Geolib.net. Азот газ инертный
ПРИМЕНЕНИЕ
Азот – это газ, слаборастворимый в воде, без вкуса, запаха и цвета. Не смотря на то, что название элемента означает «безжизненный», он необходим для жизнедеятельности. Использование азота в свободном виде широко распространено во многих отраслях промышленности. Производство связанного азота стало быстро развиваться после Первой мировой войны и в наше время достигло очень больших масштабов. Рассмотрим подробнее использование азота по отраслям.
Газ, нефть, химия
- Использование в газообразном виде для освоения скважин. Этот метод снижения в скважинах уровня жидкости является наиболее перспективным. Для него характерны надежность и простота регулирования и контроля процесса в большом диапазоне давлений и расходов. Газообразный азот помогает быстро опорожнять глубокие скважины, резко и быстро или плавно и медленно снижать давление в скважине; может обеспечить дренирование пласта с подпиткой сжатым газом, чтобы создать фонтанирование.
- Создание инертной среды при погрузочно-разгрузочных работах в емкостях. Азот также применяется в целях пожаротушения, испытания и продувки трубопроводов (особенно актуальна эта проблема на Крайнем Севере, где сосредоточена добыча газа и нефти, вследствие невозможности использования во время морозов пенообразующих средств и воды).
- Использование в чистом виде для синтеза аммиака и при производстве азотных удобрений, для переработки попутных газов и конверсии метана.
- Использование для уменьшения серных отложений на нефтеперерабатывающих заводах, для высокоэффективной переработки высокооктановых компонентов, для повышения производительности предприятий по крекингу нефти.
Металлургия
- Азот применяется во время отжига, при нейтральной закалке, при спекании порошковым металлом, цианировании, пайке твердым припоем, для защиты цветных и черных металлов.
- Азот нужен для работы загрузочного устройства доменной печи, сероводородных компрессоров, машины огневой зачистки металла цеха блюминга, коксохимического производства.
Горнодобывающая промышленность
- При пожаротушении в угледобывающих шахтах также используется азот.
Пищевая промышленность
- Азот необходим для хранения, перевалки и упаковки продуктов питания с целью увеличения сроков хранения и сохранности их вкусовых качеств.
- Использование азота важно для предотвращения размножения бактерий путем заполнения упаковки смесью диоксида углерода и азота.
- Азот применяют для защиты продуктов от вредных насекомых, для которых инертная атмосфера может быть губительной.
Фармацевтика
- Азот используют при упаковке, транспортировке и вытеснении кислорода из резервуаров с продуктом.
Медицина
- Использование азота распространено в лабораторных исследованиях, для проведения больничных анализов.
Целлюлозно-бумажная промышленность
- Азот используется для обработки картона и бумаги, а также деревянных предметов катодным лучом или ультрафиолетом, с целью полимеризации лаковых покрытий. Это позволяет снизить затраты на фотоинициаторы, уменьшить выброс летучих соединений, повысить качество обработки.
Пожаротушение
- Обладая инертными свойствами, азот позволяет вытеснить кислород и предотвратить реакцию окисления. Горение – это реакция быстрого окисления, которая происходит за счет присутствия кислорода и источника воспламенения (электрическая дуга, искра, химическая реакция с большим выделением тепла) в атмосфере. Азот позволяет не допустить такую ситуацию. При концентрации в среде азота 90 %, горения не возникает. Мобильные азотные станции и стационарные установки по производству азота от 5 до 5000 нм³/ч с чистотой от 90% до 99.99%, эффективно предотвращают возгорание, либо тушат его очаг.
azotnaya.ru
Химический состав природного и попутного газа
Природные газы представлены в основном метаном – СН4 (до 90 – 95 %). Это самый простой по химической формуле газ, горючий, бесцветный, легче воздуха. В состав природного газа входит также этан, пропан, бутан и их гомологи. Горючие газы являются обязательным спутником нефтей, образуя газовые шапки или растворяясь в нефтях.
Метан
Кроме того, метан встречается также в угольных шахтах, где из-за своей взрывоопасности представляет серьезную угрозу для шахтеров. Известен метан также в виде выделений на болотах – болотный газ.
В зависимости от содержания метана и других (тяжелых) углеводородных газов метанового ряда газы делятся на сухие (бедные) и жирные (богатые).
- К сухим относятся газы в основном метанового состава (до 95 – 96 %), в которых содержание других гомологов (этана, пропана, бутана и пентана) незначительно (доли процента). Они более характерны для чисто газовых залежей, где отсутствуют источники обогащения их тяжелыми компонентами, входящими в состав нефти.
- Жирные газы – это газы с высоким содержанием «тяжелых» газовых соединений. Помимо метана, в них содержатся десятки процентов этана, пропана и более высокомолекулярных соединений вплоть до гексана. Жирные смеси более характерны для попутных газов, сопровождающих нефтяные залежи.
Горючие газы являются обычными и естественными спутниками нефти практически во всех ее известных залежах, т.е. нефть и газ неразделимы в силу своего родственного химического состава (углеводородного), общности происхождения, условий миграции и аккумуляции в природных ловушках разного типа.
Исключение представляют так называемые «мертвые» нефти. Это нефти, приближенные к дневной поверхности, полностью дегазированные за счет испарения (улетучивания) не только газов, но и легких фракций самой нефти.
