Гост р 52087-2003 газы углеводородные сжиженные топливные. технические условия

Примечания

1. ↑ Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
2. ↑ Обзор: Растворимость некоторых газов в воде
3. ↑ Статья «Метан» на сайте «Химик»
4. ↑ Львов М. Д. Болотный газ или метан // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
5. ↑ З. Гауптман, Ю. Грефе, Х. Ремане «Органическая химия», М. «Химия», 1979, стр. 203.
6. ↑ Куценко С. А. Основы токсикологии / С.А. Куценко. — СПб.: Фолиант, 2004.
7. ↑ ГОСТ Р 52136-2003
8. ↑ Газохроматографическое измерение массовых концентраций углеводородов: метана, этана, этилена, пропана, пропилена, н-бутана, альфа-бутилена, изопентана в воздухе рабочей зоны. Методические указания. МУК 4.1.1306-03 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 30.03.2003)
9. ↑ Atreya, S.K.; Mahaffy, P.R.; Niemann, H.B. et al (2003). «Composition and origin of the atmosphere of Jupiter—an update, and implications for the extrasolar giant planets». Planetary and Space Sciences 51: 105-112. DOI:10.1016/S0032-0633(02)00144-7.
10. ↑ Tidal effects of disconnected hydrocarbon seas on Titan
11. ↑ Б. А. Павлов, А. П. Терентьев. Курс органической химии. — Издание шестое, стереотипное. — M.: Химия, 1967. — С. 58.
12. ↑ Eszter Tuboly , Andrea Szabó , Dénes Garab , Gábor Bartha , Ágnes Janovszky , Gábor Ero″s , Anna Szabó , Árpád Mohácsi , Gábor Szabó , József Kaszaki , Miklós Ghyczy , Mihály Boros Methane biogenesis during sodium azide-induced chemical hypoxia in rats // American Journal of Physiology — Cell Physiology. — 15 January 2013. — Т. 304, вып. 304(2). — № 2. — С. 207-214. — DOI:10.1152/ajpcell.00300.2012 — PMID 23174561.
13. ↑ Tuboly E, Szabó A, Erős G, Mohácsi A, Szabó G, Tengölics R, Rákhely G, Boros M. Determination of endogenous methane formation by photoacoustic spectroscopy. // J Breath Res.. — Dec 2013. — Т. 7, вып. 7(4). — № 4. — DOI:10.1088/1752-7155/7/4/046004 — PMID 24185326.
14. ↑ Sahakian AB, Jee SR, Pimentel M. Methane and the gastrointestinal tract. // Dig Dis Sci. — Aug 2010. — Т. 55, вып. 55(8). — № 8. — С. 2135-2143. — DOI:10.1007/s10620-009-1012-0 — PMID 19830557.
15. ↑ EBRD Methodology for Assessment of Greenhouse Gas Emissions, Version 7, 6 July 2010 (англ.)
16. ↑ Non-CO2 Greenhouse Gases: Scientific Understanding, Control and Implementation (ed. J. van Ham, Springer 2000, ISBN 9780792361992): 4. Impact of methane on climate, page 30 «On a molar basis, an additional mole of methane in the current atmosphere is about 24 times more effective at absorbing infrared radiation and affecting climate than an additional mole of carbon dioxide (WMO, 1999)»
17. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»

Получение

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и кальция) или безводного гидроксида натрия с ледяной уксусной кислотой.

2NaOH+CH3COOH→otNa2CO3+H2O+CH4↑{\displaystyle {\mathsf {2NaOH+CH_{3}COOH{\xrightarrow{^{o}t}}Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+CH_{4}\uparrow }}}

Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Возможно получение метана сплавлением ацетата натрия с гидроксидом натрия:

CH3COONa+NaOH→CH4↑+Na2CO3{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}COONa+NaOH\rightarrow CH_{4}\uparrow +Na_{2}CO_{3}}}}

Также для лабораторного получения метана используют гидролиз карбида алюминия или некоторых металлорганических соединений (например, метилмагнийбромида).

Также возможно биологическое получение метана, см. Биогаз.

Физиологическое действие

Метан является самым физиологически безвредным газом в гомологическом ряду парафиновых углеводородов. Физиологическое действие метан не оказывает и не ядовит (из-за малой растворимости метана в воде и плазме крови и присущей парафинам химической инертности). Погибнуть человеку в воздухе, с высокой концентрацией метана можно только от недостатка кислорода в воздухе для дыхания при очень высоких концентрациях метана. Так, при содержании в воздухе 25—30 % метана появляются первые признаки асфиксии (учащение пульса, увеличение объёма дыхания, нарушение координации тонких мышечных движений и т. д.). Более высокие концентрации метана в воздухе вызывают у человека кислородное голодание — головную боль, одышку, — симптомы, сходные с горной болезнью.

Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому весьма редки случаи гибели людей от вдыхания смеси метана с воздухом, от асфиксии.

Первая помощь при тяжелой асфиксии: удаление пострадавшего из вредной атмосферы. При отсутствии дыхания немедленно (до прихода врача) искусственное дыхание изо рта в рот. При отсутствии пульса — непрямой массаж сердца.

Хроническое действие метана

У людей, работающих в шахтах или на производствах, где в воздухе присутствуют в незначительных количествах метан и другие газообразные парафиновые углеводороды, описаны заметные сдвиги со стороны вегетативной нервной системы (положительный глазо-сердечный рефлекс, резко выраженная атропиновая проба, гипотония) из-за весьма слабого наркотического действия этих веществ, сходного с наркотическим действием диэтилового эфира.

Применение метана

Метан используется в качестве топлива для печей, водонагревателей, автомобилей, турбин и др. Для хранения метана может использоваться активированный уголь.

Как основной компонент природного газа, метан важен для производства электроэнергии, сжигая его в качестве топлива в газовой турбине или парогенераторе. По сравнению с другими видами углеводородного топлива метан производит меньше углекислого газа на каждую единицу выделенного тепла. При температуре около 891 кДж/моль теплота сгорания метана ниже, чем у любого другого углеводорода. Тем не менее, он производит больше тепла на массу (55,7 кДж/г), чем любая другая органическая молекула из-за его относительно большого содержания водорода, что составляет 55 % теплоты сгорания, но отдаёт только 25 % молекулярной массы метана. Во многих городах метан подаётся в дома для отопления и приготовления пищи. В этом контексте его обычно называют природным газом, содержание энергии в котором составляет 39 мегаджоулей на кубический метр. Сжиженный природный газ (СПГ) представляет собой преимущественно метан (CH₄), превращаемый в жидкую форму для удобства хранения или транспортировки.

Рафинированный жидкий метан, в сочетании с жидким кислородом, рассматривается в качестве перспективного ракетного топлива и используется в таких двигателях, как BE-4 и Raptor. Метан имеет преимущества перед керосином в том, что он:

• даёт бо́льший удельный импульс;
• оставляет меньше продуктов сгорания на внутренних частях ракетных двигателей;
• позволяет легче освободить полости двигателя от остатков топлива.

Это уменьшает сложность повторного использования ракет.

Метан используется в качестве сырья в органическом синтезе, в том числе для изготовления метанола.

Биологическая роль

Показано, что эндогенный метан способен вырабатываться не только метаногенной микрофлорой кишечника, но и клетками эукариот, и что его образование значительно возрастает при экспериментальном вызывании клеточной гипоксии, например, при нарушении работы митохондрий при помощи отравления организма экспериментального животного азидом натрия, известным митохондриальным ядом. Высказывается предположение, что образование метана клетками эукариот, в частности животных, может быть внутриклеточным или межклеточным сигналом испытываемой клетками гипоксии.

Также показано увеличение образования метана клетками животных и растений под влиянием различных стрессовых факторов, например, бактериальной эндотоксемии или её имитации введением бактериального липополисахарида, хотя, возможно, этот эффект наблюдается не у всех видов животных (в эксперименте исследователи получили его у мышей, но не получили у крыс). Возможно, что образование метана клетками животных в подобных стрессовых условиях играет роль одного из стрессовых сигналов.

Предполагается также, что метан, выделяемый кишечной микрофлорой человека и не усваиваемый организмом человека (он не метаболизируется и частично удаляется вместе с кишечными газами, частично всасывается и удаляется при дыхании через лёгкие), не является «нейтральным» побочным продуктом метаболизма бактерий, а принимает участие в регуляции перистальтики кишечника, а его избыток может вызывать не только вздутие живота, отрыжку, повышенное газообразование и боли в животе, но и функциональные запоры.

4.2 Реактивы и материалы

4.2.1 Метан газообразный чистый по ТУ 51-841-87 с
содержанием основного вещества не менее 99,9 % (баллон емкостью от 1 до 12 дм3
с редуктором).

4.2.2 Ацетон особой чистоты ОС.Ч. 9-5 ОП-2 по ТУ
2633-039-44493179-00.

4.2.3 Хромосорб W-AW (фракция от 0,25
до 0,31 мм или от 0,20 до 0,25 мм) с 10 %-ной или 15 %-ной нанесенной
неподвижной фазы FFAP (сополимер полиэтиленгликоля с 2-нитротерефтапевой
кислотой); Porapak Q или Porapak N, MESH 50 — 80 или силохром С-120 (фракция от
0,315 до 0,5 мм).

