Газы широко используются в промышленности и в быту. Однако их хранение и транспортировка требуют соблюдения специальных условий. Давайте разберемся, почему газы сжимают и помещают в особые баллоны, какие существуют разновидности таких емкостей и правила обращения с ними.
Причины сжатия и сжижения газов
В газообразном состоянии вещества имеют очень низкую плотность. Это означает, что даже небольшое количество газа по массе занимает большой объем. Например, для транспортировки 26,9 кг пропана в обычном газообразном виде потребуется емкость объемом примерно 14000 литров!
В газообразном состоянии вещества не имеют определенной формы в отличие от твердых тел. Хранить и перевозить их можно только в герметичных сосудах.
Чтобы решить эту проблему, газы сжимают, прикладывая внешнее давление. Это приводит к увеличению плотности газа и уменьшению занимаемого им объема. После сжатия те же 26,9 кг пропана помещаются в баллон объемом всего 50 литров!
В процессе сжатия одни газы (пропан, бутан, аммиак, хлор, углекислота) переходят в жидкое агрегатное состояние. Их называют сжиженными газами. Другие (кислород, аргон, метан) остаются в газообразном виде и классифицируются как сжатые газы.
Сжиженные газы обладают существенным преимуществом для транспортировки. Их можно перевозить и использовать как жидкость в компактных емкостях, при этом по мере необходимости газ сразу переходит в газообразное состояние. Это очень удобно для потребителя.
Требования к баллона́м для газов
После сжатия или сжижения газы невозможно хранить в обычных сосудах. Под воздействием высокого внутреннего давления они быстро разрушат тару, что чревато взрывами, пожарами и отравлениями.
Поэтому для этих целей используются специальные газовые баллоны под высоким давлением. К их конструкции предъявляются жесткие требования, определяемые государственными стандартами:
- Форма, размеры и толщина стенок
- Прочность материалов (сталь, композиты)
- Наличие двойных стенок
- Качество сварных швов
- Тип запорных устройств
Существуют баллоны для хранения разных газов:
- Метан — используется как автомобильное топливо. Баллоны из металлической и композитной оболочки выдерживают давление до 245 кг/см2.
- Кислород, аргон — применяются для сварочных работ. Изготавливаются из легированной или углеродистой стали со стенками до 6 мм толщиной. Выдерживают давление до 19,6 МПа.
- Пропан, бутан — широко используются в бытовых и промышленных целях. Газы поставляются в стальных баллонах красного цвета, рассчитанных на давление 1,6 МПа.
Особого внимания заслуживают баллоны для пропан-бутановой смеси, поскольку этот газ повсеместно применяется для отопления, горячего водоснабжения и приготовления пищи.
Пропан-бутан находится в баллоне одновременно в жидком и газообразном состояниях. Это позволяет легко транспортировать его как жидкость в компактной таре, а затем сразу использовать по мере надобности в газообразном виде. Также этот газ отличается хорошей теплоотдачей и доступной ценой.
Кроме металлических, для пропан-бутана применяются композитные баллоны, которые легче и безопаснее в эксплуатации. Они состоят из внутреннего герметичного слоя (лейнера) и наружного композитного материала, намотанного поверх него.
Правила безопасности при работе с газами
Физико-химические свойства газов определяют не только требования к конструкции баллонов, но и меры безопасности при их заправке, транспортировке и эксплуатации.
Газовоздушные смеси являются очень взрывоопасными. Почему? Потому что пропан и бутан взрываются при концентрации в воздухе уже от 1,9%. Поэтому нельзя допускать скопления газа в опасных концентрациях и наличия источников воспламенения рядом с газовым оборудованием.
Запрещена газификация подвальных и цокольных помещений, поскольку пропан-бутан тяжелее воздуха и скапливается внизу.
Чтобы обнаружить утечки газа, в его состав вводят специальные вещества с резким запахом (одоранты). При снижении концентрации кислорода в воздухе до 19% возможно удушье.
Почему так важна правильная транспортировка баллонов
При транспортировке баллонов нужно оберегать их от падений и ударов, не переворачивать вниз горловиной. Выгрузка и погрузка баллонов в автомобиль производится только при неработающем двигателе.
Заправка баллонов выполняется на специализированных станциях с использованием весов и дозаторов. Это позволяет точно контролировать степень наполнения емкости с учетом температурного расширения газа.
Почему сжатые газы хранят в жилых помещениях нельзя
Установка газового оборудования (котлов, колонок) допускается только в проветриваемых нежилых помещениях, откуда исключены источники воспламенения. Расстояние от газовых приборов до стен и потолка должно соответствовать нормам.
Для хранения баллонов используются металлические шкафы, установленные снаружи дома. Они должны быть защищены от воздействия солнечных лучей и осадков, а в морозы — утеплены.
Содержат ли автомобильные баллоны тот же газ, что и бытовые
На автомобильных газозаправочных станциях (АГЗС) запрещена заправка бытовых баллонов. Это связано с тем, что оборудование АГЗС рассчитано только на автомобильные емкости, оснащенные специальными отсекателями-мультиклапанами, не допускающими переполнения.
Кроме того, на АГЗС используется более дешевый метан, а в бытовых баллонах содержится пропан-бутановая смесь. Это разные газы, несмотря на внешнее сходство заправочных разъемов.
Как избежать падения давления газа в морозы
Зимой при сильных морозах давление газа в баллонах может значительно понижаться. Это происходит из-за уменьшения объема жидкой фазы пропан-бутана при низких температурах.
Чтобы газ из баллона поступал в систему отопления с нормальным давлением, необходимо принять меры по их утеплению. Для этого металлические шкафы, где размещаются баллоны, утепляются негорючими материалами. Также в помещении поддерживается положительная температура.
Как избежать обмерзания баллонов при -35°С
При экстремально низкой температуре возможно обмерзание вентилей баллонов и газопроводов. Ледяные и снежные пробки в газовых коммуникациях могут полностью блокировать подачу газа.
Чтобы избежать обмерзания, необходимо установить баллоны в теплоизолированных шкафах, обеспечив температуру не ниже +5°С. Вентили баллонов защищают дополнительным утеплением. Газовые трубы прокладывают ниже глубины промерзания грунта.
Почему сжатые газы хранят только в вентилируемых помещениях
Хранение и использование газовых баллонов в жилых и невентилируемых помещениях категорически запрещается. Даже небольшие утечки газа могут привести к скоплению взрывоопасных концентраций в воздухе и отравлению людей.
Поэтому газовые баллоны, регуляторы давления и запорная арматура должны размещаться только на открытых огражденных площадках или в хорошо проветриваемых помещениях без источников воспламенения.
Какой газ лучше использовать для заправки газгольдера
В газгольдере допускается хранить как сжиженный, так и сжатый газ в зависимости от условий использования и экономической целесообразности.
Сжиженный пропан-бутан имеет большую теплотворную способность в расчете на единицу объема по сравнению со сжатым природным газом. Это позволяет хранить в газгольдере большее количество тепловой энергии.
С другой стороны, сжатый газ дешевле в закупке и не требует сложных систем охлаждения газгольдера, что также имеет значение при выборе вида газа.