Такая нефть в России известна на Ухте. Это тяжелая вязкая окисленная, почти нетекучая нефть, которая добывается нетрадиционным шахтным способом.
Широкое распространение в мире имеют чисто газовые залежи, где нефть отсутствует, а газ подстилается пластовыми водами. У нас в России супергигантские газовые месторождения открыты в Западной Сибири: Уренгойское с запасами 5 трлн. м3, Ямбургское — 4,4 трлн. м3, Заполярное — 2,5 трлн. м3, Медвежье – 1,5 трлн. м3.
Однако, наибольшим распространением отличаются нефтегазовые и газонефтяные месторождения. Совместно с нефтью газ встречается либо в газовых шапках, т.е. над нефтью, либо в растворенном в нефти состоянии. Тогда он называется растворенным газом. По своей сути нефть с растворенным в ней газом подобна газированным напиткам. При больших пластовых давлениях в нефти растворены значительные объемы газа, а при падении давления до атмосферного в процессе добычи нефть дегазируется, т.е. газ бурно выделяется из газонефтяной смеси. Такой газ называется попутным.
Естественными спутниками углеводородов являются углекислый газ, сероводород, азот и инертные газы (гелий, аргон, криптон, ксенон), присутствующие в нем в качестве примесей.
Углекислый газ и сероводород
Углекислый газ и сероводород в газовой смеси появляются в основном за счет окисления углеводородов в приповерхностных условиях при помощи кислорода и с участием аэробных бактерий.
На больших глубинах при соприкосновении углеводородов с природными сульфатными пластовыми водами образуются как углекислый газ, так и сероводород.
Со своей стороны сероводород легко вступает в окислительные реакции, особенно под воздействием серных бактерий и тогда выделяется чистая сера.
Таким образом, сероводород, сера и углекислый газ постоянно сопровождают углеводородные газы.
Содержание СО2 в газах колеблется от долей до нескольких процентов, но известны залежи природного газа с содержанием углекислоты до 80 – 90 %.
Содержание сероводорода в газах также от долей процента до 1 – 2 %, но есть газы с высоким его содержанием. Примерами могут служить Оренбургское месторождение (до 5 %), Карачаганакское (до 7 – 10 %), Астраханское (до 25 %). На том же Астраханском месторождении и доля углекислого газа достигает 20 %.
Азот
Азот – N – частая примесь в углеводородных газах. Происхождение азота в осадочных толщах обязано биогенным процессам.
Азот – инертный газ, который в природе почти не вступает в реакции. Он плохо растворим в нефти и в воде, поэтому скапливается либо в свободном состоянии, либо в виде примесей. Содержание азота в природных газах чаще небольшое, но иногда он скапливается и в чистом виде. Например, на Ивановском месторождении в Оренбургской области выявлена залежь азотного газа в отложениях верхней перми.
Инертные газы
Инертные газы – гелий, аргон и другие, как и азот не вступают в реакции и встречаются в углеводородных газах, как правило, в небольших количествах.
Фоновые значения содержания гелия – 0,01 – 0,15 %, но встречаются и до 0,2 – 10 %. Примером промышленного содержания гелия в природном углеводородном газе является Оренбургское месторождение. Для его извлечения рядом с газоперерабатывающим заводом построен гелиевый завод.
Генератор инертного газа
Генератор инертного газа используется для получения инертных газов или инертной пены, содержащей низкое количество кислорода, с последующей подачей в зону горения: для тушения пожаров в тоннелях, шахтах и закрытых подвальных помещениях; для предотвращения взрывов. При использовании инертных газов (таких как диоксид углерода и азот), горючие газы разбавляются, и содержание кислорода снижается до уровня, при котором воспламенение смеси горючих газов и воздуха не происходит.
Генератор позволяет получать газ путем сжигания жидкого топлива (керосин) в выхлопном газе турбореактивного двигателя и следующим за этим охлаждением водой продуктов сгорания. Для того, чтобы получить инертную пену, газ пропускается через пеногенерирующее устройство.
Генератор инертного газа для ликвидации подземных пожаров был придуман В.П. Рудченко (согласно авторскому свидетельству СССР № 231502 по заявке от 06.06.1966 г). Многочисленные испытания подобных генераторов серии ГИГ показали, что их работа действительно является эффективной. Процесс пожаротушения инертными газами заключается в том, что воздух на пожарном участке замещается бескислородной парогазовой смесью. Следовательно, генератор инертного газа должен иметь производительность, равную количеству поступающего на участок пожара воздуха. За период 70 – 80 годов было произведено свыше 20 таких установок, которые благополучно использовались в горноспасательных работах в нашей стране и за рубежом. Некоторые модели до сих пор работают, сохраняя свою работоспособность более 30 лет.
Генератор типа ГИГ – это установка, которая состоит из авиационного турбореактивного двигателя и агрегатов, которые обеспечивают работу генератора. Устройство генератора включает в себя:
-
турбореактивный двигатель
-
испаритель
-
эжектор
-
камера охлаждения
-
камера дожигания
-
кабель управления
-
пульт управления
-
аккумуляторная батарея
-
топливный перекачивающий насос
-
кабель питания
-
расходная емкость
-
топливный фильтр
-
водяной фильтр
-
топливный шланг
-
шланг для подачи воды
azotnaya.ru
