Взрывоопасные газы химия егэ список

Взрывоопасные
вещества

Водород

Водород
при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — так называемый гремучий
газ. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода
и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближённо 2:5, так как в воздухе
кислорода содержится примерно 21 %. Также водород пожароопасен. Жидкий
водород при попадании на кожу может вызвать сильное обморожение.

Метан

Накапливаясь
в закрытом помещении, метан становится взрывоопасен при концентрации в
воздухе от 4,4 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %

Пропан

Пропан
с воздухом образует взрывоопасную смесь Пределы взрываемости пропана от 2,3
до 9,5% по объему

Ацетилен

Чистый
ацетилен способен взрываться при быстром нагревании. Наиболее взрывоопасны
смеси с воздухом содержащие от 7 до 13% ацетилена. При наличии в смеси с
воздухом ацетилена от 2,2 до 81% по объему смесь взрывается при атмосферном
давлении.

Также
при атмосферном давлении взрывоопасна смесь кислорода с ацетиленом от 2,8 до
93% по объему. Наиболее взрывоопасна смесь ацетилена с кислородом, содержащая
30% ацетилена. Поэтому сильный местный нагрев, пламя и даже искра может
вызвать взрыв смеси ацетилена с кислородом или воздухом.

Бензол

Бесцветная
жидкость с характерным запахом. Ее пары тяжелее воздуха и образуют с ним
взрывоопасные смеси.

Калия
перманганат

Калия
перманганат при взаимодействии с пылью, серой, органическими маслами,
эфирами, спиртом, глицерином, органическими кислотами и другими органическими
веществами — взрывоопасен

Нитроглицерин

В
чистом виде он очень неустойчив и опасен. В связи с возможной опасностью
взрыва, нитроглицерин не хранят, а сразу перерабатывают в бездымный порох или
взрывчатые вещества

Нитрат
серебра

Негорючий,
но способствует возгоранию других веществ. В огне выделяет раздражающие или
токсичные пары (или газы). Вещество является сильным окислителем и бурно
реагирует с горючими материалами и восстановителями. Реагирует несовместимыми
веществами типа ацетилена, щелочей, галогенидов и многих других соединений
приводя к опасности возникновения пожара и взрыва. Агрессивно в отношении
некоторых видов пластиков, резины и полимерных покрытий.

Угольная
пыль

Основными
факторами, влияющими на взрывчатость угольной пыли, являются ее дисперсность
и концентрация, выход летучих веществ, зольность и содержание влаги, а также
вид источника воспламенения и состав воздуха.

Аммиак

Сухая
смесь аммиака с воздухом (4:3) способна взрываться.

Сероводород

Пары
образуют с воздухом взрывоопасные смеси.

Легковоспламеняющиеся
вещества

Жидкости,
способные к самовоспламенению

Контактирующее
вещество

Спирты
и эфиры

Пероксид
натрия, оксид хрома(VI)

Глицерин

Перманганат
калия

Хлорэтил

Этиленгликоль

Пероксид
натрия, перманганат калия, оксид хрома(VI)

Скипидар

Азотная
кислота, смесь азотной и серной кислот, хлор

Ацетон

Пероксид
натрия, оксид хрома(VI)

Уксусная
кислота (холодная)

Пероксид
натрия, оксид хрома(VI), оксид марганца(VII)

Сероуглерод

Хлор

Сера

Фосфор

Алюминий
(порошок)

Щелочные металлы

Уголь

Угольная пыль

Токсические
вещества

Метан

Метан
относится к токсическим веществам, действующим на центральную нервную
систему.

Ацетилен

Вызывает
сонливость, а вредные примеси, находящиеся в нем, при продолжительном
вдыхании отравляют организм и вызывают тошноту, головокружение, а иногда
сильное общее отравление.

Бензол

Бесцветная
жидкость с характерным запахом. Ее пары тяжелее воздуха и образуют с ним
взрывоопасные смеси.

При
вдыхании ощущается слабость, головная боль, голо­вокружение, появляются
сонливость, тошнота, рвота, мышечные подергивания, зуд и покраснение кожи.
Пострадавший может потерять сознание.

Ксилол

Вызывает
острые и хронические поражения кроветворных органов, дистрофические изменения
в печени и почках, при контактах с кожей — дерматиты.

Толуол

Является
сильно токсичным ядом, влияющим на функцию кроветворения организма, также,
как и его предшественник, бензол. Нарушение кроветворения проявляется в
цианозе, гипоксии.  Пары толуола могут проникать через неповрежденную кожу и
органы дыхания, вызывать поражение нервной системы (заторможенность,
нарушения в работе вестибулярного аппарата), в том числе необратимое

Нитроглицерин

Токсичность
нитроглицерина объясняется тем, что он легко и быстро всасывается через кожу
и слизистые оболочки (в особенности этому способствует слизистая ротовой
полости, дыхательных путей и лёгких) в кровь. Токсичной дозой для человека
считается 25—50 мг. Доза в 50—75 мг вызывает сильное отравление: происходит
понижение АД, появляется сильная головная боль, головокружение, покраснение
лица, сильное жжение в горле и под «ложечкой», возможна одышка, обморок,
нередко наблюдается тошнота, рвота, колики, светобоязнь, недолговременные и
проходящие расстройства зрения, параличи (особенно глазных мышц), шум в ушах,
биение артерий, замедление пульса, синюшность, похолодание конечностей

Этиленглицоль

Яд!
Дозы, которые могут привести в организме к необратимым изменениям и вызвать
смертельное отравление этиленгликолем, могут варьироваться от 100 до 700 мл.
По данным ряда исследований для человека летальной дозой является 50-200 мл.
При поражении этиленгликолем смертность очень высока и составляет примерно 60
% всех случаев отравления.

Метанол

Метанол
— опаснейший яд, приём внутрь порядка 10 мл метанола может приводить к
тяжёлому отравлению (одно из последствий — слепота), попадание в организм
более 80-150 миллилитров метанола (1-2 миллилитра чистого метанола на
килограмм тела[17]) обычно смертельно. Токсический эффект метанола
развивается на протяжении нескольких часов, и эффективные антидоты способны
уменьшить наносимый вред. Опасен для жизни не только чистый метанол, но и
жидкости, содержащие этот яд даже в сравнительно небольшом количестве.

Этанол

Является
депрессантом — психоактивным веществом, угнетающим центральную нервную
систему человека

Формальдегид

Токсичен,
оказывает отрицательное влияние на генетику, органы дыхания, зрения и кожный
покров. Оказывает сильное воздействие на нервную систему. Формальдегид
занесен в список канцерогенных веществ.

 Вещество
может оказывать действие на печень и почки, приводя к функциональным
нарушениям

Фенол

Пары
его ядовиты. При попадании на кожу фенол вызывает болезненные ожоги. При
острых отравлениях — нарушение дыхательных функций, ЦНС. При хронических
отравления — нарушение функций печени и почек

Хлорпроизводные
метана

Запах
и раздражающее действие слабы. Сильно действуют на нервную систему. Вызывают
как острые, так и хронические отравления.

Нитрат
серебра

Вещество
разлагается при разогреве с образованием токсичных паров, в том числе оксидов
азота.

Бром

Бром
и его пары токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около
0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек,
головокружение, носовые кровотечения, а при более высоких концентрациях —
спазмы дыхательных путей, удушье

Хлор

Хлор
раздражает дыхательные пути и вызывает отек легких. При высоких концентрациях
смерть наступает от 1-2 вздохов, при несколько меньших концентрациях –
дыхание останавливается через 5-25 мин

Йод

Кристаллический
йод – довольно агрессивный элемент. Даже при кратковременном контакте с кожей
он вызывает ожоги. При
вдыхании пары йода также ядовиты и вызывают раздражение и ожоги дыхательных
путей. При обширных скоплениях на коже элемент может всасываться в кровь. В больших концентрациях
йод оказывает разрушительное воздействие на белковые структуры клеток тела.
Развивается химический ожог слизистых оболочек, боль, отеки. Возможно,
развитие аллергических реакций и анафилактического шока. В случае отёка
гортани, бронхов и лёгких возникает удушье. Йод хорошо всасывается из
пищеварительного тракта в кровь, после чего наступает общее отравление с
признаками поражения центральной нервной системы, печени, сердечно-сосудистой
системы и почек.

Аммиак

В
высоких концентрациях возбуждает центральную нервную систему и вызывает
судороги. Чаще смерть поступает через несколько часов или суток после
отравления от отека гортани и легких. При попадании на кожу может вызвать
ожоги различной степени.

Сероводород

Раздражает
слизистые оболочки, вызывает головную боль, тошноту, рвоту, боли в груди,
ощущение удушья, жжения в глазах, появляется металлический привкус во рту, слезотечение

Сернистый
газ

Сернистый
ангидрид раздражает дыхательные пути, вызывает омертвение роговицы глаз.
Раздражение сопровождается сухим кашлем, жжением и болью в горле и груди,
слезотечением, а при более сильном воздействии- рвотой, одышкой, потерей
сознания. Смерть может наступить от удушья и при внезапной остановке
кровообращения в легких.

Угарный
газ

Яд. 
Поражающая концентрация – 1,2 мг/л при экспозиции 3 часа, смертельная – 2
мг/л при экспозиции 1 час и 5 мг/л – при экспозиции 5 минут.

Ртуть

Пары
ртути, как и большинство ее химических соединений, обладает очень высокой
токсичность. Активно адсорбируется штукатурной, деревом, ржавчиной,
текстильными материалами, некоторыми марками линолеума, стеклом, металлом и
др. материалами. Процесс адсорбции обратим, поэтому предметы и стены в
помещении становятся дополнительным источником заражения парами ртути

Перманганат
калия

Сильнейший
окислитель. При передозировке: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в
животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отёчная,
тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк гортани, развитие
механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог. Смертельная
доза для детей — около 3 г, для взрослых — 0,3—0,5 г/кг.

Синильная
кислота

Прозрачная,
очень летучая жидкость. Пары ее обычно бесцветны, обладают своеобразным
дурманя­щим запахом. Хорошо смешивается с водой. Вызывает паралич дыхания.
При отравлении ощущаются запах и вкус горького миндаля, а также металлический
привкус во рту. Затем возни­кает чувство жжения в горле, небо и язык теряют
чувствитель­ность. Все это сопровождается шумом в голове, слюнотече­нием,
тошнотой, рвотой. Усиливается удушье.

Цианиды
(соли синильной кислоты)

Все
(неорганические) цианиды очень ядовиты

Фосген

Бесцветный
газ, который при температуре ниже 8°С конденсируется (в бесцветную жидкость).
Его запах напо­минает запах прелых фруктов или сена. Он тяжелее воздуха, мало
растворим в воде.           Первые признаки отравления появляются не сразу
(спустя 4-8 час), возникают незначительные позывы к кашлю, першение и жжение
в носоглотке, затем начинается сильный кашель, одышка, лицо и губы синеют

Свинец
и его соли

Свинец
и его соединения токсичны. Особенно ядовиты водорастворимые, например, ацетат
свинца и летучие, например, тетраэтилсвинец соединения.

При
остром отравлении наступают боли в животе, в суставах, судороги, обмороки.
Свинец может накапливаться в костях, вызывая их постепенное разрушение,
концентрируется в печени и почках.

Особенно
опасно воздействие свинца на детей: при длительном воздействии он вызывает
умственную отсталость и хронические заболевания мозга.

Соли
хрома VI)

Токсичен.
Начальные формы заболевания проявляются ощущением сухости и болью в носу,
першением в горле, затруднением дыхания, кашлем и т.д. При длительном
контакте развиваются признаки хронического отравления: головная боль,
слабость, диспепсия, потеря в весе и др. Нарушаются функции желудка, печени и
поджелудочной железы. Возможны бронхит, астма, диффузный пневмосклероз. При
воздействии на кожу могут развиваться дерматиты, экземы.

Соединения
хрома обладают КАНЦЕРОГЕННЫМ действием.

По определению ГОСТ Р 60050-426-2011 об электрическом взрывозащищенном оборудовании – горючими газами, парами называются те летучие вещества, которые при смешивании с воздухом в определенных соотношениях способны образовывать взрывоопасные газовые среды.

В Федеральном законе РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями на на момент публикации) дано несколько иное, но более расширенное толкование горючих газов, относящее их двум группам пожароопасных веществ:

• Воспламеняющимся, к которым относятся газы, что при нормальном атмосферном давлении имеют температуру кипения, равную или ниже 20 °C, а смешиваясь с воздухом, способны воспламеняться.
• Горючим, способным к самостоятельному возгоранию, а также загорающимся от внешнего источника пламени, и поддерживающим процесс горения после его устранения из зоны контакта с ними.

Приводя все к общему определению, можно сказать, что горючие газы – это те, природные или полученные в процессе технологических процессов, в том числе методами органического синтеза, летучие вещества, что способны при нормальных условиях среды, смешиваясь с воздухом, взрываться и/или гореть.

Кроме пожарной опасности, особое отношение к горючим газам формируют такие характеристики, как токсичность и высокая летучесть. Что позволяет им при разгерметизации технологического оборудования, трубопроводных систем и резервуаров хранения, быстро заполнять объемы помещений зданий, сооружений; зоны воздушного пространства на территориях производственных, складских объектов, создавая непригодную для дыхания среду, способную взорваться от малейшей искры.

Виды газов

Способность таких газов длительно поддерживать самостоятельный процесс горения позволила использовать их в качестве бытового и промышленного топлива – от квартирной колонки автономного отопления до котлов и турбин тепловых электростанций.

Другие свойства горючих газов и их смесей сделали возможным применение в качестве агентов для холодильного оборудования, в качестве исходного сырья для синтеза большинства видов пластмасс, пластиков, жидких видов топлива, растворителей и других товарных продуктов химической промышленности.

В список используемых горючих природных и получаемых по технологиям промышленного синтеза, газов входят:

• Природный газ, который состоит в различных пропорциях (в зависимости от места добычи) из смеси метана, пропана с бутанами, гексана, этана, диоксида углерода, азота.

Природный газ – это продукт биохимического разложения органических материалов в толще земли. Большинство месторождений располагаются на глубинах меньше 1,5 км. Главный компонент – метан с примесями пропана, бутана.

• Газовый конденсат, попутный углеводородный газ с нефтегазовых месторождений, предприятий химико-технологической переработки нефти, отличающийся непостоянным составом, в котором преобладает наличие этана, пропана; а также присутствуют легкие, тяжелые нефтяные углеводородные соединения, включая керосиновые, бензиновые фракции.
• Коксовый газ, состоящий из смеси метана, водорода, окиси углерода.
• Аммиак.
• Водород.
• Сероводород.
• Оксид углерода.
• Метан, часто называемый болотным газом.
• Пропан.
• Бутан.
• Изобутан.
• Бытовая газовая смесь на основе пропана, бутана
• Ацетилен, используемый при производстве работ по газовой резке металлических конструкций, металлолома.
• Этилен, необходимый для производства полиэтилена.
• Пропилен.
• Оксид этилена.
• Бутадиен.
• Гексан.
• Пентан.

Безопасное использование таких газов характерно трубопроводным поступлением в зону горения, что реализовано в варочном и отопительном оборудовании, газовых резаках, а также при плановом горении газовых фонтанов при разведке, на промышленных площадках месторождений.

Пожарная опасность

Пожарная опасность газовых смесей определяется концентрацией горючих газов, паров или пылей в смеси.

Зависимость давления взрыва Р_взр от концентрации горючего вещества φ_гв в смеси схематически изображена на рисунке.

Давление при взрыве является одним из параметров, характеризующим пожарную опасность веществ и материалов. Так давление взрыва учитывают при пожарной профилактике в строительстве при расчете площади легкосбрасываемых конструкций, или при профилактике в технологии производств при категорировании промышленных объектов.

Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения. На нижнем концентрационном пределе воспламенения (НКПВ) в смеси небольшое количество горючего и избыток воздуха. По мере повышения концентрации горючего в смеси появляется недостаток воздуха, что приводит к потере способности воспламенения.

Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) — наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения.

Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) — одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.

• ГЖ — горючая жидкость, т.е. жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки в 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле);
• ЛВЖ — легковоспламеняющаяся жидкость, т.е. жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника загорания и имеющая температуру вспышки не выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С в открытом тигле;
• Т — горючий газ, т.е. газ, способный образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах не выше 55 °С;
• ВВ — взрывоопасное вещество, т.е. вещество, способное к взрыву или детонации без участия кислорода воздуха;
• t _всп — температура вспышки в закрытом тигле, °С;
• t _{самовоспл} — температура самовоспламенения в закрытом тигле °С;
• М — молекулярная масса.

В числителе дана минимальная температура самовоспламенения, а в знаменателе стандартная температура самовоспламенения.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) все газо-, паро- и пылевоздушные смеси с НКПВ до 65 г/м³ считаются взрывоопасными.

Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ_нб и φ_вб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам:

• φ_нб < 0,9(φ_н – 0,21), %;
• φ_вб ≥ 1,1(φ_в + 0,42), %;

где φ_н, φ_в — НКПРП и ВКПРП, %.

Расположение областей возможных концентраций горючего отображено на рисунке.

Концентрационные пределы распространения пламя могут сильно изменяться при изменении внешних условий. Изменения КПРП объясняются с точки зрения баланса тепловыделения и теплоотдачи в системе. Все факторы, изменение которых приведет к увеличению тепловыделения, будут расширять КПРП (снижать нижний КПРП и повышать верхний КПРП). Факторы, увеличивающие теплоотдачу, будут суживать КПРП (увеличивать нижний КПРП и уменьшать верхний КПРП). Наибольшее влияние на КПРП оказывают:

• концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе);
• концентрация инертных газов (флегматизаторов);
• температура и давление смеси;
• мощность источника зажигания.

Практическое значение КПРП

КПРП применяют в следующих случаях:

1. Для сравнительной оценки пожарной опасности веществ. Например, концентрационные пределы

• бутана С₄Н₁₀ 1,8—9%;
• бутена С₄Н₈ 1,6—10%;
• винилацетилена С₄Н₄ 1,8—53,2%.

Наиболее пожароопасным из них является винилацетилен, поскольку в более широком диапазоне концентраций образует взрывоопасные смеси.

2. Для оценки пожарной опасности фактической концентрации парогазових систем. Например, для того чтобы определить степень пожарной опасности паровоздушной смеси бензола с концентрацией 4%, необходимо сравнить данную фактическую концентрацию с КПРП бензола. У бензола КПРП составляют 1,4—7,1%, следовательно фактическая концентрация является взрывоопасной.

3. Для определения взрывобезопасной концентрации паров и газов внутри технологического оборудования (ниже φ_нб и выше φ_вб).

4. Для расчета предельно допустимых концентраций газов при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности вентиляционных систем.

Для практического определения концентрации паров и газов в воздухе служат различные газоанализаторы и сигнализаторы предельнодопустимых концентраций периодического и постоянного действия.

Взрывопожарная опасность характеризуется образованием смесей горючих газов с воздухом в различных объемах – в помещениях, корпусах технологических установок, складских резервуаров, при разгерметизации трубопроводов, производственного оборудования; а также в незамкнутых воздушных пространствах вокруг них.

Процесс горения в таких условиях приобретает взрывной характер, сопровождающийся разрушениями несущих конструкций строительных объектов, технологического оборудования, трубопроводных систем; возникновением многочисленных очагов пожаров на территории объекта защиты.

Не меньшую опасность для людей, сохранности даже капитальных строений I, II степеней стойкости к огневому воздействию представляют не только вышеперечисленные газы, но и пары горючих, легко воспламеняемых жидкостей, которые при их обращении, хранении, технологической переработке внутри строительных объектов относят их помещения к категориям А, Б по опасности взрыва, пожара.

К категории А отнесены взрывопожароопасные производства связанные с применением веществ, взрыв и горение которых могут последовать в результате взаимодействия с водой, кислородом воздуха или друг с другом; жидкостей с температурой вспышки паров 28°С и ниже; горючих газов, нижний предел взрываемости (НКПВ) которых 10% и менее к объему воздуха.

К категории Б отнесены взрывопожароопасные производства, в которых обращаются горючие газы, нижний предел взрываемости которых более 10% к объему воздуха; жидкости с температурой вспышки паров от 28 до 61 °C включительно; жидкости, нагретые в условиях производству до температуры вспышки и выше, горючие ныли или волокна, нижний предел взрываемости которых 65 г/м³ и менее к объему воздуха.

Нормативные документы

Рассмотрим основные требования нормативных документов к горючим газам.

Учитывая высокую степень взрывопожарной опасности горючих газов, специалистами исследовательских центров и предприятий, занимающихся добычей, транспортировкой, переработкой и хранением таких веществ, их смесей, подготовлены и утверждены на федеральном уровне немало нормативных документов, направленных на обеспечение безопасности людей, оборудования, строительных объектов, среди которых:

• ТР ТС 012/2011, устанавливающий требования как к электрическому, так и технологическому оборудованию, предназначенному для эксплуатации во взрывоопасных средах.
• Правила безопасного проведения газоопасных, ремонтных, включая земляные и огневых видов работ, что выполняются на опасных промышленных производствах, утвержденные Федеральной службой по технадзору.

Согласно данным правилам, при необходимости выполнения газоопасных видов работ в помещениях, воздушных зонах с возможным выбросом взрывопожароопасных летучих веществ, смесей, нужно использовать:

• Переносные светильники, устройства связи, что соответствуют по заводскому взрывозащищенному исполнению взрывоопасным смесям в рабочих зонах.
• Искробезопасный ручной, механизированный, электрический инструмент, рабочую обувь.
• Устройства защиты дыхательных путей.
• При этом разъемные устройства подключения всего используемого передвижного, переносного взрывозащищенного электрического оборудования, инструмента следует размещать вне пространства взрывоопасных зон, где проводятся работы.

Много требований к горючим газам, способным создавать взрывопожароопасные среды; оборудованию, способному безопасно эксплуатироваться в условиях загазованности, изложены в нескольких национальных стандартах:

• ГОСТ 31610.0-2014, об общих требованиях к конструированию, испытаниям, маркированию всех видов электрического, технологического оборудования, что предназначено для эксплуатации во взрывоопасной среде в стандартных атмосферных условиях.

• ГОСТ Р МЭК 60079-20-1-2011, устанавливающий классификацию, характеристики, методики испытаний взрывопожароопасных газов, паров.
• ГОСТ 30852.9-2002, устанавливающий квалификацию взрывоопасных зон, где существуют возможности воспламенения смесей горючих газов с кислородом воздуха при стандартных условиях эксплуатации оборудования.
• ГОСТ 30319.1-2015, в котором изложены методики расчета свойств природного газа.

Требования к безопасности работ, производственным и складским объектам, связанным с обращением горючих газов, также приведены в «ППР в РФ» – основных правилах ПБ на территории России.

Правила хранения

Источники:

• Пожарная опасность веществ и материалов применяемые в химической промышленности под редакцией И.В. Рябова и М. Химня, 1970 г.
• ГОСТ Р МЭК 60050-426-2011.
• Федеральный закон РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Под природным газом понимают целую смесь газов, которые образуются в недрах земли впоследствии анаэробного разложения органических веществ. Он является одним из наиболее важных полезных ископаемых. Природный газ залегает в недрах планеты. Это могут быть отдельные скопления или газовая шапка на нефтяном месторождении, однако может быть представлен в виде газогидратов, в кристаллическом состоянии.

Опасные свойства

Природный газ знаком практически всем жителям развитых стран, и еще в школе дети изучают правила пользования газом в быту. А между тем взрывы природного газа — не редкость. Но и помимо этого, существует целый ряд угроз, исходящих от столь удобных приборов, работающих на природном газе.

Природный газ токсичен. Хотя этан и метан в чистом виде неядовиты, при насыщении ими воздуха человек будет испытывать удушье из-за недостатка кислорода. Особенно это опасно ночью, во время сна.

Предел взрываемости природного газа

При контакте с воздухом, а точнее с его составляющей — кислородом, природные газы способны образовать легковоспламеняемую детонирующую смесь, которая может вызвать взрыв большой силы даже от малейшего источника огня, например, искры от проводки или пламени спички, свечи. Если масса природного газа относительно невысока, то и температура воспламенения не будет высокой, а вот сила взрыва зависит от давления получившейся смеси: чем выше давление газовоздушного состава, тем с большей силой он взорвется.

Однако практически все люди хотя бы раз в жизни сталкивались с некоторой утечкой газа, обнаруживаемой по характерному запаху, и тем не менее никаких взрывов не происходило. Дело в том, что взорваться природный газ может только при достижении определенных пропорций с кислородом. Есть низший и высший предел взрываемости.

Как только достигнут низший предел взрываемости природного газа (для метана это 5%), то есть концентрации, достаточной для начала реакции горения, может произойти взрыв. Уменьшение концентрации устранит возможность возгорания. Превышение высшей отметки (15% для метана) так же не позволит начаться реакции горения, ввиду недостатка воздуха, а точнее — кислорода.

Предел взрываемости природного газа возрастает при повышении давления смеси, а также в случае, если смесь содержит инертные газы, например азот.

Давление природного газа в газопроводе может быть различным, от 0,05 кгс/см² до 12 кгс/см².

Разница между взрывом и горением

Хотя на первый взгляд кажется, что взрыв и горение — несколько разные вещи, на самом деле эти процессы однотипны. Единственное их различие — это интенсивность протекания реакции. Во время взрыва в помещении или любом другом замкнутом пространстве реакция протекает невероятно быстро. Детонационная волна распространяется со скоростью, в несколько раз превышающую скорость звука: от 900 до 3000 м/с.

Так как метан, используемый в бытовом газопроводе, — газ природный, объем кислорода, необходимый для воспламенения, также подчиняется общему правилу.

Максимальная сила взрыва достигается в случае, если присутствующего кислорода теоретически достаточно для полного сгорания. Также должны присутствовать и остальные условия: концентрация газа соответствует пределу воспламенения (выше низшего предела, но ниже высшего) и присутствует источник огня.

Струя газа без примеси кислорода, то есть превышающая высший предел воспламенения, поступая в воздух, будет гореть ровным пламенем, фронт горения распространяется со скоростью 0,2-2,4 м/с при нормальном атмосферном давлении.

Свойства газов

Детонационные свойства проявляются в углеводородах парафинного ряда от метана до гексана. Строение молекул и молекулярная масса определяют их октановое число: детонационные свойства падают с уменьшением молекулярной массы, а октановое число увеличивается.

В состав природного газа входит несколько углеводородов. Первый из них — метан (химическая формула CH₄). Физические свойства газа таковы: бесцветен, легче воздуха и не имеет запаха. Он достаточно горюч, но тем не менее довольно безопасен в хранении, в случае, если полностью соблюдена техника безопасности. Этан (C₂H₆) также не имеет цвета и запаха, но немного тяжелее воздуха. Он горюч, но не используется в качестве топлива.

Пропан (C₃H₈) — ядовитый газ без цвета и запаха, способен сжижаться при небольшом давлении. Это полезное свойство позволяет не только безопасно транспортировать пропан, но и выделять его из смеси с другими углеводородами.

Бутан (C₄H₁₀): физические свойства газа близки к пропану, однако его плотность выше, а по массе бутан вдвое тяжелее воздуха.

Знакомые всем

Углекислый газ (CO₂) тоже входит в состав природного. Физические свойства газа знают, пожалуй, все: не имеет запаха, но характерен кислым привкусом. Он входит в ряд газов с самой маленькой токсичностью и является единственным (за исключением гелия) негорючим газом в составе природного.

Гелий (He) — очень легкий газ, второй после водорода, бесцветен и не имеет запаха. Он очень инертен и в обычных условиях не способен реагировать с каким-либо веществом, не участвует и в процессе горения. Гелий безопасен, нетоксичен, при повышенном давлении, наряду с другими инертными газами, вводит человека в состояние наркоза.

Сероводород (H₂S) — газ без цвета с характерным запахом тухлых яиц. Тяжелый и очень ядовитый, может вызвать паралич обонятельного нерва даже при незначительной концентрации. К тому же предел взрываемости природного газа очень широк, от 4,5% до 45%.

Похожие газы

Есть еще два углеводорода, которые по применению близки к природному газу, но в его состав не входят. Этилен (C₂H₄) — близкий по свойствам к этану, обладающий приятным запахом и не имеющий цвета газ. От этана его отличает меньшая плотность и горючесть.

Ацетилен (C₂H₂) — бесцветный взрывоопасный газ. Он очень горюч, взрывается, если произошло сильное сжатие. Ввиду этого ацетилен опасно использовать в быту, в основном же используется при сварочных работах.

Применение углеводородов

Как горючее в бытовых газовых приборах используется метан.

Пропан и бутан служат топливом для автомобилей (например, гибридных), а в сжиженном виде пропаном заправляют зажигалки.

А вот этан редко используют как горючее, его основное назначение в промышленности — получение этилена, который производится на планете в огромных количествах, ведь именно он является сырьем для полиэтилена.

Ацетилен служит для нужд металлургии, с его помощью достигаются высокие температуры для сварки и резки металлов. Так как он крайне горюч, его невозможно использовать в качестве топлива, и при хранении газа обязательно строгое соблюдение условий.

Хотя сероводород и токсичен, в крайне малых количествах он применяется в медицине. Это так называемые сероводородные ванны, действие которых основано на антисептических свойствах сероводорода.

Основное полезное свойство гелия — его небольшая плотность. Этим инертным газом пользуются при полетах на аэростатах и дирижаблях, им заполняют летучие воздушные шарики, популярные среди детей. Воспламенение природного газа невозможно: гелий не горит, поэтому можно без боязни нагревать его над открытым огнем. Водород, соседствующий с гелием в таблице Менделеева, еще легче, однако легко воспламеняется. Гелий является единственным газом, не имеющим твердой фазы ни при каких условиях.

Правила пользования газом в быту

Каждый человек, пользующийся газовыми приборами, обязан проходить инструктаж по технике безопасности. Первое правило — следить за исправностью приборов, периодически проверять тягу и дымоход, если в приборе предусмотрено отведение продуктов сгорания. После выключения газового прибора нужно закрывать краны и перекрывать вентиль на баллоне, если имеется таковой. В случае, если внезапно прервалась подача газа, а также при выявлении неисправностей нужно немедленно звонить в газовую службу.

Если в квартире или другом помещении чувствуется запах газа, необходимо сразу же прекратить какое бы то ни было использование приборов, не включать электроприборы, открыть окно или форточку для проветривания, затем покинуть помещение и вызвать аварийную службу (телефон 04).

Правила пользования газом в быту важно соблюдать, ведь малейшая неисправность может привести к плачевным последствиям.

Природный газ как топливо имеет ряд неоспоримых достоинств, обеспечивающих широкое применение в энергетике, промышленности и в быту. Высокая степень автоматизации процессов горения, минимальное содержание вредных веществ в продуктах сгорания, высокий коэффициент полезного действия газоиспользующего оборудования — основные преимущества газового топлива. Вместе с тем в связи с наличием у природного газа опасных свойств его транспортировка и сжигание должны вестись с соблюдением необходимых мер безопасности. К основным недостаткам, присущим природному газу, относятся его удушающее действие и взрывопожароопасность.

Удушающее действие

Природный газ не ядовит, но и дышать им тоже нельзя. Удушающее действие выражается в том, что при заполнении замкнутого объема (помещение, колодец, топка котла и др.) природный газ вытесняет воздух, уменьшая содержание кислорода. Аналогичное действие оказывают другие нетоксичные газы, например, азот.

Воздух содержит около 21 % кислорода. Согласно ГОСТ 5542-2014 п. 5.3 «Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия» при концентрации природного газа, снижающей объемную долю кислорода во вдыхаемом воздухе до 16 %, возникает удушье. Именно возможное удушье требует обязательного использования при газоопасных работах в замкнутых объемах средств защиты органов дыхания — изолирующих противогазов.

Для того чтобы содержание кислорода уменьшилось до 16 %, содержание другого газа в воздухе должно составить не менее 20 %. Заполнить газифицированное помещение, например, кухню, таким количеством природного газа при небольшой утечке сложно. Поэтому случаи удушья в быту если и происходят, то при попытке суицида. Да и, скорее всего, раньше произойдет взрыв. В газораспределительных организациях удушье природным газом возможно при выполнении работ в газовых колодцах.

Взрывопожароопасность

В сравнении с удушающим действием гораздо большую опасность представляет то обстоятельство, что природный газ взрывопожароопасен в смеси с воздухом. Зажигание газовоздушных смесей и распространение в них пламени происходит в пределах, зависящих от многих факторов, — химических и физических. В воспламеняющейся смеси пламя распространяется неограниченно от источника зажигания, в том числе и после его удаления. Не всякий источник зажигания может поджечь смесь. Существует минимальная мощность, необходимая для воспламенения смеси. Также имеются определенные диапазоны состава газовоздушной смеси, когда происходит воспламенение.

Рис. 1. Опасная и взрывоопасная концентрации природного газа

Пределы воспламенения определяют границы, отделяющие смеси, в которых пламя может распространяться, от смесей, в которых пламя не распространяется. Нижний предел воспламенения — это наименьшая концентрация природного газа в воздухе, при которой происходит распространение пламени. Соответственно, верхний предел — максимальная концентрация газа, обеспечивающая распространение пламени.

На сегодняшний день ГОСТ 5542-2014 определяет пределы воспламенения природного газа при стандартных условиях (20 °С, 760 мм рт. ст.) от 4,4 до 17 % (рис. 1).

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — минимальное содержание горючего газа в смеси, при котором происходит самопроизвольное горение. Для природного газа он составляет 4,4 %. Опасная концентрация горючего газа — это объемная доля газа в воздухе, превышающая 20 % от НКПРП.

Минимальное количество газа в воздухе, при котором происходит процесс самопроизвольного горения, составляет 4,4 %. Максимальное содержание газа в воздухе, выше которого газовоздушная смесь самопроизвольно не горит, составляет 17 %. При повышении температуры газовоздушной смеси пределы воспламенения расширяются: нижний предел уменьшается, а верхний растет. При нагреве газовоздушной смеси выше температуры самовоспламенения горение идет при любых концентрациях до полного выгорания одного из компонентов смеси.

Условия взрыва

Взрыв газа — мгновенное сгорание газовоздушной смеси, сопровождающееся образованием сжатых газов и выделением тепла. Наибольшее внимание привлекают происшествия, происходящие в жилых домах. Такие взрывы часто приводят к жертвам, в отдельных случаях — многочисленным. События широко освещаются в средствах массовой информации и долго остаются в центре внимания.

Рис. 2. Разрушения при взрыве в Магнитогорске 31.12.2018

Источник:
https://tass.ru/proisshestviya/5969337?amp.

Наибольшее число жертв за постсоветский период случилось в результате взрыва, произошедшего в Магнитогорске 31 декабря 2018 г. В результате обрушился седьмой подъезд десятиэтажного жилого дома № 164 на проспекте Карла Маркса (рис. 2), погибли 39 человек, 35 квартир были разрушены полностью, еще 10 — частично. Обломки образовали завал высотой до третьего-четвертого этажей.

Рис. 3. Условия взрыва

Условия взрыва газовоздушной смеси (рис. 3):

• 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. Замкнутым объемом, в котором возможен взрыв, может быть помещение, топка котла, колодец и др. Источником воспламенения может послужить открытый огонь, искра либо нагретое тело с температурой выше температуры воспламенения. При взрыве внутри помещений происходит разрушение ограждающих строительных конструкций: окон, стен, дверей, перекрытий.

Возможность возгораний и взрывов является самой главной опасностью при газоопасных работах. Для их предупреждения избегают одновременного появления трех условий взрыва. Большинство работ выполняют на отключенных и отглушенных участках газопровода, то есть делают «без газа», тем самым исключая возможность взрывоопасной концентрации. Также для предупреждения взрывов при газоопасных работах стараются обеспечить вентиляцию замкнутых объемов, что уменьшает концентрацию газа в воздухе, и удаляют все источники воспламенения. Исключение составляют сварка и газовая резка. Здесь без огня никак не обойтись.

В то же время ряд работ проводится с выходом газа, что обусловлено
большой трудоемкостью отключения и последующего пуска газа потребителям. Например,
«под газом» можно делать врезку в газопровод, замену прокладок во фланцах,
набивку сальникового уплотнения на запорной арматуре. Конечно же, существуют
ограничения по давлению, применяется специальное оборудование. Работы в
загазованной среде выполняются, если имеется техническая возможность и
экономическая целесообразность. Их не разрешено делать в помещениях, место
производства — наружные газопроводы, находящиеся на улице.