Смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газовом состоянии в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений — это свободный газ, либо в растворенном состоянии в нефти или воде (в пластовых условиях), а в стандартных условиях (0,101325 МПа и 20 °С) — только в газовом состоянии. Также природный газ может находиться в виде газогидратов.Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды:этан (C2H6),пропан (C3H8),бутан (C4H10)— гомологи метана, а также другие неуглеводородные вещества: водород (H2), сероводород (H2S), диоксид углерода (СО2), азот (N2), гелий (Не). Природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество меркаптанов, имеющих сильный неприятный запах. Физические свойства Ориентировочные физические характеристики: Плотность: ρ = 0,7 кг/м³ (сухой газообразный) либо 400 кг/м³ (жидкий). Температура возгорания: t = 650 °C. Теплота сгорания: 16 – 35 МДж/м³ (для газообразного). Октановое число при использовании на двигателях сгорания: 120 – 130. Месторождения природного газа
Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан третий по распространенности газ вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удаленных от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительно количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса. Огромные залежи природного газа сосредоточены в осадочной оболочке земной коры. Согласно теории биогенного происхождения нефти они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется при больших температурах и давлениях чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти. Огромными запасами природного газа обладает Россия (Уренгойское месторождение), США, Канада. Из других европейских стран стоит отметить Норвегию, но её запасы невелики. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение) Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землей, так и на незначительном углублении под морским дном. Применение Природный газ широко используется в химической промышленности как исходное сырьё. Также используется в качестве горючего, для отопления жилых домов, топливо для машин, электростанций и др. В горах, где часто приходится совершать походы по безлесным зонам, туристы вынуждены использовать в качестве топлива горючие газы, керосин или бензин. Сжиженные газы. В последнее время все большее применение в качестве нагревательных приборов находят газовые кухни. Топливом здесь служат следующие виды сжиженных газов: технический пропан, состоящий в основном из пропана и пропилена (средняя калорийность 11050 ккал/кг, максимальная температура пламени около 2200°С); технический бутан, состоящий из бутана и бутилена (средняя калорийность 10930 ккал/кг, максимальная температура пламени около 2130°С); смесь технического пропана и технического- бутана. В горных путешествиях применяется, как правило, только технический пропан, который хорошо испаряется в широких пределах температур (от —35 до +45°С). Технический же бутан при отрицательных температурах, характерных для высокогорных путешествий, за счет снижения давления испаряется плохо. Разумеется, пользование газовыми нагревательными приборами при соблюдении правил никакой опасности не представляет. Однако пренебрежение к этим правилам может привести к случаям тяжелого травматизма. Пожарная опасность сжиженных газов определяется высокой температурой пламени, выделением значительного количества тепла, низкими пределами воспламенения и взрываемости. Для горения сжиженных газов необходимо определенное количество воздуха. Как при недостаточной концентрации этих газов в смеси с воздухом, так и при избыточной горение газовоздушной смеси невозможно. В случае утечки газа по мере увеличения его концентрации газовоздушная смесь достигает нижнего порога загорания. Однако эта смесь даже при наиболее опасной концентрации (при обычной температуре окружающего воздуха) самостоятельно не загорается. Но достаточно ее разогрева каким-нибудь источником тепла с температурой, превышающей температуру воспламенения газа, как смесь вспыхнет и произойдет бесконтрольное сгорание сжиженного газа (пожар). В случае, если газовоздушная смесь образовалась в ограниченном пространстве, произойдет взрыв. Пределы воспламенения (взрываемости) газовоздушной смеси показаны в следующей таблице.Температура воспламенения этих газов равна всего 490—580°С, то есть для загорания достаточно малейшего источника открытого пламени, электрической или механической искры. Максимальное давление при взрыве равно 8,58 кгм/см2 или 8580 кес/м3, а такое давление не выдерживают многие строительные конструкции. Помимо прямого ожога и травм, пожар и взрыв оказывают серьезное психологическое воздействие на окружающих, порождая панику, которая может даже привести к гибели людей в результате срыва на крутых участках или падению в трещины на леднике.
