водород
сероводород
углекислый газ
азот
инертные газы (преимущественно гелий)

Физические свойства природного газа

Смесь с воздухом в диапазоне концентраций от 4,4 до 17% взрывоопасна. Поэтому важно контролировать содержание газа в окружающей атмосфере, а также вовремя принимать соответствующие меры в случае его утечки.

Природный газ бесцветен и не имеет запаха, за исключением случаев повышенного содержания в его составе сероводорода. В связи с этим, для облегчения обнаружения утечек газа, к нему в небольших концентрациях добавляют специальные одоранты – вещества с резким неприятным запахом. В качестве одорантов преимущественно используются серосодержащие соединения, например, тиолы (меркаптаны). Стандартная концентрация таких добавок составляет 16 г на 1000 м 3 . Однако человек способен уловить присутствие одного из самых распространенных одорантов – этилмеркаптана, даже при его концентрации в воздухе 2*10 -6 % по объему.

Физические свойства природного газа зависят от его компонентного состава, однако в большинстве случаев основные параметры укладываются в диапазоны, приведенные в таблице ниже.

©PetroDigest.ru
Плотность	0,65. 0,85 кг/м³ (сухой газообразный); 400. 500 кг/м³ (сжиженный)
Температура самовоспламенения	Около 650 °C
Удельная теплота сгорания:	28. 46 МДж/м³ (6,7. 11,0 Мкал/м³ или 8. 12 кВт·ч/м³)

Добыча природного газа

Методы добычи газообразных углеводородов схожи с добычей нефти – газ извлекают из недр с помощью скважин. Для того, чтобы пластовое давление залежи падало постепенно, скважины размещают равномерно по всей территории месторождения. Такой метод также препятствует возникновению перетоков газа между областями месторождения и преждевременному обводнению залежи.

Более подробнов статье: Добыча природного газа.

Согласно отчету BP в 2017 год мировая добыча природного газа составила 3680 млрд м 3 . Лидером по добыче стала США - 734,5 млрд м 3 , или 20% от общего мирового показателя. Россия заняла вторую строчку с 635,6 млрд м 3 .

Происхождение

Существует две теории происхождения природного газа: минеральная и биогенная.

По минеральной теории, углеводороды образуются в результате химической реакции глубоко в недрах нашей планеты из неорганических соединений под действием высоких давлений и температур. Далее вследствие внутренней динамики Земли, углеводороды поднимается в зону наименьшего давления, образуя залежи полезных ископаемых, в том числе газа.

Согласно биогенной теории, природный газ образовался в недрах Земли в результате анаэробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения под действием высоких температур и давлений.

Несмотря на продолжающиеся споры относительно происхождения углеводородов, в научном сообществе выигрывает биогенная теория.

Транспортировка

Подготовка газа к транспортировке

Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.

Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.

В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).

Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.

Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.

Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.

Газопровод

Основным видом транспортировки природного газа является его прокачка по трубопроводу.

Стандартный диаметр трубы магистрального газопровода составляет 1,42 м. Газ в трубопроводе прокачивается под давлением 75 атм. По мере продвижения по трубе, газ, за счет преодоления сил трения, постепенно теряет энергию, которая рассеивается в виде тепла. В связи с этим, через определенные промежутки на газопроводе сооружаются специальные компрессорные станции подкачки. На них газ дожимается до необходимого давления и охлаждается.

Для доставки непосредственно до потребителя от магистрального газопровода отводят трубы меньшего диаметра — газораспределительные сети.

Транспортировка СПГ

Что делать с труднодоступными районами, находящимися вдали от основных магистральных газопроводов? В такие районы газ транспортируется в сжиженном состоянии (сжиженный природный газ, СПГ) в специальных криогенных емкостях по морю, и по суше.

По морю сжиженный газ перевозится на газовозах (СПГ-танкерах), судах оборудованных изотермическими емкостями.

СПГ перевозят также и сухопутным транспортом, как железнодорожным, так и автомобильными. Для этого используются специальных цистерны с двойными стенками, способными поддерживать необходимую температуру определенное время.

Применение природного газа

Главным образом природный газ используется для обеспечения отопления, производства электроэнергии, и для бытовых нужд населения. Например, в России около 50% поставок приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Кроме этого, он находит применение в качестве топлива для транспортных средств, сырья при производстве пластмасс и других органических веществ.

Более подробно: Что делают из природного газа?

Экология

Природный газ является самым чистым среди углеводородных ископаемых топлив. В идеале, при его сгорании образуется только вода и углекислый газ, в то время как сгорание нефтепродуктов сопровождается образованием копоти и золы.

Конечно, сами по себе выбросы большого количества углекислого газа в атмосферу не безопасны. По мнению некоторых ученых, они могут привести к возникновению парникового эффекта, и как следствие, – к существенному потеплению климата. Однако стоит отметить, что и в этом отношении природный газ выигрывает - эмиссия CO₂ при его сжигании существенно ниже, чем у нефтяного топлива.

Читайте также: