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什么是可燃气体
[发布时间:2017-08-09 16:00:58 ][阅读次数:587 次]



       指能够与空气(或氧气)在一定的浓度范围内均匀混合形成预混气,遇到火源会发生爆炸的,燃烧过程中释放出大量能量的气体。
       分类介绍

         可燃气体很多,如氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)、乙炔(C2H2)、丙炔(C3H4)、丁炔(C4H6)、硫化氢(H2S)、磷化氢(PH3)等。

        基本概念

       一、分子原子与元素

1、分子:是物质保持其化学性质的最小微粒。

2、原子:是组成分子的更小微粒,它不保持原物质的性质。

3、元素:性质相同的一类原子称元素。

       二、压强

(一)气体压强

1、气体的压强:大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。

2、气体的压强跟温度有关,温度升高压强增大

3、气体的压强跟压缩程度有关,一定量的气体,体积减少,压强增大。

(二)压力的法定计量单位

1、兆帕(MPa); 千帕(kPa); 帕(Pa)

2、千克力/厘米2(kgf/cm2)

3、巴和毫巴符号为 bar 和 mbar

(三)常见压力单位换算

1兆帕(MPa)=10千克力/厘米2(kgf/cm2)= 10bar

三、温度

1、温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

2、目前国际上用得较多的温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)、热力学温标(K)

3、我国使用摄氏度,其结冰点是0°C,沸点为100°C。

4、华氏度结冰点是32°F,沸点为212°F。  

5、绝对零度:当达到这一温度时所有的原子和分子热运动都将停止。是温度的最低极限,相当于-273.15℃,

四、质量与体积

1、质量(m):物体含有物质的多少叫质量。质量不随物体形状、状态、空间位置和温度的改变而改变,质量的单位是吨、千克 kg

2、体积(V):是指物质或物体所占空间的大小;占据一特定容积的物质的量,体积的单位是m3, cm3(立方米,升)

3、密度:单位体积的质量叫做这种物质的密度,单位是ρ

ρ= m/ V

第二节物质的状态

一、物质状态的变化状态:

1、物质状态气态、液态和固态;

2、物质从一种状态变为另一种状态,叫做物态变化

3、熔化、凝固、气化、液化、升华、凝华。

(1)气化:将液态物质转化为有气体物质生成的过程

(2)液化:物质由气态转变为液态的过程或物质由固态转变为液态的过程

(3)凝固:物质由液态转变为固体的过程

(4)升华:固态物质不经过液态阶段直接变为气体

(5)熔化:是物质从固态变成液态的过程。

(6)凝华:物质从气态不经过液态而直接变成固态的现象

二、相平衡:当一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化时,称此系统处于相平衡。

1、从宏观上看,没有物质由一相向另一相的净迁移,

2、从微观上看,不同相间分子转移并未停止,只是两个方向的迁移速率相同而已。

三、临界状态

1、物质的气态和液态平衡共存时的一个边缘状态。

2、在此状态时,气液之间的分界面消失,处于临界状态的温度、压力和密度,分别称为临界温度、临界压力和临界密度。可用临界点表示。

3、临界温度:物质处于临界状态时的温度,物质以液态形式出现的最高温度。温度不超过某一数值,对气体进行加压,可以使气体液化,而在该温度以上,无论加多大压力都不能使气体液化,这个温度叫该气体的临界温度。

4、临界压力:在临界温度下,使气体液化所必须的最小压力叫临界压力。

5、通常把在临界温度以上的气态物质叫做气体,把在临界温度以下的气态物质叫做汽。

四、气体的基本定律

1、玻—马定律:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强P与体积V成反比.

玻意耳定律的公式 PV=常量 或者P1V1=P2V2

2、查理定律: 一定质量的气体在体积不变的情况下,其压强与热力学温度成正比。

3、吕萨克定律:压强不变时,一定质量气体的体积跟热力学温度成正比

4.理想气体 :

(1)严格遵玻—马定律、查理定律和盖,吕萨克定律的气体,称为理想气体。

(2),分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体,称为是理想气体,一般气体均可视为理想气体。

5、等温变化 :一定量的气体,在温度不变时其压强随体积的变化叫做等温变化.

第一节常用术语

1、压缩气体:永久气体、液化气体和溶解气体的统称

2、永久气体:是指临界温度小于-10℃的压缩气体.如:空气,氧,氮,氢,甲烷,一氧化碳等气体.

3、液化气体:介质在最高使用温度下的饱和蒸气压力不小于0.1MPa,且临界温度大于或等于-10℃的气体,是高压液化气体和低压液化气体的统称。

4、高压液化气体:临界温度大于或等于-10℃,且小于或等于70℃的为高压液化气体;

5、低压液化气体:临界温度大于70℃的为低压液化气体

6、瓶装气体:以压缩、液化、溶解等方式装瓶储运的气体

7、溶解气体:在压力下溶解于气瓶内溶剂中的气体。

8、可燃性气体:能够引燃且在常温常压下呈气体状态的物质。

9、毒性气体:泛指会引起人体正常功能损伤的气体。

第二节瓶、装气体的分类

1、永久气体的特点:

(1)、常温常压下为气体,高压下依然是气体。

(2)、常用气体充装压力为15Mpa(氧气)、20 Mpa(天然气).

2、液化气体的特点:

(1)、常温常压下为气体,常温高压下转变为液体。

(2)、常温常压下为气体,低温高压下转变为液体。

(3)、常用液化气体有液化石油气(2.1 Mpa),液化天然气(低温)

3、溶解气体的特点:

(1)、常温常压下为气体,以溶解形式存在于气瓶中。

(2)、只有乙炔气体一种。

第三节瓶装气体的危险特性

一、瓶装气体的特殊性

1、有一定的压力

2、内装有毒、有害、易燃、易爆气体。

二、燃烧性和爆炸性

(一)燃烧和爆炸的基本概念

1、燃烧和爆炸的共同点

(1)都是激烈氧化反应

(2)都是放热反应

2、燃烧和爆炸的不同点

(1)燃烧与爆炸的区别在于氧化速度的不同。

(2)决定氧化速度的因素是在点火前可燃物质与助燃剂的混合均匀程度。

(3)同一种物质,在一种条件下可以燃烧,在另一种条件下可以爆炸。

(4)燃烧和爆炸都是发光发热的剧烈的化学反应,但爆炸在瞬间完成并且伴有巨大的响声。

(5) 燃烧可分为完全燃烧和不完全燃烧,爆炸是瞬间完成的的化学反应。

3. 爆炸是在有限的空间里发生的。一般有大量的气态生成物产生,反应瞬间完成,温度骤升,气体体积急剧膨胀,爆炸瞬间放出大量的能量,会产生爆破及推动作用。

4、爆炸极限:可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预爆炸性合物,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限,或爆炸浓度极限。

可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度,分别称为爆炸下限和爆炸上限,在低于爆炸下限时不爆炸也不着火;在高于爆炸上限不会发生爆炸,

5、天然气和空气混合的爆炸下限和爆炸上限分别是5.3%、15%。

(二)可燃性气体

1、可燃性气体种类

自燃气体:在温度低于100 ℃下与空气接触能自发燃烧的气体。

可燃气体:爆炸下限大于10%且爆炸上下限小于20%的气体

易燃气体:爆炸下限小于10%且爆炸上下限差大于20%的气体

2、可燃性液化气体的燃烧爆炸危险性比易燃液体大的多。

3、燃烧三要素:物质燃烧需要同时具备可燃物、助燃物和着火源这三要素。

(1). 可燃物 :能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质

(2). 助燃物 :是能与可燃物发生氧化反应的物质。

(3). 着火源 :是指供给可燃物与助燃剂发生燃烧反应能量的来源。

4、要发生燃烧、爆炸三要素缺一不可。因此,如采取措施使三要素不同时存在,比如控制可燃物、隔绝空气、消除着火源,即可阻止燃烧发生。

5、爆炸危险度:(爆炸上限-爆炸下限)/爆炸下限

三、毒性与腐蚀气体

1、毒性气体:作用于人体,对人体有毒害的气体。

2、毒性气体分级

气体毒性级别 最高允许浓度

极度危害(Ⅰ) <0.1mg/m3

高度危害(Ⅱ) 0.1---1.0 mg/m3

中度危害(Ⅲ) 1.0---10mg/ m3

轻度危害(Ⅳ) ≥10mg/ m3

2、腐蚀气体:是指能和和金属发生缓慢化学相作用,使金属性能发生变化,导致金属受到损伤的气体。

第四节常用气体的主要物理化学性质、用途、制取方法及危害与防护

一、永久气体

(一)氧气

1、物理性质(O2)

1).色、味、态:通常情况下没有颜色、没有气味的气体

2). 密度:比空气密度略大1.423kg/ m3

3).溶解性:不易溶于水

4).三态转化:临界温度:-118℃、沸点-183℃、熔点-218℃。

2、化学性质

1)、在氧气中燃烧比在空气中剧烈并放出热量

2)、和可燃气体混合后爆炸极限扩大。

(二)天然气(CH4)

1、天然气的物理性质

1)天然气是无色、无味的气体。当天然气中混有硫化氢气时,就会出现强烈的刺鼻臭味。

2)密度 天然气密度是指单位体积气体的重量,以kg/ m3表示。在地面标准状态下,天然气混合物的密度一般为0.7~0.75kg/ m3,密度随压力增高而增大,随温度增高而变小。

3)天然气的相对密度是指相同温度、压力条件下,天然气密度与空气密度的比值。天然气混合物一般在0.56~1.0之间。

4) 三态转化:临界温度:-82℃、沸点-161℃、熔点-182℃固体 .

5)干气: C5以上重烃含量低于13.5cm3/m3

6)湿气: C5以上重烃含量高于13.5cm3/m3

2、天然气的化学性质

1)、天然气是一种多组分的混合气体,主要成分是烷烃,其中甲烷占>98%,高的可达99%以上,

2)、若天然气在空气中浓度为5%~15%的范围内,遇明火即可发生爆炸,这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。

3、天然气的用途

1)、用于城市燃气事业,特别是居民生活用燃料。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强,大部分城市对天然气的需求明显增加。

2)、压缩天然气汽车,以天然气代替汽车用油,具有价格低、污染少、安全等优点。

3、车用天然气质量要求;

4、天然气加臭:如果发生泄漏能及时发现,防止着火、爆炸、人员中毒等事故发生。

二、溶解气体(乙炔气)

(一)、物理性质

1、乙炔是一种无色、无臭的可燃气体它是由电石(CaC2)与水作用而制得。

2、分子式“C2H2,相对分子质量:26.04。

3、乙炔在标准状态下的密度为1.17167kg/m3。

4、临界温度:35.2℃、熔点-83.8℃:。沸点:-81.8℃。

5、溶于丙酮、氯仿、苯

(二)、化学性质

1、乙炔与空气温合能形成爆炸性混合物,爆炸下限:2.1%(体积分数),爆炸上限:80.0%(体积分数)。

2、乙炔与氧气温合能形成爆炸性混合物,爆炸下限:2.8%(体积分数),爆炸上限:93%(体积分数)。


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