В целях предупреждения бесконтрольного воспламенения (взрыва) газовоздушной смеси или утечке сжиженного газа необходимо: предупредить возможность воспламенения смеси; выяснить место и причину утечки газа; приостановить утечку газа; удалить людей из опасной зоны; принять меры к рассеиванию газа, если утечка произошла внутри палатки, снежной хижины или пещеры. Для того чтобы можно было легко обнаружить утечку горючих газов, в них добавляют одорант — вещество, придающее газу специфический неприятный запах. Этот запах ясно, чувствуется при концентрации газа в воздухе, равной всего 0,5%, то есть задолго до образования пожароопасной воспламеняемой смеси. Значительную утечку газа можно определить по звуку. Испарение жидкой фазы сопровождается затратой тепла, то есть понижением температуры. Это вызывает охлаждение трубопровода или корпуса баллона, конденсацию и замерзание на них влаги с образованием снежной «шубы», появление которой—один из признаков утечки газа. Для предупреждения случаев утечки газа необходимо свести количество соединений трубопроводов на резьбе и фланцах до минимума (по возможности заменив их сварными соединениями), использовать высококачественную масло-бензостойкую набивку в сальниковых уплотнениях и прокладки во фланцевых соединениях, осуществлять регулярный контроль за плотностью всей системы, особенно после длительной транспортировки, падения участника, несущего газовую плиту или баллоны, вытаскивания рюкзаков с помощью веревки на крутых скально-ледовых участках. Горючие газы: бутан, пропан, бутилен, пропилен, этан и этилен очень слабо растворяются в крови и поэтому почти не обладают токсическим (отравляющим) действием. Их воздействие на организм человека заключается прежде всего в том, что, попадая в воздух и смешиваясь с ним, они вытесняют другие газы, в том числе и кислород, уменьшая содержание последнего (в случае открытого пространства) в воздухе или снижая его парциальное давление (в случае закрытого пространства). И в первом, и во втором случае человек будет испытывать кислородное голодание. Так, двухминутное вдыхание воздуха с 10%-ным содержанием горючих газов вызывает головокружение. При значительных концентрациях газов человек может погибнуть от удушья.
Помимо сказанного, пропилен и бутилен обладают наркотическим действием. Например, при вдыхании воздуха, содержащего 15% пропилена, через 30 минут наступает потеря сознания, при 24% — через 3 минуты, а при 35% — через 20 секунд. Для бытовых нужд применяются технические пропан и бутан, а также их смесь. Эти смеси уже имеют определенную токсичность, так как содержат небольшое количество сероводорода — газа, отрицательно действующего на нервную систему. Если в воздухе будет содержаться сероводорода 0,2 мг на литр, то через несколько часов у человека появляются симптомы легкого отравления, при 0,3 мг/л через 5—10 минут появляется сильное раздражение глаз, слизистой оболочки носа и горла, а при концентрации свыше 1,5 мг/л может наступить быстрое смертельное отравление. Все эти газы тяжелее воздуха и при утечке стелятся по земле. Поэтому запрещается оставлять на ночь баллоны и газовую кухню в палатках, снежных хижинах, то есть в тех местах, где спят туристы. При неполном сжигании газа образуется окись углерода — СО, являющаяся сильнодействующим отравляющим газом. Характер влияния окиси углерода на организм человека при различных концентрациях ее в воздухе показывает приведенная таблица. При отравлении окисью углерода пострадавшего следует как можно скорее вывести на свежий воздух, устранить все, что мешает дыханию, принять меры к согреванию (утепление спального мешка, грелки, если пострадавший в сознании— горячий крепкий чай или кофе), через каждые 1—2 минуты давать нюхать нашатырный спирт, при слабом поверхностном дыхании или его остановке производить искусственное дыхание. Поскольку в воздухе содержится до 78% азота, продукты сгорания сжиженных газов содержат и двуокись углерода— СС>2, обладающую наркотическим действием и способную вызвать раздражение кожи и слизистой поверхности;
В связи с вышесказанным все рассмотренные горючие газы включены в список вредных для человеческого организма веществ. Для предотвращения выделения избыточного количества окиси углерода в процессе сжигания газа следует строго следить за режимом давления: не допускать отрыва пламени от насадки горелки или частичного исчезновения пламени внутрь горелки. Нельзя нарушать положение форсунки, смещение осей форсунки и смесителя горелки. При изменении конструкции плиты ни в коем случае нельзя произвольно изменять диаметр форсунки и угол ее раскрытия.
Одним из самых опасных нарушений правил безопасности является переполнение баллонов сжиженным газом сверх установленных норм. Дело в том, что при увеличении температуры на одну и ту же величину пропан расширяется в 16 раз больше, чем вода, ив 3,2 раза больше, чем керосин (бутан соответственно — в 11 и в 2,2 раза). Расчетные данные по называют, что давление в переполненном сжиженным газом баллоне увеличивается в среднем на 7 кгс/см2 при нагревании газа на ГС. Так, перепад температур от +20 до +35°С приводит к увеличению давления на 105 кгс/см2, что неминуемо вызовет раздутие, а затем и разрыв баллона, материал которого имеет сопротивление разрыву всего 38—40 кгс/см2 (то есть примерно рассчитан на 2,5-кратный запас по сравнению ? рабочим давлением, не превышающим 16 кгс/см2). Поэтому баллоны заполняются не полностью, а с оставлением некоторого объема для паров сжиженных газов. При наличии такой воздушной подушки (паровая фаза) расширение сжиженных газов (жидкая фаза) не вызовет опасных для стен баллона напряжений, а приведет только к уменьшению объема (сжатию) этой подушки. Степень заполнения баллонов зависит от плотности сжиженного газа и разности его температур во время заполнения и при последующем использовании (хранении). Существующие правила безопасности определяют предельное заполнение баллона в зависимости от разности указанных температур в пределах 80—90%. от его емкости. Нормы заполнения баллонов конкретным видом сжиженного газа равны: При разрыве баллона, если воспламенение газовоздушной смеси и не произошло, сжиженный газ, попадая на окружающие предметы, интенсивно испаряется и охлаждает их. Температура кипения пропана составляет —42,ГС. Поэтому попадание жидкой фазы на открытые участки тела человека вызывает обморожение кожных покровов, которое по своим результатам сходно с ожогом: образуются пузыри, пузыри лопаются, заживление ран продолжается длительное время. Транспортировать баллоны с сжиженным газом рекомендуется в вертикальном положении, так как при случайных ударах динамические нагрузки воспринимаются в основном не корпусом баллона, а его башмаком, который равномерно передает эти нагрузки на корпус во всех направлениях. Сжиженные газы могут растворять определенное количество воды. В жидкой фазе содержание воды значительно меньше, чем в паровой. Например, при температуре +10°С в паровой фазе содержится воды в 7,1 раза больше, чем в жидкой фазе. При снижении температуры это отношение ещебольше увеличивается. При пользовании газом в холодное время дня давление внутри баллона снижается. Поскольку снижение давления связано с отбором тепла, то при испарении сжиженного газа температура как внутри баллона, так и на выходе регулятора давления может стать ниже, чем температура окружающего воздуха. В этом случае на участке нахождения паровой фазы внутри баллона (как правило, в зоне расположения регулятора), а также с внешней стороны регулятора на участке испарения сжиженного газа происходит частичная конденсация паров, осаждающихся на регуляторе в виде льда. В дальнейшем при работе регулятора давления в таких условиях кристаллы льда нарастают до тех пор, пока дроссельное устройство не закупорится и регулятор не перестанет нормально функционировать. Это приводит к временному выходу установки из строя из-за прекращения подачи газа. Мерой по предотвращению подобного явления должно быть тщательное удаление всех следов влаги из баллона перед его заполнением сжиженным газом. Ни в коем случае не следует отогревать закрытый льдом баллон источниками тепла (примус, спиртовка, костер и т. д.). Резкое повышение давления, а также местный перегрев металла могут привести к разрыву баллона.