4.2.4 Хлорид ртути (II) (сулема) по ТУ 2624-001-48438881-98,
ч.д.а.

4.2.5 Азот нулевой, марка «А» по ТУ 6-21-39-96 или азот
газообразный ос. ч. (1 сорт) по ГОСТ 9293-74.

4.2.6 Уголь активный БАУ-А по ГОСТ 6217-74.

4.2.7 Стеклоткань или стекловата по ГОСТ
10146-74.

4.2.8 Пленка из фторопласта-4 марки КО по ГОСТ 24222-80
толщиной от 0,01 до 0,02 мм и 0,04 мм.

4.2.9 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Примечание — Допускается использование реактивов, изготовленных
по другой нормативной и технической документации, в том числе импортных, с
квалификацией не ниже указанной в .

5
Метод измерений

Выполнение измерений объемной концентрации метана
газохроматографическим методом основано на анализе равновесного пара над пробой
воды, нагретой в герметично закрытом флаконе до температуры (50 ± 1) ϵС.

Качественную идентификацию метана осуществляют по времени
удерживания при сравнении хроматограмм пробы и градуировочного образца.

Расчет количественного содержания метана проводят по
соотношениям высот или площадей хроматографических пиков на хроматограммах
градуировочного образца и пробы воды.

Газохроматографический анализ проб допускается выполнять
либо в стационарной лаборатории либо, при наличии портативного хроматографа, в
передвижной лаборатории непосредственно на водном объекте.

6
Требования безопасности, охраны окружающей среды

6.1 При выполнении измерений метана в пробах природных и
очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в
национальных стандартах и соответствующих нормативных документах.

6.2 По степени воздействия на организм вредные вещества,
используемые при выполнении измерений, относятся к 1, 2 и 3-му классам
опасности по ГОСТ
12.1.007.

6.3 Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей
зоны не должно превышать установленных ПДК в соответствии с ГОСТ
12.1.005.

6.4 Приготовление градуировочного раствора метана следует
проводить при наличии вытяжной вентиляции.

6.5 Оператор, выполняющий измерения на хроматографе должен
знать правила безопасности при работе с электрооборудованием и сжатыми газами.

6.6 Дополнительных требований по экологической безопасности
не предъявляется.

7
Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке их результатов допускают
лиц с высшим профессиональным образованием или со средним профессиональным
образованием и стажем работы в лаборатории не менее 2 лет, владеющих техникой
газохроматографического анализа и освоивших методику.

8
Требования к условиям измерений

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены
следующие условия:

— температура окружающего воздуха (20 ± 5) °С ;

— атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800
мм рт. ст.);

— влажность воздуха не более 80 % при 25 °С;

— напряжение в сети (220 ± 10) В;

— частота переменного тока в сети питания (50 ± 1) Гц.

9
Подготовка к выполнению измерений

9.1 Отбор и хранение проб

9.1.1 Отбор проб для выполнения измерений концентрации
метана производится в соответствии с ГОСТ
17.1.5.05, ГОСТ
Р 51592. Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ
17.1.5.04 и ГОСТ
Р 51592.

Для предотвращения потерь метана аликвоты пробы для его
определения отбирают в заранее подготовленные флаконы перед отбором аликвот для
определения кислорода. Промежуток времени между отбором пробы из водного
объекта и перенесением пробы во флаконы должен быть минимальным.

9.1.2 Если отбор проб воды из водного объекта производят
батометром, то шланг батометра при заполнении флакона водой опускают до его
дна, поднимая по мере заполнения флакона и позволяя части воды вылиться.
Немедленно отбирают с помощью дозатора 5 см3 воды из флакона, затем
добавляют одну каплю консерванта (хлорида ртути (II)) и флакон герметично закрывают.

При отборе придонных проб воды необходимо, чтобы расстояние
между батометром и дном водоема было не менее 0,5 м, в противном случае
возможен захват метана из ила.

9.1.3 Допустимо отбирать аликвоту пробы поверхностного
горизонта непосредственно из водного объекта (с мостков, лодки и др.). Для
этого флакон опускают примерно на 20 см3 ниже поверхности воды,
слегка наклонив против течения и заполняют доверху. Немедленно отбирают с
помощью дозатора 5 см3 воды из флакона, затем добавляют консервант и
флакон герметично закрывают.

9.1.4 При отсутствии батометра возможен отбор проб
эмалированным ведром, с последующим погружением флакона в воду примерно до
середины ведра (далее вода из ведра отбрасывается). Флакон заполняют доверху,
отбирают дозатором 5 см3 воды, консервируют и герметизируют пробу.

9.1.5 Законсервированные пробы воды могут храниться в
течение недели при температуре 4 °С и в течение 3 сут при температуре не выше
20 °С. Транспортируют и хранят флаконы в горизонтальном положении.

Химические свойства

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения — галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и других, но обладает меньшей реакционной способностью по сравнению с другими алканами.

Для метана специфична реакция с парами воды, в которой в промышленности применяется в качестве катализатора никель, нанесённый на оксиде алюминия (Ni/Al₂O₃) при 800—900 °C или без катализатора при 1400—1600 °C. Образующийся в результате реакции синтез-газ может быть использован для последующих синтезов метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и других продуктов.

Горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 33,066 МДж на 1 м³, взятый при нормальных условиях. Реакция горения метана в кислороде или воздухе:

CH4+2O2→CO2+2H2O+891 kJ{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+2O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O+891\ {kJ}}}}.

При комнатной температуре и стандартном давлении метан является бесцветным газом без запаха. Знакомый запах природного газа, который используется дома, обычно достигается добавлением смеси одоранта, содержащей трет-бутилтиол, в качестве меры безопасности. Метан имеет температуру кипения −164 ° C при давлении в одну атмосферу. Как газ, он легко воспламеняется при объёмных концентрациях в воздухе от 4,4 % до 17 % при стандартном давлении.

Твёрдый метан существует в нескольких модификациях. В настоящее время известно девять.

Вступает с галогенами в реакции замещения, которые проходят по свободно-радикальному механизму:

CH4+Cl2→CH3Cl+HCl{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+Cl_{2}\rightarrow CH_{3}Cl+HCl}}},

CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}Cl+Cl_{2}\rightarrow CH_{2}Cl_{2}+HCl}}},

CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl{\displaystyle {\mathsf {CH_{2}Cl_{2}+Cl_{2}\rightarrow CHCl_{3}+HCl}}},

CHCl3+Cl2→CCl4+HCl{\displaystyle {\mathsf {CHCl_{3}+Cl_{2}\rightarrow CCl_{4}+HCl}}}.

Выше 1400 °C разлагается по реакции:

2CH4→C2H2+3H2{\displaystyle {\mathsf {2CH_{4}\rightarrow C_{2}H_{2}+3H_{2}}}}.

Окисляется до муравьиной кислоты при 150—200 °C и давлении 30—90 атм. по цепному радикальному механизму:

CH4+3O→HCOOH+H2O{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+3\rightarrow HCOOH+H_{2}O}}}.

Вред сероводорода и углекислого газа

Эти два вещества для организма человека при определенных условиях могут становиться очень опасными. Нахождение в среде, насыщенной сероводородом в концентрации 0.006 мг/дм3 в течение 4 часов, к примеру, может привести к таким негативным последствиям, как:

• головная боль;
• светобоязнь;
• насморк;
• слезотечение.

При повышении же концентрации до 0.2-0.28 мг/дм3 у человека наблюдается жжение в глазах, раздражение в носу и зеве. Увеличение же количества сероводорода в 1 мг/дм3 приводит к острому отравлению, сопровождающемуся судорогами, потерей сознания и в конечном итоге оканчивающемуся смертью. В особенности тщательно на предприятиях должны соблюдаться нормативы в отношении ПДК смеси сероводорода с углеводородами. В комбинации эти вещества способны наносить людям еще больший вред, чем по отдельности.

Углекислый газ, образующийся при сгорании углеводородов, оказывает на организм человека прежде всего наркотическое влияние. Также это вещество раздражающие действует на слизистые людей. В результате его длительного воздействия у пострадавших наблюдаются следующие негативные симптомы:

• головокружение;
• кашель;
• повышение АД.

При вдыхании же очень высоких доз углекислого газа у человека может даже наступить смерть. К летальному исходу, к примеру, приводит пребывание в комнате, где концентрация этого вещества в воздухе достигает 20%.

Конструктивные особенности изотермической цистерны для транспортировки метана и природного газа:

1. цистерна для перевозки метана имеет цилиндрическую форму, сварную многослойную конструкцию с вакуумной или объемной термоизоляцией;
2. внешний кожух выполнен из стали, промежуточный слой составляют огнеупорные изоляционные материалы, внутри размещен сосуд для перевозимого вещества;
3. для дополнительной защиты от прямых солнечных лучей внешняя поверхность резервуара окрашивается в светлые тона, накрывается специальным чехлом;
4. внутренний сосуд рассчитан на эксплуатацию при избыточном давлении;
5. манометры, датчики температуры, запорная арматура размещены в специальном люке в задней части цистерны;
6. арматур для налива/слива предусмотрена в нижней части цистерны;
7. цистерна снабжена уровнемером поплавкового типа.