Топливо будущего – водород

В настоящее время города и населенные пункты снабжаются, главным образом, природным и сжиженным газом. Однако в будущем, очевидно, они будут заменены другими горючими газами. Одним из наиболее перспективных горючих газов является водород. Необходимо отметить, что Н₂ может стать основой создания новых технологий, которые будут способствовать чистоте атмосферного воздуха и окружающей среды в целом. Применение Н₂ в качестве топлива, возможно, позволит решить еще одну глобальную проблему – проблему парникового эффекта. В настоящее время при сжигании любого органического вещества, молекулы которых содержат атомы углерода, с продуктами сгорания в атмосферу поступает значительное количество двуокиси углерода СО₂. СО₂ является трехатомным газом. Он отличается спектром поглощения электромагнитных волн. Коротковолновое излучение проходит сквозь этот трехатомный газ не поглощаясь, в то время как длинноволновое излучение частично поглощается им. Известно, что основное количество излучения солнца поступает в коротковолновой области спектра. Будучи нагретой лучами солнца земля, в свою очередь, отражает это излучение, но уже в длинноволновой области, в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. Длинноволновое излучение поглощается воздухом, в котором находится углекислый газ, благодаря чему атмосфера разогревается. Описанное явление парникового эффекта может привести и уже приводит к значительным изменениям климата Земли. Увеличение содержания СО₂ в атмосферном воздухе происходит также за счет естественных природных процессов. СО₂ поступает в воздух вследствие дыхания живых организмов, извержения вулканов, гниения органических веществ, лесных пожаров. Однако указанные факторы являются незначительными по сравнению с деятельностью человека. Основные мероприятия по снижению выбросов двуокиси углерода 1).уменьшение потребления органического топлива за счет совершенствования производственных технологических процессов. 2).улучшение теплоизоляцию жилых, общественных и производственных зданий, уменьшив тем самым расход энергии на их отопление. 3). перевод всех энергетических установок со сжигания твердого топлива на газообразное (природный газ, СУГ). 4). использовать альтернативные источники тепловой энергии, главным образом, солнечной энергии, энергии ветра, приливов, геотермальных источников теплоты. 5). переход на водородное топливо

Сероводород

Он относится к наиболее вредным и высокотоксичным компонентам. Присутствие сероводорода в газах приводит к коррозии газопроводов, арматуры, газоиспользующего оборудования. Причем коррозия эта может быть двух видов: обыкновенная и модифицированная. Обыкновенная коррозия происходит на сухой поверхности металла в присутствии сероводорода и кислорода. Модифицированная же коррозия происходит в том случае, когда на сухой поверхности металла появляется водяная пленка. Если в первом случае разрушение металла за счет коррозии происходит сравнительно медленно, то во втором случае даже незначительное количество сероводорода и кислорода приводит к интенсивному разрушению металла. Причем, процесс протекает тем интенсивнее, чем больше содержится в газе сероводорода и кислорода и чем больше отношение кислорода к сероводороду.На ускорение процесса разрушения металла большое влияние оказывает повышение давления газа. Процесс разрушения металла заключается в том, что в результате реакции сероводорода с металлом образуются сульфиды железа.В отдельных случаях, в результате реакции сероводорода с металлом, образуются так называемые пирофорные соединения сернистого железа, которые отличаются очень высокой химической активностью. При наличии в газе некоторого количества кислорода они могут самовоспламениться. Вредное воздействие могут оказывать горючие газы, содержащие сероводород, и на качество выпускаемой продукции. Можно привести ряд отраслей народного хозяйства, в которых присутствие в горючих газах сероводорода может привести к порче продукции. Например, в металлургии присутствие сероводорода не позволяет получить сталь необходимого качества; в стекольном производстве он вызывает помутнение стекла, понижая тем самым его прозрачность; на предприятиях где технологическая линия включает в себя каталитические процессы, присутствие в горючих газах сероводорода приводит к снижению активности катализатора и к быстрому его отравлению.Продукты сгорания сероводорода также являются токсичными. В результате реакции окисления водорода образуется сернистый газ, который обладает также высокой токсичностью и коррозионной активностью.

Можно сделать вывод, что необходимо проводить очень тщательную очистку горючих газов от сероводорода до его транспортировки и использования.

Влага

Природные и искусственные газы, как правило, содержат небольшое количество влаги. Природные газы насыщаются влагой непосредственно в самом газовом месторождении, где так называемая «газовая шапка» контактирует зачастую с поверхностью воды. Насыщение влагой искусственных газов происходит непосредственно в процессе их производства. Влага выделяется при осуществлении пирогенного разложения топлива, при промывке газа водой в холодильных установках или в скрубберах.Наличие водяных паров в газе может привести к ряду нежелательных эффектов. 1) при транспортировке горючего газа по газопроводу в зоне промерзания грунта, наличие влаги может привести к образованию ледяных пробок, которые могут привести к частичному или полному закупориванию поперечного сечения газопровода. Во избежание таких явлений прибегают к прокладке влажного газа на глубине ниже зоны промерзания грунта, хотя это приводит к увеличению стоимости систем газоснабжения за счет увеличения объема земляных работ. 2) наличие влаги способствует протеканию коррозионных процессов, особенно, когда в горючем газе присутствуют такие компоненты как кислород, сероводород и углекислый газ. Известно, что наиболее интенсивно процесс коррозии металла протекает при наличии на внутренней поверхности водяной пленки.Рассмотрим подробнее химические реакции, происходящие в процессе коррозии металла при наличии в горючем газе указанных выше компонентов.(железо+кислорд=закись железа; закись железа+пары воды=гидрат закиси железа; гидрат закиси железа под действием кислорода=окись железа; изменяется цвет металла из серого – сначала в зеленоватый, а потом в бурый; 3) присутствие влаги в горючем газе, который транспортируется по газопроводам под высоким давлением, например 2 Мпа (что имеет место при транспортировке газа в магистральном газопроводе) может стать причиной образования и выпадения кристаллогидратов, которые могут частично или полностью перекрыть сечение газопровода. Специальные исследования показали, что кристаллогидраты образуются на границе контакта двух фаз (газ-жидкость).Кристаллогидраты по внешнему виду похожи на лед и представляют собой белые, твердые, кристаллические вещества. Химическая формула их имеет следующий вид: CH₄×7H₂O, C₂H₆×7H₂O, C₃H₈×7H₂O, C₄H₁₀×7H₂O и т.д. Иными словами, кристаллогидраты – это сложные соединения, которые состоят из одной молекулы углеводорода и семи молекул воды.

4) присутствие влаги в транспортируемом горючем газе, может привести к конденсации этой влаги и образованию водяных пробок. Во избежание таких явлений газопровод, транспортирующий влажный газ, прокладывают с уклоном, с размещением в самых низших точках его конденсатосборников. При эксплуатации газовой сети периодически осуществляют откачку собравшегося конденсата из конденсатосборника специальными приспособлениями.

Поиск по сайту: