Terlepas dari kenyataan bahwa dalam praktik pemanasan rumah kita terus-menerus dihadapkan pada kebutuhan untuk memastikan keselamatan karena adanya produk pembakaran beracun di atmosfer tempat, serta pembentukan campuran gas yang mudah meledak (akibat kebocoran gas alam). digunakan sebagai bahan bakar), permasalahan ini masih relevan. Penggunaan alat analisa gas dapat mencegah konsekuensi yang merugikan.

G Pembakaran diketahui merupakan kasus khusus dari reaksi oksidasi yang disertai pelepasan cahaya dan panas. Saat membakar bahan bakar karbon, termasuk gas, karbon dan hidrogen, yang merupakan bagian dari senyawa organik, atau sebagian besar karbon (saat membakar batu bara) teroksidasi menjadi karbon dioksida (CO 2 - karbon dioksida), karbon monoksida (CO - karbon monoksida) dan air (H2O). Selain itu, nitrogen dan kotoran yang terkandung dalam bahan bakar dan (atau) udara, yang disuplai ke pembakar generator panas (unit boiler, kompor, perapian, kompor gas, dll.) untuk pembakaran bahan bakar, ikut bereaksi. Secara khusus, produk oksidasi nitrogen (N 2) adalah nitrogen oksida (NO x) - gas yang juga diklasifikasikan sebagai emisi berbahaya (lihat tabel).

Meja. Kandungan emisi berbahaya yang diizinkan dalam gas yang dikeluarkan dari generator panas menurut kelas peralatan sesuai dengan standar Eropa.

Karbon monoksida dan bahayanya

Risiko keracunan karbon monoksida saat ini masih cukup tinggi, hal ini disebabkan oleh toksisitasnya yang tinggi dan kurangnya kesadaran masyarakat.

Paling sering, keracunan karbon monoksida terjadi karena pengoperasian yang tidak tepat atau kerusakan perapian dan kompor tradisional yang dipasang di rumah-rumah pribadi, pemandian, tetapi kasus keracunan, bahkan kematian, dengan pemanasan individu dengan boiler gas juga sering terjadi. Selain itu, keracunan karbon monoksida sering terjadi, dan seringkali berakibat fatal, pada kebakaran dan bahkan pada kebakaran lokal di dalam ruangan. Faktor umum dan penentu dalam hal ini adalah pembakaran dengan kekurangan oksigen - alih-alih karbon dioksida, yang aman bagi kesehatan manusia, karbon monoksida terbentuk dalam jumlah yang berbahaya.

Beras. 1 Sensor penganalisis gas yang dapat diganti beserta papan kontrolnya

Memasuki darah, karbon monoksida berikatan dengan hemoglobin, membentuk karboksihemoglobin. Dalam hal ini, hemoglobin kehilangan kemampuannya untuk mengikat oksigen dan mengangkutnya ke organ dan sel tubuh. Toksisitas karbon monoksida sedemikian rupa sehingga bila berada di atmosfer dalam konsentrasi hanya 0,08%, hingga 30% hemoglobin pada seseorang yang menghirup udara ini berubah menjadi karboksihemoglobin. Dalam hal ini, orang tersebut sudah merasakan gejala keracunan ringan - pusing, sakit kepala, mual. Pada konsentrasi CO di atmosfer 0,32%, hingga 40% hemoglobin diubah menjadi karboksihemoglobin, dan seseorang mengalami keracunan dengan tingkat keparahan sedang. Kondisinya sedemikian rupa sehingga dia tidak memiliki kekuatan untuk meninggalkan ruangan dengan suasana beracun sendirian. Ketika kandungan CO di atmosfer meningkat menjadi 1,2%, hingga 50% hemoglobin darah masuk ke karboksihemoglobin, yang berhubungan dengan perkembangan keadaan koma pada seseorang.

Nitrogen oksida - toksisitas dan kerusakan lingkungan

Ketika bahan bakar dibakar, nitrogen yang ada dalam bahan bakar atau udara yang disuplai untuk pembakaran membentuk nitrogen monoksida (NO) dengan oksigen. Setelah beberapa waktu, gas tidak berwarna ini dioksidasi oleh oksigen menjadi nitrogen dioksida (NO2). Dari nitrogen oksida, NO2 adalah yang paling berbahaya bagi kesehatan manusia. Ini sangat mengiritasi selaput lendir saluran pernapasan. Menghirup asap nitrogen dioksida yang beracun dapat menyebabkan keracunan serius. Seseorang merasakan kehadirannya bahkan pada konsentrasi rendah hanya 0,23 mg/m 3 (ambang batas deteksi). Namun, kemampuan tubuh untuk mendeteksi keberadaan nitrogen dioksida menghilang setelah 10 menit menghirup. Ada rasa kering dan perih di tenggorokan, namun gejala tersebut hilang dengan paparan gas dalam waktu lama dengan konsentrasi 15 kali lebih tinggi dari ambang batas deteksi. Jadi, NO 2 melemahkan indra penciuman.

Gambar 2 Alarm karbon monoksida

Selain itu, pada konsentrasi 0,14 mg/m 3 yang berada di bawah ambang batas deteksi, nitrogen dioksida mengurangi kemampuan mata beradaptasi dengan kegelapan, dan pada konsentrasi hanya 0,056 mg/m 3 membuat sulit bernapas. Orang dengan penyakit paru-paru kronis mengalami kesulitan bernapas bahkan pada konsentrasi yang lebih rendah.

Orang yang terpapar nitrogen dioksida lebih mungkin menderita penyakit pernapasan, bronkitis, dan pneumonia.

Nitrogen dioksida sendiri dapat menyebabkan kerusakan paru-paru. Begitu berada di dalam tubuh, NO 2, jika bersentuhan dengan kelembapan, membentuk asam nitrat dan asam nitrat, yang merusak dinding alveoli paru-paru, yang dapat menyebabkan edema paru, yang seringkali menyebabkan kematian.

Selain itu, emisi nitrogen dioksida ke atmosfer di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, yang merupakan bagian dari spektrum sinar matahari, berkontribusi pada pembentukan ozon.

Pembentukan nitrogen oksida bergantung pada kandungan nitrogen dalam bahan bakar dan udara pembakaran yang disuplai, waktu tinggal nitrogen di zona pembakaran (panjang nyala api) dan suhu nyala.

Tergantung pada tempat dan waktu pembentukannya, nitrogen oksida cepat dan mudah terbakar dilepaskan. NOx cepat terbentuk selama reaksi nitrogen dengan oksigen bebas (udara berlebih) di zona reaksi nyala api.

Bahan bakar NOx terbentuk pada suhu pembakaran yang tinggi sebagai akibat dari kombinasi nitrogen yang terkandung dalam bahan bakar dengan oksigen. Reaksi ini menyerap panas dan umum terjadi pada pembakaran solar dan bahan bakar organik padat (kayu, pelet, briket). Selama pembakaran gas alam, bahan bakar NO x tidak terbentuk, karena gas alam tidak mengandung senyawa nitrogen.

Kriteria yang menentukan pembentukan NO x adalah konsentrasi oksigen selama proses pembakaran, waktu tinggal udara pembakaran di zona pembakaran (panjang nyala api) dan suhu nyala (hingga 1200 °C - rendah, dari 1400 °C - signifikan dan dari 1800 ° C - pembentukan maksimum NOx termal).

Pembentukan NOx dapat dikurangi dengan teknologi pembakaran modern seperti nyala api dingin, resirkulasi gas buang, dan tingkat udara berlebih yang rendah.

Hidrokarbon dan jelaga yang tidak mudah terbakar

Hidrokarbon yang tidak dapat terbakar (C x H y) juga terbentuk akibat pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna dan berkontribusi terhadap pembentukan efek rumah kaca. Golongan ini meliputi metana (CH 4), butana (C 4 H 10) dan benzena (C 6 H 6). Alasan pembentukannya mirip dengan alasan pembentukan CO: atomisasi dan pencampuran yang tidak mencukupi saat menggunakan bahan bakar cair dan kurangnya udara saat menggunakan gas alam atau bahan bakar padat.

Selain itu, akibat pembakaran tidak sempurna pada pembakar diesel, jelaga terbentuk - pada dasarnya karbon murni (C). Pada suhu normal, karbon bereaksi sangat lambat. Untuk pembakaran sempurna 1 kg karbon (C) diperlukan 2,67 kg O 2. Suhu penyalaan - 725 °C. Suhu yang lebih rendah menyebabkan pembentukan jelaga.

Gas alam dan cair

Bahan bakar gas sendiri menimbulkan bahaya tersendiri.

Gas alam hampir seluruhnya terdiri dari metana (80-95%), sisanya sebagian besar terdiri dari etana (hingga 3,7%) dan nitrogen (hingga 2,2%). Tergantung pada area produksinya, mungkin mengandung senyawa belerang dan air dalam jumlah kecil.

Bahayanya berasal dari kebocoran bahan bakar gas akibat rusaknya pipa gas, rusaknya alat kelengkapan gas, atau dibiarkan terbuka saat menyuplai gas ke kompor gas (“faktor manusia”).

Gambar 3 Memeriksa kebocoran gas alam

Metana dalam konsentrasi yang terdapat di atmosfer tempat tinggal atau di luar ruangan tidak beracun, tetapi tidak seperti nitrogen, gas ini sangat mudah meledak. Dalam bentuk gas, ia membentuk campuran yang mudah meledak dengan udara dengan konsentrasi 4,4 hingga 17%, konsentrasi metana yang paling mudah meledak di udara adalah 9,5%. Dalam kondisi rumah tangga, konsentrasi metana di udara tercipta ketika terakumulasi selama kebocoran di ruang terbatas - dapur, apartemen, pintu masuk. Dalam hal ini, ledakan dapat disebabkan oleh percikan api yang melompat di antara kontak-kontak saklar daya ketika mencoba menyalakan penerangan listrik. Dampak ledakan sering kali menimbulkan bencana besar.

Bahaya khusus dari kebocoran gas alam adalah tidak adanya bau pada komponen-komponennya. Oleh karena itu, penumpukannya di ruang terbatas terjadi tanpa disadari oleh manusia. Untuk mendeteksi kebocoran, zat pengharum ditambahkan ke gas alam (untuk mensimulasikan baunya).

Dalam sistem pemanas otonom, digunakan gas hidrokarbon cair (LPG), yang merupakan produk sampingan dari industri minyak dan bahan bakar. Komponen utamanya adalah propana (C 3 H 8) dan butana (C 4 H 10). LPG disimpan dalam keadaan cair bertekanan di dalam tabung gas dan penampung gas. Ia juga membentuk campuran yang mudah meledak dengan udara.

LPG membentuk campuran yang mudah meledak dengan udara pada konsentrasi uap propana dari 2,3 hingga 9,5%, butana normal - dari 1,8 hingga 9,1% (berdasarkan volume), pada tekanan 0,1 MPa dan suhu 15-20 °C . Suhu penyalaan otomatis propana di udara adalah 470 °C, butana normal adalah 405 °C.

Pada tekanan standar, LPG berbentuk gas dan lebih berat dari udara. Ketika 1 liter gas hidrokarbon cair diuapkan, akan terbentuk sekitar 250 liter gas, sehingga kebocoran LPG sedikit pun dari tabung gas atau tempat penampung gas dapat membahayakan. Massa jenis fase gas LPG 1,5-2 kali lebih besar dari massa jenis udara, sehingga sulit tersebar di udara, terutama di ruang tertutup, dan dapat terakumulasi dalam cekungan alami dan buatan, membentuk campuran yang mudah meledak dengan udara.

Alat analisa gas sebagai alat pengaman gas

Alat analisa gas memungkinkan Anda mendeteksi keberadaan gas berbahaya di atmosfer dalam ruangan secara tepat waktu. Perangkat ini dapat memiliki desain, kompleksitas, dan fungsionalitas yang berbeda-beda, bergantung pada perangkat tersebut dibagi menjadi indikator, pendeteksi kebocoran, pendeteksi gas, penganalisis gas, dan sistem analisis gas. Tergantung pada desainnya, mereka melakukan fungsi yang berbeda - dari yang paling sederhana (memasok sinyal audio dan/atau video), hingga memantau dan merekam dengan transmisi data melalui Internet dan/atau Ethernet. Yang pertama, biasanya digunakan dalam sistem keselamatan, memberi sinyal bahwa nilai ambang konsentrasi terlampaui, seringkali tanpa indikasi kuantitatif; yang terakhir, yang sering kali mencakup beberapa sensor, digunakan dalam pengaturan dan pengaturan peralatan, serta dalam sistem kontrol otomatis sebagai komponen yang bertanggung jawab tidak hanya untuk keselamatan, tetapi juga untuk efisiensi.

Gambar 4 Menyiapkan pengoperasian boiler gas menggunakan gas analyser

Komponen terpenting dari semua instrumen analisis gas adalah sensor - elemen sensitif berukuran kecil yang menghasilkan sinyal tergantung pada konsentrasi komponen yang ditentukan. Untuk meningkatkan selektivitas deteksi, membran selektif terkadang ditempatkan pada masukan. Ada sensor elektrokimia, termokatalitik/katalitik, optik, fotoionisasi dan listrik. Beratnya biasanya tidak melebihi beberapa gram. Satu model penganalisis gas mungkin mengalami modifikasi dengan sensor yang berbeda.

Pengoperasian sensor elektrokimia didasarkan pada transformasi komponen yang ditentukan dalam sel elektrokimia mini. Elektroda inert, aktif atau dimodifikasi secara kimia, serta elektroda selektif ion digunakan.

Sensor optik mengukur penyerapan atau pantulan fluks cahaya primer, pendaran, atau efek termal ketika cahaya diserap. Lapisan sensitif dapat berupa, misalnya, permukaan serat pemandu cahaya atau fase yang mengandung reagen yang diimobilisasi di atasnya. Pemandu cahaya serat optik memungkinkan pengoperasian dalam rentang IR, cahaya tampak, dan UV.

Metode termokatalitik didasarkan pada oksidasi katalitik molekul zat yang dikendalikan pada permukaan elemen sensitif dan konversi panas yang dihasilkan menjadi sinyal listrik. Nilainya ditentukan oleh konsentrasi komponen yang dikontrol (konsentrasi total total gas yang mudah terbakar dan uap cair), dinyatakan sebagai persentase LFL (batas konsentrasi bawah perambatan api).

Elemen terpenting dari sensor fotoionisasi adalah sumber radiasi ultraviolet vakum, yang menentukan sensitivitas deteksi dan memastikan selektivitasnya. Energi foton cukup untuk mengionisasi sebagian besar polutan umum, namun rendah untuk komponen udara bersih. Fotoionisasi terjadi dalam volume, sehingga sensor dengan mudah mentolerir kelebihan konsentrasi yang besar. Alat analisa gas portabel dengan sensor seperti itu sering digunakan untuk memantau udara di area kerja.

Sensor listrik termasuk semikonduktor penghantar oksida logam secara elektronik, semikonduktor organik, dan transistor efek medan. Besaran yang diukur adalah daya hantar listrik, beda potensial, muatan atau kapasitansi, yang berubah bila terkena zat yang ditentukan.

Berbagai perangkat menggunakan sensor elektrokimia, optik, dan listrik untuk menentukan konsentrasi CO. Untuk menentukan gas hidrokarbon dan, yang terpenting, metana, sensor fotoionisasi, optik, termokatalitik, katalitik, dan listrik (semikonduktor) digunakan.

Gambar 5. Alat analisa gas

Penggunaan alat analisa gas pada jaringan distribusi gas diatur dengan dokumen peraturan. Dengan demikian, SNiP 42-01-2002 “Sistem distribusi gas” mengatur pemasangan wajib penganalisis gas pada jaringan gas internal, yang mengeluarkan sinyal ke katup penutup untuk menutup jika terjadi akumulasi gas dalam konsentrasi 10 % dari konsentrasi ledakan. Menurut pasal 7.2. SNiP, “tempat bangunan untuk segala keperluan (kecuali apartemen tempat tinggal) di mana peralatan yang menggunakan gas dipasang, beroperasi dalam mode otomatis tanpa kehadiran personel pemeliharaan yang konstan, harus dilengkapi dengan sistem pemantauan gas dengan penghentian otomatis pasokan gas dan keluaran sinyal tentang kontaminasi gas ke pusat kendali atau ke ruangan dengan kehadiran personel tetap, kecuali persyaratan lain diatur oleh kode dan peraturan bangunan terkait.

Sistem untuk memantau polusi gas dalam ruangan dengan penghentian otomatis pasokan gas di bangunan tempat tinggal harus disediakan saat memasang peralatan pemanas: terlepas dari lokasi pemasangan - dengan daya lebih dari 60 kW; di ruang bawah tanah, lantai dasar, dan di bagian tambahan gedung – berapa pun daya termalnya.”

Mencegah emisi berbahaya dan meningkatkan efisiensi peralatan boiler

Selain fakta bahwa penganalisis gas memungkinkan Anda memperingatkan tentang konsentrasi gas berbahaya di volume ruangan, mereka juga digunakan untuk mengatur pengoperasian peralatan boiler, yang tanpanya tidak mungkin untuk memastikan indikator efisiensi dan kenyamanan yang dinyatakan oleh pabrikan, dan mengurangi biaya bahan bakar. Untuk tujuan ini, alat analisa gas buang digunakan.

Dengan menggunakan penganalisis gas buang, perlu untuk mengkonfigurasi boiler kondensasi yang dipasang di dinding yang menggunakan gas alam. Konsentrasi oksigen (3%), karbon dioksida (20 ppm) dan karbon dioksida (13% vol.), rasio udara berlebih (1,6), NO x harus dipantau.

Dalam pembakar kipas yang menggunakan gas alam, perlu juga untuk mengontrol konsentrasi oksigen (3%), karbon dioksida (20 ppm) dan karbon dioksida (13% vol.), rasio udara berlebih (1,6), NO x.

Pada pembakar kipas yang menggunakan bahan bakar diesel, selain semua hal di atas, sebelum menggunakan penganalisis gas, perlu untuk mengukur jumlah jelaga dan konsentrasi sulfur oksida. Jumlah jelaga harus kurang dari 1. Parameter ini diukur menggunakan penganalisis jumlah jelaga dan menunjukkan kualitas semprotan melalui nozel. Jika terlampaui, alat analisa gas tidak dapat digunakan untuk penyesuaian, karena jalur alat analisa gas akan terkontaminasi dan kinerja optimal menjadi tidak mungkin dicapai. Konsentrasi sulfur oksida (IV) - SO 2 menunjukkan kualitas bahan bakar: semakin tinggi, semakin buruk bahan bakar tersebut; dengan kelebihan oksigen dan kelembaban lokal, ia berubah menjadi H 2 SO 4, yang menghancurkan seluruh bahan bakar- sistem pembakaran.

Dalam boiler pelet, konsentrasi oksigen (5%), karbon monoksida (120 ppm) dan karbon dioksida (17% vol.), rasio udara berlebih (1,8), NO x harus dipantau. Perlindungan awal terhadap filtrasi halus dari kontaminasi debu oleh gas buang dan perlindungan terhadap melebihi jangkauan operasi melalui saluran CO diperlukan. Dalam hitungan detik bisa melampaui jangkauan operasi sensor dan mencapai 10.000-15.000 ppm.

Meningkatnya motorisasi membawa serta perlunya tindakan perlindungan lingkungan. Udara di perkotaan semakin tercemar oleh zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan manusia, terutama karbon monoksida, hidrokarbon yang tidak terbakar, nitrogen oksida, senyawa timbal, senyawa belerang, dll. Sebagian besar, ini adalah produk dari pembakaran tidak sempurna bahan bakar yang digunakan di perusahaan, di kehidupan sehari-hari, dan juga pada mesin mobil.

Selain zat beracun selama pengoperasian mobil, kebisingannya juga berdampak buruk bagi penduduk. Baru-baru ini, di perkotaan, tingkat kebisingan meningkat sebesar 1 dB setiap tahunnya, sehingga peningkatan tingkat kebisingan secara keseluruhan tidak hanya perlu dihentikan, tetapi juga dikurangi. Paparan kebisingan yang terus-menerus menyebabkan penyakit saraf dan menurunkan kemampuan kerja seseorang, terutama mereka yang melakukan aktivitas mental. Motorisasi membawa kebisingan ke tempat-tempat yang sebelumnya sepi dan terpencil. Sayangnya, pengurangan kebisingan yang dihasilkan oleh mesin pengerjaan kayu dan pertanian belum mendapat perhatian yang memadai. Gergaji mesin menimbulkan kebisingan di sebagian besar hutan, yang menyebabkan perubahan kondisi kehidupan hewan dan seringkali menyebabkan kepunahan spesies tertentu.

Namun, sumber kritik yang paling umum adalah polusi udara dari gas buang kendaraan.

Selama lalu lintas yang sibuk, gas buang menumpuk di dekat permukaan tanah dan dengan adanya radiasi matahari, terutama di kota-kota industri yang terletak di cekungan yang berventilasi buruk, terbentuklah kabut asap. Atmosfer tercemar sedemikian rupa sehingga tinggal di dalamnya berbahaya bagi kesehatan. Petugas lalu lintas yang ditempatkan di beberapa persimpangan sibuk menggunakan masker oksigen untuk menjaga kesehatannya. Yang paling berbahaya adalah karbon monoksida yang relatif berat yang terletak di dekat permukaan bumi, yang menembus ke lantai bawah bangunan dan garasi dan telah menyebabkan kematian lebih dari satu kali.

Peraturan perundang-undangan membatasi kandungan zat berbahaya dalam gas buang kendaraan, dan peraturan tersebut semakin ketat (Tabel 1).

Peraturan menjadi perhatian besar bagi produsen mobil; hal ini juga secara tidak langsung mempengaruhi efisiensi transportasi jalan raya.

Untuk pembakaran bahan bakar yang sempurna, udara berlebih dapat dibiarkan untuk memastikan pergerakan bahan bakar yang baik. Kelebihan udara yang dibutuhkan tergantung pada derajat pencampuran bahan bakar dengan udara. Pada mesin karburator, proses ini membutuhkan waktu yang cukup lama, karena jalur bahan bakar dari alat pembentuk campuran ke busi cukup panjang.

Karburator modern memungkinkan terbentuknya berbagai jenis campuran. Campuran terkaya diperlukan untuk menghidupkan mesin dalam keadaan dingin, karena sebagian besar bahan bakar mengembun di dinding intake manifold dan tidak langsung masuk ke silinder. Dalam hal ini, hanya sebagian kecil dari sebagian kecil bahan bakar yang menguap. Saat mesin memanas, campuran yang kaya juga diperlukan.

Saat kendaraan bergerak, komposisi campuran udara-bahan bakar harus buruk, yang akan menjamin efisiensi yang baik dan konsumsi bahan bakar spesifik yang rendah. Untuk mencapai tenaga mesin yang maksimal, diperlukan campuran yang kaya agar dapat memanfaatkan sepenuhnya seluruh massa udara yang masuk ke dalam silinder. Untuk memastikan kualitas dinamis mesin yang baik ketika katup throttle dibuka dengan cepat, sejumlah bahan bakar tambahan perlu disuplai ke pipa masuk, yang mengkompensasi bahan bakar yang telah mengendap dan mengembun di dinding pipa sebagai a akibat peningkatan tekanan di dalamnya.

Untuk memastikan pencampuran bahan bakar dengan udara yang baik, kecepatan dan putaran udara yang tinggi harus diciptakan. Jika penampang diffuser karburator konstan, maka pada putaran mesin rendah, untuk pembentukan campuran yang baik, kecepatan udara di dalamnya rendah, dan pada kecepatan tinggi, hambatan diffuser menyebabkan penurunan massa udara. memasuki mesin. Kerugian ini dapat dihilangkan dengan menggunakan karburator dengan penampang diffuser variabel atau injeksi bahan bakar ke dalam intake manifold.

Ada beberapa jenis sistem injeksi bensin ke dalam intake manifold. Dalam sistem yang paling umum digunakan, bahan bakar disuplai melalui nosel terpisah untuk setiap silinder, yang memastikan distribusi bahan bakar merata antar silinder dan menghilangkan sedimentasi dan kondensasi bahan bakar di dinding dingin intake manifold. Lebih mudah untuk mendekatkan jumlah bahan bakar yang disuntikkan ke jumlah optimal yang dibutuhkan mesin saat ini. Tidak diperlukan diffuser, dan kehilangan energi yang terjadi saat udara melewatinya dapat dihilangkan. Contoh sistem pasokan bahan bakar tersebut adalah sistem injeksi Bosch K-Jetronic yang sering digunakan.

Diagram sistem ini ditunjukkan pada Gambar. 1. Pipa berbentuk kerucut 1 tempat katup 3 berayun pada tuas 2 bergerak, dirancang sedemikian rupa sehingga pengangkatan katup sebanding dengan aliran massa udara. Jendela 5 untuk saluran bahan bakar dibuka oleh spool 6 di badan pengatur ketika tuas bergerak di bawah pengaruh aliran udara yang masuk. Perubahan yang diperlukan dalam komposisi campuran sesuai dengan karakteristik individu mesin dicapai melalui bentuk pipa meruncing. Tuas dengan katup diseimbangkan oleh penyeimbang; gaya inersia selama getaran kendaraan tidak mempengaruhi katup.

Beras. 1. Sistem injeksi bensin Bosch K-Jetronic:
1 - pipa masuk; 2 - tuas katup pelat udara; 3 - katup pelat udara; 4 - katup throttle; 5 - jendela; 6 - kumparan pengukur; 7 - sekrup penyetel; 8 - injektor bahan bakar; 9 - ruang bawah regulator; 10 - katup distribusi; 11 - membran baja; 12 - dudukan katup; 13 - pegas katup distribusi; 14 - katup pengurang tekanan; 15 - pompa bahan bakar; 16 - tangki bahan bakar; 17 - filter bahan bakar; 18 - pengatur tekanan bahan bakar; 19 - pengatur pasokan udara tambahan; 20 - katup bypass bahan bakar; 21 - injektor bahan bakar start dingin; 22 - sensor suhu air termostat.

Aliran udara yang masuk ke mesin dikendalikan oleh katup throttle 4. Peredam getaran katup, dan dengan itu spul, yang terjadi pada putaran mesin rendah karena denyut tekanan udara di intake manifold, dicapai melalui jet dalam sistem bahan bakar. Untuk mengatur jumlah bahan bakar yang disuplai, digunakan juga sekrup 7 yang terletak pada tuas katup.

Antara jendela 5 dan nosel 8 terdapat katup distribusi 10, yang menggunakan pegas 13 dan dudukan 12 yang bertumpu pada membran 11, mempertahankan tekanan injeksi konstan di nosel nosel sebesar 0,33 MPa pada tekanan di depan katup 0,47 MPa.

Bahan bakar dari tangki (16) disuplai oleh pompa bahan bakar listrik (15) melalui pengatur tekanan (18) dan filter bahan bakar (17) ke ruang bawah (9) rumah pengatur. Tekanan bahan bakar yang konstan di dalam regulator dipertahankan oleh katup pengurang tekanan 14. Regulator diafragma 18 dirancang untuk menjaga tekanan bahan bakar saat mesin tidak hidup. Hal ini mencegah terbentuknya kantong udara dan menjamin start mesin yang panas dengan baik. Regulator juga memperlambat kenaikan tekanan bahan bakar saat mesin dihidupkan dan meredam fluktuasinya di dalam pipa.

Menghidupkan mesin dalam keadaan dingin difasilitasi oleh beberapa perangkat. Katup bypass (20), dikendalikan oleh pegas bimetalik, membuka saluran pembuangan ke tangki bahan bakar selama start dingin, yang mengurangi tekanan bahan bakar di ujung spul. Hal ini mengganggu keseimbangan tuas dan jumlah udara masuk yang sama akan menyebabkan volume bahan bakar yang disuntikkan lebih besar. Perangkat lainnya adalah pengatur pasokan udara tambahan (19), yang diafragmanya juga dibuka oleh pegas bimetalik. Udara tambahan diperlukan untuk mengatasi peningkatan hambatan gesekan pada mesin dingin. Perangkat ketiga adalah injektor bahan bakar start dingin (21), dikendalikan oleh termostat (22) di jaket air mesin, yang menjaga injektor tetap terbuka hingga cairan pendingin mesin mencapai suhu yang ditentukan.

Peralatan elektronik dari sistem injeksi bensin yang dimaksud dibatasi seminimal mungkin. Ketika mesin dimatikan, pompa bahan bakar listrik dimatikan dan udara berlebih lebih sedikit dibandingkan dengan injeksi bahan bakar langsung, namun permukaan pendingin yang besar pada dinding menyebabkan kehilangan panas yang besar, yang menyebabkan jatuh.

Pembentukan karbon monoksida CO dan hidrokarbon CH x

Ketika campuran komposisi stoikiometri dibakar, karbon dioksida CO 2 dan uap air yang tidak berbahaya akan terbentuk, dan jika terjadi kekurangan udara karena sebagian bahan bakar terbakar tidak sempurna, tambahan karbon monoksida CO beracun dan hidrokarbon CH yang tidak terbakar x harus dibentuk.

Komponen gas buang yang berbahaya ini dapat terbakar dan menjadi tidak berbahaya. Untuk tujuan ini, udara segar perlu disuplai dengan kompresor khusus K (Gbr. 2) ke suatu tempat di pipa knalpot di mana produk berbahaya dari pembakaran tidak sempurna dapat dibakar. Kadang-kadang hal ini dilakukan dengan meniupkan udara langsung ke katup buang yang panas.

Biasanya, reaktor termal untuk pembakaran CO dan CH x setelahnya terletak tepat di belakang mesin tepat di saluran keluar gas buang. Gas buang M disuplai ke pusat reaktor dan dikeluarkan dari pinggirannya ke pipa pembuangan V. Permukaan luar reaktor mempunyai isolasi termal I.

Di bagian tengah reaktor yang terpanas terdapat ruang api yang dipanaskan oleh gas buang, tempat pembakaran produk pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna. Ini melepaskan panas, yang menjaga suhu reaktor tetap tinggi.

Komponen yang tidak terbakar pada gas buang dapat dioksidasi tanpa pembakaran menggunakan katalis. Untuk melakukan ini, perlu menambahkan udara sekunder ke gas buang, yang diperlukan untuk oksidasi, yang reaksi kimianya akan dilakukan oleh katalis. Ini juga melepaskan panas. Katalisnya biasanya berupa logam langka dan berharga, sehingga harganya sangat mahal.

Katalis dapat digunakan pada semua jenis mesin, namun umur pemakaiannya relatif singkat. Jika terdapat timbal dalam bahan bakar, permukaan katalis akan cepat teracuni dan menjadi tidak dapat digunakan. Memproduksi bensin beroktan tinggi tanpa bahan anti ketukan timbal merupakan proses yang rumit dan menghabiskan banyak minyak, sehingga tidak layak secara ekonomi jika terjadi kekurangan minyak. Jelas bahwa pembakaran bahan bakar dalam reaktor termal menyebabkan hilangnya energi, meskipun pembakaran melepaskan panas yang dapat dimanfaatkan. Oleh karena itu, disarankan untuk mengatur proses di dalam mesin sedemikian rupa sehingga ketika bahan bakar dibakar, zat berbahaya dalam jumlah minimum akan terbentuk di dalamnya. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa untuk memenuhi persyaratan legislatif di masa depan, penggunaan katalis tidak dapat dihindari.

Pembentukan nitrogen oksida NO x

Nitrogen oksida, yang berbahaya bagi kesehatan, terbentuk pada suhu pembakaran tinggi dalam kondisi komposisi campuran stoikiometri. Mengurangi emisi senyawa nitrogen dikaitkan dengan kesulitan tertentu, karena kondisi pengurangannya bertepatan dengan kondisi pembentukan produk berbahaya dari pembakaran tidak sempurna dan sebaliknya. Pada saat yang sama, suhu pembakaran dapat diturunkan dengan memasukkan sejumlah gas inert atau uap air ke dalam campuran.

Untuk tujuan ini, disarankan untuk mensirkulasi ulang gas buang yang didinginkan ke dalam intake manifold. Penurunan tenaga yang diakibatkannya memerlukan campuran yang lebih kaya, bukaan katup throttle yang lebih besar, yang meningkatkan emisi keseluruhan CO dan CH x berbahaya dari gas buang.

Resirkulasi gas buang, dipadukan dengan penurunan rasio kompresi, timing katup variabel, dan pengapian lambat, dapat mengurangi NO x hingga 80%.

Nitrogen oksida dihilangkan dari gas buang juga menggunakan metode katalitik. Dalam hal ini, gas buang pertama-tama dilewatkan melalui katalis reduksi, yang mana kandungan NO x direduksi, dan kemudian, bersama dengan udara tambahan, melalui katalis oksidasi, yang menghilangkan CO dan CH x. Diagram sistem dua komponen ditunjukkan pada Gambar. 3.

Untuk mengurangi kandungan zat berbahaya dalam gas buang, digunakan apa yang disebut probe α, yang juga dapat digunakan bersama dengan katalis dua komponen. Keunikan sistem dengan α-probe adalah bahwa udara tambahan untuk oksidasi tidak disuplai ke katalis, tetapi α-probe secara konstan memonitor kandungan oksigen dalam gas buang dan mengontrol pasokan bahan bakar sehingga komposisi campuran selalu sesuai dengan yang stoikiometri. Dalam hal ini, CO, CH x dan NO x akan terdapat dalam gas buang dalam jumlah minimal.

Prinsip pengoperasian probe α adalah bahwa dalam rentang sempit dekat komposisi stoikiometri campuran α = 1, tegangan antara permukaan dalam dan luar probe berubah tajam, yang berfungsi sebagai pulsa kontrol untuk perangkat yang mengatur pasokan bahan bakar. Elemen sensitif 1 dari probe terbuat dari zirkonium dioksida, dan permukaannya 2 dilapisi dengan lapisan platina. Karakteristik tegangan U antara permukaan dalam dan luar elemen penginderaan ditunjukkan pada Gambar. 4.

Zat beracun lainnya

Agen anti ketukan, seperti timbal tetraetil, biasanya digunakan untuk meningkatkan angka oktan bahan bakar. Untuk mencegah pengendapan senyawa timbal pada dinding ruang bakar dan katup, digunakan apa yang disebut pemulung, khususnya dibromoetil.

Senyawa ini masuk ke atmosfer bersama gas buang dan mencemari tumbuh-tumbuhan di sepanjang jalan. Senyawa timbal yang masuk ke dalam tubuh manusia bersama makanan akan menimbulkan efek berbahaya bagi kesehatan manusia. Deposisi timbal dalam katalis gas buang telah disebutkan. Dalam hal ini, tugas penting saat ini adalah menghilangkan timbal dari bensin.

Oli yang masuk ke ruang bakar tidak terbakar sempurna, dan kandungan CO dan CH x pada gas buang meningkat. Untuk menghilangkan fenomena ini, diperlukan kekencangan ring piston yang tinggi dan pemeliharaan kondisi teknis mesin yang baik.

Pembakaran oli dalam jumlah besar merupakan ciri khas mesin dua langkah, yang ditambahkan ke bahan bakar. Akibat negatif penggunaan campuran bensin-minyak sebagian diatasi dengan memberi dosis oli dengan pompa khusus sesuai dengan beban mesin. Kesulitan serupa juga terjadi saat menggunakan mesin Wankel.

Uap bensin juga mempunyai efek berbahaya bagi kesehatan manusia. Oleh karena itu, ventilasi bak mesin harus dilakukan sedemikian rupa sehingga gas dan uap yang masuk ke dalam bak mesin akibat penyegelan yang buruk tidak masuk ke atmosfer. Kebocoran uap bensin dari tangki bahan bakar dapat dicegah dengan cara adsorpsi dan penghisapan uap ke dalam sistem intake. Kebocoran oli dari mesin dan girboks serta kontaminasi kendaraan akibat oli juga dilarang demi menjaga kebersihan lingkungan.

Mengurangi konsumsi minyak sama pentingnya dari sudut pandang ekonomi dengan menghemat bahan bakar, karena harga minyak jauh lebih mahal daripada bahan bakar. Pemeriksaan dan perawatan rutin akan mengurangi konsumsi oli akibat kerusakan mesin. Kebocoran oli pada mesin dapat terjadi, misalnya karena buruknya penyegelan penutup kepala silinder. Akibat kebocoran oli, mesin menjadi kotor sehingga dapat menimbulkan kebakaran.

Kebocoran oli juga berbahaya karena rendahnya kekencangan seal poros engkol. Dalam hal ini, konsumsi oli meningkat secara signifikan, dan mobil meninggalkan bekas kotor di jalan.

Mencemari mobil dengan oli sangat berbahaya, dan noda oli di bawah mobil menjadi alasan pelarangan pengoperasiannya.

Oli yang bocor dari seal poros engkol dapat masuk ke dalam kopling dan menyebabkannya selip. Namun dampak negatif lebih banyak ditimbulkan oleh masuknya oli ke ruang bakar. Meskipun konsumsi minyaknya relatif kecil, pembakarannya yang tidak sempurna meningkatkan emisi komponen berbahaya bersama gas buang. Pembakaran oli dimanifestasikan dalam asap mobil yang berlebihan, yang merupakan ciri khas mesin empat tak yang aus secara signifikan.

Pada mesin empat langkah, oli masuk ke ruang bakar melalui ring piston, yang terutama terlihat ketika ada banyak keausan pada silinder dan silinder. Alasan utama masuknya oli ke ruang bakar adalah ketidakrataan cincin kompresi dengan lingkar silinder. Oli dialirkan dari dinding silinder melalui slot pada cincin pengikis oli dan lubang pada alurnya.

Melalui celah antara batang dan pemandu katup masuk, oli dengan mudah menembus ke dalam intake manifold, di mana terdapat ruang hampa. Hal ini terutama umum terjadi ketika menggunakan oli dengan viskositas rendah. Konsumsi oli melalui unit ini dapat dicegah dengan menggunakan segel karet di ujung pemandu katup.

Gas bak mesin mesin yang banyak mengandung zat berbahaya biasanya dibuang melalui pipa khusus ke sistem intake. Memasuki silinder dari situ, gas bak mesin terbakar bersama dengan campuran udara-bahan bakar.

Oli dengan viskositas rendah mengurangi kerugian gesekan, meningkatkan kinerja mesin, dan mengurangi konsumsi bahan bakar. Namun, tidak disarankan menggunakan oli dengan viskositas lebih rendah dari standar yang ditentukan. Hal ini dapat menyebabkan peningkatan konsumsi oli dan peningkatan keausan mesin.

Karena kebutuhan untuk menghemat minyak, pengumpulan dan penggunaan limbah minyak menjadi isu yang semakin penting. Dengan meregenerasi oli bekas, dimungkinkan untuk memperoleh sejumlah besar pelumas cair berkualitas tinggi dan pada saat yang sama mencegah pencemaran lingkungan dengan menghentikan pembuangan oli bekas ke aliran air.

Penentuan jumlah zat berbahaya yang diperbolehkan

Menghilangkan zat berbahaya dari gas buang adalah tugas yang agak sulit. Dalam konsentrasi tinggi, komponen tersebut sangat berbahaya bagi kesehatan. Tentu saja, tidak mungkin untuk segera mengubah keadaan saat ini, terutama terkait armada kendaraan yang digunakan. Oleh karena itu, persyaratan hukum untuk memantau kandungan zat berbahaya dalam gas buang dirancang untuk kendaraan yang baru diproduksi. Peraturan ini akan diperbaiki secara bertahap dengan mempertimbangkan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Pemurnian gas buang dikaitkan dengan peningkatan konsumsi bahan bakar hampir 10%, penurunan tenaga mesin dan peningkatan biaya kendaraan. Di saat yang sama, biaya perawatan kendaraan juga meningkat. Katalis juga mahal karena komponennya terbuat dari logam langka. Umur layanan seharusnya dihitung untuk jarak tempuh kendaraan 80.000 km, tetapi hal ini belum tercapai. Katalis yang digunakan saat ini dapat bertahan sekitar 40.000 km, dan menggunakan bensin tanpa pengotor timbal.

Situasi saat ini mempertanyakan efektivitas peraturan ketat mengenai kandungan pengotor berbahaya, karena hal ini menyebabkan peningkatan yang signifikan pada biaya mobil dan pengoperasiannya, dan pada akhirnya menyebabkan peningkatan konsumsi minyak.

Masih belum mungkin untuk memenuhi persyaratan ketat kemurnian gas buang yang diajukan di masa depan dengan kondisi mesin bensin dan diesel saat ini. Oleh karena itu, disarankan untuk memperhatikan perubahan radikal pada pembangkit listrik kendaraan mekanis.

PERKENALAN

Situasi darurat terkait dengan penggunaan gas hidrokarbon cair saat ini semakin sering terjadi karena peningkatan volume produksi jasa. Relevansi pekerjaan ini disebabkan oleh kenyataan bahwa kerusakan akibat kebakaran dan ledakan di negara-negara industri sangat besar dan memiliki tren pertumbuhan yang konstan. Ketika tingkat peralatan teknis produksi meningkat, bahaya kebakaran dan ledakan juga meningkat. Kebakaran dan ledakan merupakan bagian integral dari sebagian besar situasi darurat di perusahaan pengolahan minyak dan gas, sehingga perlu dan mendesak untuk mengembangkan langkah-langkah yang bertujuan untuk mencegahnya.

Isu pembangunan berkelanjutan - penempatan fasilitas ekonomi tersebut di kawasan yang dekat dengan tempat keramaian dapat menciptakan situasi yang berpotensi berbahaya.

Aspek lingkungan– bentuk utama dampak kebakaran adalah pencemaran kimiawi oleh produk pembakaran dan bahan beracun yang mudah terbakar, yang berdampak buruk terhadap lingkungan alam.

1 Analisis status masalah

Industri gas merupakan salah satu komponen kompleks bahan bakar dan energi, yang meliputi usaha ekstraksi dan pengolahan semua jenis bahan bakar (industri bahan bakar), produksi listrik dan transportasinya.

Meluasnya penggunaan bahan bakar gas di perumahan dan layanan komunal serta sektor jasa disebabkan oleh sifat konsumen seperti efisiensi energi yang tinggi, kemudahan penggunaan dan pembakaran yang bersih, serta harga yang relatif rendah.

Bagian ini membahas informasi tentang penggunaan gas hidrokarbon cair dalam industri dan ciri-ciri utama gas cair. Karakteristik stasiun pengisian bahan bakar gas dan jaringan pipa gas eksternal juga dipertimbangkan. Statistik kecelakaan di fasilitas industri gas disediakan.

1.1 Signifikansi industri, penggunaan propana dan gas cair lainnya

propana- hidrokarbon jenuh dengan rumus kimia: CH3CH2CH3, gas tidak berwarna, mudah terbakar, tidak berbau; suhu leleh ( T jam) -187,7 0С, titik didih ( T kip) - 42,1 0С. Ia memiliki batas ledakan dalam campuran dengan udara sebesar 2,1-9,5% (berdasarkan volume). Ini ditemukan dalam gas alam dan gas terkait minyak bumi, dalam gas yang diperoleh dari CO dan H2, serta dalam penyulingan minyak.

Propana memiliki sifat sebagai berikut:

nilai kalor tinggi selama pembakaran; terbakar tanpa bekas dan praktis tidak berbahaya bila digunakan dengan benar; mudah digunakan; Pengiriman dapat dilakukan dalam silinder dengan berbagai kapasitas untuk jarak berapa pun.

Sifat-sifat ini menjadikan propana sebagai gas serbaguna; Saat ini banyak digunakan baik dalam produksi maupun dalam kehidupan sehari-hari.

1.1.1 Penggunaan propana dalam produksi

1) Saat melakukan pekerjaan api gas di pabrik dan perusahaan:

dalam produksi pengadaan; untuk memotong besi tua; untuk mengelas struktur logam non-kritis.

Ketebalan baja potong mm baja las 2-9 mm

2) Untuk pekerjaan atap dan untuk pemanasan tempat industri dalam konstruksi

3) Untuk memanaskan tempat industri (di peternakan, peternakan unggas, di rumah kaca)

4) Untuk kompor gas, pemanas air di industri makanan

Propana adalah jenis bahan bakar kota yang ideal

1.1.2 Penggunaan propana di rumah

Saat menyiapkan makanan di rumah dan saat bepergian; untuk memanaskan air; untuk pemanasan musiman di tempat terpencil - rumah pribadi, hotel, peternakan; untuk pengelasan pipa, rumah kaca, garasi menggunakan stasiun las gas.

1.1.3 Penggunaan industri

Propana adalah produk awal untuk sintesis industri: produksi turunan propana klorida, propilena diperoleh dengan dehidrogenasi katalitik propana, dan nitrometana diperoleh melalui nitrasi (dicampur dengan nitroetana dan nitropropana). Hidrokarbon dengan rantai karbon bercabang (2,3-dimetilbutana, 2-metilpentana, dll.) diperoleh dari propana dan propilena, yang berfungsi sebagai bahan tambahan bahan bakar penerbangan. Beberapa jenis bahan bakar roket mengandung propana.

Di kilang gas-bensin atau minyak, fraksi propana-butana dipisahkan dari gas minyak bumi dari komponen yang lebih ringan melalui pencairan dan diangkut dalam tangki bertekanan ke stasiun pengisian bahan bakar gas. Selama pengangkutan dan penyimpanan, campuran berada dalam keadaan dua fase, yaitu dalam bentuk cair di bawah tekanan uapnya. Fase cair harus mengisi tidak lebih dari 85% volume geometrik silinder atau reservoir sehingga bantalan uap tetap berada di atasnya.

Propana pada suhu –35 hingga +450 C memiliki tekanan uap yang tinggi. Hal ini memungkinkan, ketika digunakan dalam instalasi dengan pemilihan fase selama penguapan alami, untuk memasang silinder dengan gas cair di luar lokasi. Tekanan uap butana lebih rendah, oleh karena itu dalam instalasi dengan ekstraksi fase uap hanya digunakan pada suhu positif, namun memiliki keunggulan dibandingkan propana selama pengangkutan: semakin banyak butana bercampur dengan propana di dalam tangki, semakin rendah tekanan uap dan semakin besar tekanan uapnya. lebih sedikit bahaya pecahnya wadah. Uap campuran propana-butana tidak berwarna dan tidak berbau. oleh karena itu, pewangi (etil merkaptan) ditambahkan ke dalamnya.

1.1.4 Digunakan sebagai bahan bakar dalam transportasi

Sumber daya gas cair yang terpusat melebihi 6 juta ton per tahun, yang menurut berbagai perkiraan, hingga 1,3-1,5 juta ton dikirim secara grosir ke luar negeri, terutama oleh perusahaan ekspor swasta kecil. Pasar bahan bakar otomotif Rusia berjumlah 600 ribu ton per tahun.

Potensi kebutuhan bahan bakar gas dan stasiun pengisian bahan bakar gas sangat besar. Untuk mengisi bahan bakar di sebagian besar kota di Rusia, Anda perlu berdiri selama 1-1,5 jam.

Berdasarkan perkiraan awal, kapasitas minimum pasar penjualan sampai dengan tahun adalah sebagai berikut:
- Stasiun pengisian gas bertekanan daya sedang dan rendah hingga 180 meter kubik. m/jam dengan harga sekitar $ - 150-180 unit;
-stasiun pengisian bahan bakar gas cair dengan harga sekitar $30.000 - 400-450 unit;
-tabung gas untuk gas terkompresi dengan harga $150 hingga $200 per buah - 20-25 ribu unit;
-peralatan otomotif gas dengan harga $150-200 per set - 200 ribu set.

Jenis peralatan yang terdaftar diproduksi di Kanada, Amerika Serikat, Argentina, Eropa (Italia, Jerman) dan Rusia.

Secara total, perkiraan pasar untuk pasokan peralatan saja berjumlah sekitar satu juta dolar. Profitabilitas bisnis pengisian gas di Rusia adalah:
- untuk pompa bensin cair - 80-100%;
- untuk pompa bensin terkompresi - 20-40%;
- untuk pompa bensin terkompresi tipe intra-garasi - hingga 400%.

Analisis menunjukkan bahwa pada tahun 2005 dan tahun-tahun berikutnya, keuntungan di sektor ekonomi Rusia ini bisa mencapai $200-350 juta.

Mari kita simak keunggulan bahan bakar gas dibandingkan bensin dan solar. Keuntungannya berlaku untuk metana dan propana-butana:

1. Menambah masa overhaul mesin sebanyak 1,5 kali lipat. Kelompok silinder-piston mesin bertahan lebih lama (gas tidak menghilangkan oli dari dinding silinder dan bercampur lebih baik dengan udara, yang berkontribusi pada pembakaran yang lebih seragam);

2. Meningkatkan masa pakai oli mesin sebanyak 1,5....2 kali lipat. Oli dapat diganti lebih jarang, sifat-sifatnya hilang lebih lambat;

3. Saat mengerjakan gas, tidak terjadi detonasi (angka oktan lebih dari 100);

4. Mengurangi tingkat kebisingan mesin sebesar 3.....8 dB (minimal 2 kali);

5. Peningkatan masa pakai busi sebesar 40%;

6. Mengurangi toksisitas gas buang: CO - 2...3 kali, CH - 1.3...1.9 kali, lebih sedikit endapan karbon yang terbentuk, lebih sedikit gas buang yang berbahaya;

7. Pengurangan asap knalpot (untuk mesin diesel) sebanyak 2...4 kali.

Saat memasang peralatan tabung gas (GCA), hampir tidak ada perubahan pada desain mobil. Hanya katup solenoid yang dimasukkan ke dalam celah saluran bahan bakar untuk mematikan pasokan bensin. Komponen dan suku cadang standar lainnya tidak dapat diubah; peralatan gas merupakan tambahan yang dapat dibuka dan dipasang pada mobil lain kapan saja. Setelah memasang GBA, mobil akan dapat melaju dengan dua jenis bahan bakar - gas dan bensin.

Penggunaan pabrik untuk memproduksi gas cair (campuran propana-butana untuk kendaraan) dari gas ikutan selama produksi minyak dan gas serta pengolahan minyak dan gas, yang diproduksi di AS, Kanada, Eropa dan di sini, akan memungkinkan diperolehnya volume gas sendiri hingga 3 - 4 juta ton dengan investasi modal yang relatif kecil setiap tahunnya.
Oleh karena itu, kami menemukan bahwa pasar Rusia yang sedang berkembang memiliki semua syarat untuk memulai bisnis pengisian gas yang sukses.

1.2 Produksi propana

Saat memproduksi propana, serta hidrokarbon jenuh, sumber alami (gas, minyak, dll.) dan metode produksi sintetis digunakan.

Propana tersebar luas di alam. Hal ini ditemukan dalam gas alam (hingga 5%), dilarutkan dalam minyak.

1) Retak minyak. Proses utama selama perengkahan adalah pembelahan homolitik rantai karbon dengan isomerisasi dan siklisasi secara simultan, serta hidrogenasi hidrokarbon dengan pembentukan senyawa tak jenuh. Struktur produk ini ditentukan oleh struktur hidrokarbon jenuh awal dan rezim perengkahan teknologi. Cracking ditemukan pada tahun 1891.

C5H12 C3H8 + C2H4;

Etilen propana pentana

2) Hidrogenasi batubara: pencampuran dan pemanasan dengan minyak pelumas berat dan katalis (oksida besi):

3C + 4H2 C3H8

3) Hidrogenasi hidrokarbon tak jenuh:

Propilena H2 propana

4) Sintesis dari karbon monoksida dan hidrogen (gas sintesis). Dalam hal ini, nikel atau kobalt digunakan sebagai katalis:

nCO + (2n+1)H2 CnH2n+2 + nH2O

1.3 Penyimpananpropana

Gas hidrokarbon cair disimpan dalam tangki baja (Gambar 1.3) di bawah tekanan uap dan di fasilitas penyimpanan gas bawah tanah - pekerjaan tambang dan lapisan garam.

DIV_ADBLOCK296">

Propana dapat dipompa. Namun dalam hal ini persyaratan peraturan keselamatan harus dipatuhi dengan ketat, jika dilanggar dapat timbul bahaya sebagai berikut:

§ Kebocoran ke atmosfer melalui segel kotak isian dan penyalaan serta ledakannya;

§ Pompa terlalu panas dengan kemungkinan ledakan;

§ Pembentukan sumbat gas di pompa dan pipa dengan kemungkinan rusaknya pipa karena tekanan berlebih;

§ Kebocoran udara ke dalam sistem atau pembuangannya yang tidak lengkap sebelum memulai setelah pematian atau perbaikan.

1.4 Penguapan cepat propana

Propana termasuk dalam kategori cairan yang memiliki suhu kritis di atas suhu lingkungan. Perbedaan utama antara cairan dalam kategori ini adalah fenomena “flash evaporation”, yang terjadi ketika tekanan dalam sistem yang mengandung cairan dalam kesetimbangan dengan uapnya menurun. Setelah beberapa waktu, keadaan kesetimbangan baru terbentuk, dan titik didih cairan akan lebih rendah. Mari kita soroti secara khusus kasus pelepasan cairan dari sistem tertutup ke lingkungan. Ketika tangki propana runtuh, kondisi awal dan akhir akan terlihat seperti ini:

	Kondisi awal	Kondisi akhir
Suhu, 0C
Tekanan absolut, bar

Selama transisi dari kondisi awal ke kondisi akhir, terjadi penguapan sebagian. Jika kita berasumsi bahwa proses berlangsung secara adiabatik (yaitu, sistem tidak menerima atau mengeluarkan panas), maka ini berarti bahwa entalpi suatu satuan massa zat cair, pada kondisi awal, akan sama dengan jumlah entalpinya. bagian cairan yang menguap.

Bagian terakhir ini dapat dihitung dari tabel atau diagram sifat termodinamika zat yang bersangkutan. Dalam praktiknya, berbagai metode digunakan untuk merepresentasikan sifat termodinamika suatu zat. Biasanya, diagram digunakan di mana tekanan, suhu, entalpi, entropi, dan kandungan uap merupakan besaran yang bervariasi. Mereka berbeda dalam besaran yang diplot sepanjang sumbu, misalnya, “entalpi-tekanan” atau “entalpi-entropi”. Diagram biasanya dimaksudkan untuk menentukan besaran selain parameter yang diplot sepanjang sumbu.

https://pandia.ru/text/78/625/images/image005_1.png" width="616" height="411">

Gambar 1.4 – Fraksi cairan yang langsung menguap dalam pendekatan adiabatik.

Gambar tersebut menunjukkan ketergantungan fraksi bagian cair - propana yang langsung menguap dalam pendekatan adiabatik (TAFF) pada suhu awal. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

TAFТ=(НТ-НХ)/LX;

dimana TAFТ adalah fraksi cairan yang langsung menguap dengan pendekatan adiabatik pada suhu T;

NT – entalpi spesifik cairan pada suhu

НХ - entalpi spesifik cairan pada titik didih pada tekanan atmosfer;

LX adalah panas laten penguapan pada titik didih pada tekanan atmosfer.

Saat menghitung TAFF, diasumsikan hal-hal berikut:

1) Saat menguap, uap berada dalam kesetimbangan dengan fase cair. Kenyataannya hal ini tidak terjadi, karena uap yang dikeluarkan pertama kali akan bersuhu lebih tinggi daripada cairan yang tersisa. Dalam perhitungannya, pengaruh ini dianggap sangat kecil.

2) Proses adiabatik. Proses penguapan kilat terjadi sangat cepat, sehingga perolehan panas dari lingkungan kemungkinan besar dapat diabaikan. Yang jauh lebih penting di sini adalah tingkat pengaruh busa dan percikan terhadap jumlah cairan yang dilepaskan ke lingkungan.

1.4.1 Dinamika proses evaporasi

Hukum termodinamika, berdasarkan asumsi tertentu, memungkinkan untuk memprediksi keadaan kesetimbangan akhir dari proses evaporasi kilat. Namun, hukum-hukum ini tidak mencakup waktu, sehingga tidak memungkinkan kita untuk menggambarkan dinamika perilaku zat cair dan gas selama proses ini.

Analisis hidrodinamika evaporasi kilat melibatkan tiga aspek yang menarik perhatian. Ini adalah:

1) Penguapan instan terkait dengan kehancuran total bejana tekan;

2) Penguapan seketika ketika terjadi kebocoran di atas permukaan cairan dalam sistem uap-cair;

3) Penguapan seketika bila terjadi kebocoran di bawah permukaan cairan dalam sistem uap-cair.

Dalam industri ada sejumlah proses dimana flash evaporasi merupakan bagian yang tidak terpisahkan. Analisis dan studi eksperimental proses ini diperlukan untuk perhitungan proses, yang meliputi perhitungan flash boiler, flash distilasi dan sistem flash evaporasi.

1.4.2 Penguapan seketika setelah kehancuran total

Penghancuran total sebuah bejana di bawah tekanan berarti disintegrasi mendadak menjadi bagian-bagian yang kira-kira sama, yang jarang terjadi. Meski demikian, fenomena tersebut terjadi dan disertai dengan keluarnya uap yang mudah terbakar dan beracun.

Mari kita memperkirakan secara kasar skala waktu terjadinya peristiwa semacam itu.

Waktu minimum yang diperlukan untuk flash evaporasi secara teoritis dapat diperoleh berdasarkan asumsi bahwa awan uap yang tidak bercampur dengan udara akan terbentuk pada akhir proses. Waktu penguapan sesaat dianggap sebagai waktu keluarnya uap, yang bergerak dengan kecepatan suara dari permukaan cairan yang langsung menguap, mencapai tepi awan yang terbentuk. Dengan demikian:

Dimana Tf adalah waktu penguapan, Rc adalah jari-jari kulit uap, Cv adalah cepat rambat bunyi dalam uap.

Jari-jari belahan bumi ditentukan dari persamaan:

Oleh karena itu: r=(0,48V)1/3=0,78V1/3;

Untuk menghitung radius awan, Anda harus memperkirakan volume awan terlebih dahulu, dengan mempertimbangkan kombinasi volume pelepasan pertama dan volume cairan setelah penguapan kilat. Jari-jari rambat daerah uap ditentukan oleh selisih antara jari-jari belahan bumi dan jari-jari zat cair sebelum penguapan sesaat. Namun, dalam banyak kasus, cukup dengan mengurangkan jari-jari volume awal zat cair dari jari-jari belahan bumi yang volumenya sama dengan volume uap yang diuapkan.

Karena itu,

/Сv;

untuk 100 m3 propana pada 10 bar: TAFF=0,38; Ef=257 – rasio volume spesifik uap dan cairan untuk propana pada tekanan atmosfer; Сv=300 m/s; Kemudian:

Tf=0,78*((100*257*0,38)-100)1/3/300=0,055 dtk.

Mari kita bandingkan hasil yang diperoleh dengan waktu kehancuran total bejana tekan. Jika kita berasumsi bahwa kehancuran disebabkan oleh retakan yang merambat sepanjang keliling dasar belahan bumi dengan kecepatan suara pada baja, maka hal ini akan terjadi dalam 2Pr/Cs detik. Untuk belahan bumi yang volumenya 100 m3 r = 3,63 m dan kelilingnya 22,8 m, Cs = 3200 m/s, T = 0,007 s.

Situasi yang dijelaskan di atas tidak realistis, jika hanya karena tidak ada tangki setengah bola, dan terjadinya retakan seperti itu hampir selalu menyebabkan pelepasan ledakan dengan deformasi parah pada lingkungan udara di dekat tangki. Awan yang terbentuk saat pelepasan akan bercampur dengan udara. Selain itu, uap akan mulai bergerak dari keadaan diam, dan kecepatan suara tidak mungkin tercapai bahkan pada saat awal, dan setelah tekanan turun ke titik kritis tertentu, hal ini tidak akan dapat dicapai bahkan secara teoritis. Oleh karena itu, waktu penyelesaian sebenarnya dari proses flash evaporasi akan lebih lama dari perhitungan di atas.

Dalam praktiknya, penguapan kilat terjadi dengan sangat hebat. Segera setelah permukaan luar massa cair dibebaskan dari uapnya dan lapisan luarnya hancur, lapisan bawah dilepaskan. Dalam hal ini, diyakini bahwa selama periode penguapan cepat, cairan berubah menjadi massa busa. Tetesan yang dikeluarkan selama disintegrasi hebat dapat melampaui batas uap yang dihitung secara teoritis. Pada saat yang sama, impuls yang terbentuk selama pemuaian uap menyebabkan pelepasan uap ke atmosfer sekitarnya, di mana ia bercampur dengan udara, membentuk awan campuran uap-udara. Diasumsikan bahwa selama penguapan sesaat, tetesan cairan juga ditarik ke dalam awan uap yang terbentuk, dan massa fase cair sama dengan massa fase uap. Pandangan ini diterima oleh Komite Penasihat Bahaya Besar. Ada kemungkinan bahwa pemuaian uap, meskipun terjadi pada kecepatan subsonik, akan memampatkan udara di depannya, menciptakan gelombang kejut yang serupa dengan yang dihasilkan dalam ledakan kimia.

Meskipun model di atas mengasumsikan bahwa reservoir terisi seluruhnya oleh cairan, dalam praktiknya, kecuali reservoir terisi berlebihan atau gagal karena rekahan hidrolik, harus ada fase uap di dalam reservoir, yang akan mengembang saat pecah. Oleh karena itu, ukuran awan uap yang terbentuk ketika tangki propana pecah sepenuhnya akan bergantung pada tingkat pengisian bejana dengan cairan pada saat pecah. Jadi, dalam kasus kami, penghancuran tangki yang terisi penuh dengan cairan dapat menyebabkan fakta bahwa volume uap yang dikeluarkan secara langsung akan 100 kali lebih besar dari volume aslinya. penghancuran tangki yang sebagian terisi cairan pada tekanan uap 10 bar hanya akan menyebabkan peningkatan sepuluh kali lipat.

1.4.3 Penguapan kilat saat pecah di atas permukaan cairan

Pertimbangkan kasus di mana reservoir yang berisi cairan yang menguap dengan cepat ditembus di atas permukaan cairan. Kebocoran kecil sekalipun dapat menyebabkan uap terus dikeluarkan pada tekanan tangki hingga seluruh cairan menguap. Meskipun panas disuplai dari lingkungan, isinya akan didinginkan hingga suhu tertentu tergantung pada ukuran lubang. Laju aliran akan menjadi fungsi dari ukuran lubang dan tekanan di dalam reservoir. Aliran mungkin sangat penting. Hal ini ditentukan oleh nilai tekanan dan kecepatan suara lokal. Alasan yang sama dapat diterapkan pada kasus pecahnya pipa yang berhubungan dengan ruang uap di tangki penyimpanan. Kecepatan aliran dihitung menggunakan metode standar.

Keputusan apakah masuknya tetesan cairan ke dalam aliran uap itu signifikan akan bergantung pada laju pendidihan dan ketinggian ruang uap. Makalah ini berpendapat bahwa dalam boiler pengenceran uap cepat, di mana kondensat menguap dari koil pemanas bertekanan tinggi, masuknya tetesan cairan oleh uap air bertekanan rendah menjadi signifikan pada kecepatan aliran di atas 3 m/s. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kolom distilasi dengan jarak antar baki yang lebar, kecepatan 2 m/s merupakan nilai ambang batas entrainment. Jadi, pada laju aliran kurang dari 2-3 m/s, kerusakan pada bejana akan menyebabkan aliran uap saja tanpa tetesan cairan.

1.4.4 Penguapan kilat saat pecah di bawah permukaan cairan

Ketika tangki rusak di bawah permukaan cairan dalam lubang aliran keluar di dinding datar, kemungkinan besar aliran cairan satu fase dapat diharapkan. Dalam hal ini, penguapan seketika akan terjadi dari luar kebocoran. Jika kebocoran disebabkan oleh pecahnya pipa, kedipan pada pipa kemungkinan besar akan menghasilkan aliran dua fasa. Karena penguapan cepat, laju aliran akan lebih rendah dibandingkan aliran cairan satu fasa pada penurunan tekanan yang sama. Namun, kerusakan di bawah permukaan cairan akan memiliki laju aliran massa yang lebih besar dibandingkan kerusakan dengan ukuran serupa di atas permukaan cairan.

1.5 Efek fisiologis dan toksik propana

Paparan pada hewan: Menghirup campuran 90% propana dan 10% oksigen menyebabkan anestesi total pada kucing.

Paparan pada manusia: Kasus bunuh diri keracunan fatal akibat propana yang dimaksudkan untuk digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga telah dilaporkan. Dalam kasus keracunan propana, tidak hanya propana yang ada di dalam darah, urin, atau cairan serebrospinal, tetapi juga propena. Beberapa turunan propana dimetabolisme di dalam tubuh. Jadi, ketika 2-nitropropane-1,3 dihirup pada konsentrasi 72,8 dan 560 mg/m3 pada tikus selama 48 jam, lebih dari separuhnya dilepaskan melalui paru-paru dalam bentuk CO2, sebagian (13,7 dan 21,9%) sebagai molekul yang tidak berubah , dengan urin – 8,1 dan 10,7%, dengan feses – 10,7 dan 5,3%; 25,5 dan 11,3% terakumulasi di jaringan dan tulang. Propana merupakan produk limbah yang terdapat pada udara yang dihembuskan manusia, meskipun dalam jumlah kecil.

Metode penentuan.

Preferensi harus diberikan pada penentuan kromatografi. Saat menggunakan penyerap yang efektif untuk pengambilan sampel (Maslovka, Nowicka), metode GLC memungkinkan untuk menentukan propana. Metode penentuan biosubstrat juga didasarkan pada penyerapan gas dan GLC.

Metode pencegahan. Perlindungan pribadi.

Saat menggunakan obor propana di dalam ruangan, tindakan pencegahan harus dilakukan: jika kekurangan oksigen, propana akan terbakar membentuk CO dan aldehida, yang dapat menyebabkan keracunan. Pekerjaan harus dilengkapi dengan pasokan dan ventilasi pembuangan. Saat bekerja, Anda harus menggunakan kacamata pengaman.

Perawatan Mendesak .

Jika terjadi keracunan inhalasi, korban harus dikeluarkan dari atmosfer yang terkontaminasi, dibebaskan dari pakaian ketat dan ditempatkan di tempat yang hangat (ditutupi dengan bantalan pemanas). Jika pernapasan terganggu, oksigen diberikan; jika tidak ada pernapasan, ventilasi buatan pada paru-paru segera dimulai. Kopi, teh kental, plester mustard atau bantalan pemanas di anggota badan. Jika ada ancaman terjadinya edema paru, pertumpahan darah dini, terapi oksigen, kalsium klorida atau kalsium glukonat, larutan glukosa 40% intravena, dll. Untuk mencegah pneumonia, sulfonamid dan antibiotik digunakan. Glukokortikoid (intramuskular), khususnya kortison asetat (suspensi 2 ml), hidrokortison asetat (suspensi 2 ml) atau prednisolon hidroklorida (0,5 atau 1,0 ml) diresepkan sebagai obat ampuh untuk terapi antiinflamasi dan antitoksik nonspesifik. Perhatian khusus harus diberikan pada keadaan sistem kardiovaskular.

Efek toksik dari campuran gas

1) Propana-butana

Campuran tersebut menyebabkan anestesi. Sifat beracun muncul pada konsentrasi tinggi.

Hewan. Babi Guinea terkena paparan inhalasi campuran (propana dan butana dalam jumlah yang sama) pada konsentrasi 50% (berdasarkan volume) selama 30 menit selama 30 hari, 30% selama 1 jam selama 60 hari dan 5% selama 120 hari. Hanya campuran 50% yang menyebabkan anemia hipokromik ringan.

Manusia. Kasus keracunan di kalangan pekerja yang mengisi bejana dengan campuran propana-butana telah dijelaskan. Gejala keracunan: agitasi, keadaan tertegun, penyempitan pupil, denyut nadi melambat hingga 40-50 denyut per menit, air liur, muntah, kemudian tidur beberapa jam; keesokan harinya denyut nadi tetap lambat, hipotensi dan peningkatan suhu tubuh sedang dicatat; Setelah keracunan parah dengan anestesi berkepanjangan, kehilangan ingatan mungkin terjadi. Efek lokal pada manusia - jika terkena kulit menyebabkan radang dingin, sifat tindakannya menyerupai luka bakar.

2) Propana-butana-pentana

Hewan.

Dalam percobaan pada tikus jantan yang terus menerus menghirup campuran propana (139 mg/m3), butana (80 mg/m3) dan pentana (32 mg/m3) selama 105 hari, setelah 90 hari terjadi perlambatan pertambahan berat badan, penurunan jumlah eritrosit, hemoglobin, penurunan aktivitas fagositik neutrofil, penghambatan aktivitas refleks terkondisi. Perubahan distrofik pada hati terdeteksi pada hewan yang disembelih. Perubahan yang tidak terlalu terasa, namun dalam arah yang sama, ditemukan pada hewan ketika mereka menghirup campuran propana (11 mg/m3) dalam kondisi yang sama.

1.6 Situasi darurat yang khas untuk gas cair dan konsekuensinya.

Berdasarkan literatur, kecelakaan yang paling terkenal terkait dengan zat berbahaya yang ditangani di instalasi tercantum di bawah ini.

1984 San Juanico (Meksiko).

Serangkaian ledakan berurutan yang menghasilkan bola api di taman penyimpanan hidrokarbon cair C3-C4 akibat kebocoran hidrokarbon dalam jumlah besar dari pipa atau tangki. Awan itu tersulut oleh nyala api alat obor.

Ledakan awan uap tersebut diakibatkan pecahnya pipa yang berisi propana cair. Insiden tersebut bisa saja merupakan ledakan awan uap terbesar dalam sejarah, namun terjadi di wilayah kota yang jarang penduduknya dan ledakan tersebut didahului oleh jangka waktu tertentu, sehingga sejumlah warga dapat dievakuasi. Tidak ada korban jiwa dalam kecelakaan tersebut, kecuali luka ringan. Meskipun peristiwa ini sebelumnya dikategorikan sebagai ledakan, namun kini dianggap sebagai transformasi deflagrasi yang disebabkan oleh ledakan di dalam gedung.

Penyebab mekanis ledakan tersebut adalah pecahnya pipa berukuran 8 inci (200 mm) yang melaluinya propana diangkut pada tekanan 6 MPa. Setelah pipa pecah, 20 menit berlalu sebelum kebakaran terjadi, sehingga orang-orang di sekitarnya dapat berpindah ke jarak yang aman.

Kebakaran terjadi akibat masuknya uap ke dalam gedung gudang yang terbuat dari balok beton dan terletak 300 m dari kebocoran searah angin. Bangunan itu berisi peralatan pendingin dan percikan termostat mungkin menyebabkan kebakaran. Bangunan itu sendiri hancur, kemungkinan besar akibat ledakan pertama. Tidak ada satu pun bangunan di sekitar lokasi kecelakaan yang hancur total, berbeda dengan kecelakaan 28 Juli 1948 di Ludwigshafen (Jerman) dan kecelakaan 1 Juni 1979 di Flixborough (Inggris).

Operator memperkirakan jumlah cairan yang tumpah dari pipa sekitar 750 barel, atau 60 ton. Tentu saja tidak semua material yang tumpah terlibat dalam ledakan, sebagian tersebar ke udara hingga konsentrasi di bawah batas bawah mudah terbakar, dan beberapa pada konsentrasi di atas batas atas mudah terbakar. Dalam kasus proses tumpahan yang cukup lama, keadaan kesetimbangan akhirnya terjadi di mana laju pengenceran suatu zat di udara hingga konsentrasi yang tidak memungkinkan terjadinya pembakaran menjadi sama dengan intensitas sumber kebocoran. Laporan tersebut memperkirakan keadaan diam awan tersebut memiliki panjang 500 m, lebar 16-20 m, dan tinggi 4-7 m. Awan seperti itu meliputi area seluas 6 ribu m2.

Pekerjaan Tes VPR Seluruh Rusia - Kimia kelas 11

Penjelasan untuk contoh tes kerja All-Rusia

Saat membiasakan diri dengan contoh pekerjaan tes, Anda harus ingat bahwa tugas-tugas yang termasuk dalam sampel tidak mencerminkan semua masalah keterampilan dan konten yang akan diuji sebagai bagian dari pekerjaan tes seluruh Rusia. Daftar lengkap elemen konten dan keterampilan yang dapat diuji dalam pekerjaan diberikan dalam pengkode elemen konten dan persyaratan untuk tingkat pelatihan lulusan untuk pengembangan tes kimia seluruh Rusia. Tujuan dari contoh pekerjaan tes adalah untuk memberikan gambaran tentang struktur pekerjaan tes seluruh Rusia, jumlah dan bentuk tugas, serta tingkat kerumitannya.

Petunjuk untuk melakukan pekerjaan

Tes ini mencakup 15 tugas. 1 jam 30 menit (90 menit) diberikan untuk menyelesaikan pekerjaan kimia.
Rumuskan jawaban Anda dalam teks pekerjaan sesuai petunjuk tugas. Jika Anda menuliskan jawaban yang salah, coretlah dan tulis jawaban baru di sebelahnya.
Saat melakukan pekerjaan, diperbolehkan menggunakan bahan tambahan berikut:
– Tabel periodik unsur kimia D.I. Mendeleev;
– tabel kelarutan garam, asam dan basa dalam air;
– rangkaian tegangan logam elektrokimia;
– kalkulator yang tidak dapat diprogram.
Saat menyelesaikan tugas, Anda dapat menggunakan draf. Entri dalam draf tidak akan ditinjau atau dinilai.
Kami menyarankan Anda untuk menyelesaikan tugas sesuai urutan yang diberikan. Untuk menghemat waktu, lewati tugas yang tidak dapat Anda selesaikan dengan segera dan lanjutkan ke tugas berikutnya. Jika Anda memiliki waktu tersisa setelah menyelesaikan semua pekerjaan, Anda dapat kembali ke tugas yang terlewat.
Poin yang Anda terima untuk tugas yang diselesaikan dirangkum. Cobalah untuk menyelesaikan tugas sebanyak mungkin dan dapatkan poin terbanyak.
Kami berharap Anda sukses!

1. Dari kursus kimia Anda mengetahui metode pemisahan campuran berikut ini: pengendapan, filtrasi, distilasi (distilasi), aksi magnet, penguapan, kristalisasi. Gambar 1–3 menunjukkan contoh penggunaan beberapa metode yang tercantum.

Manakah dari metode pemisahan campuran berikut yang dapat digunakan untuk pemurnian:
1) tepung dari serbuk besi yang masuk ke dalamnya;
2) air dari garam anorganik terlarut di dalamnya?
Tuliskan nomor gambar dan nama metode pemisahan campuran yang sesuai dalam tabel.

serbuk besi ditarik oleh magnet

Selama distilasi, setelah kondensasi uap air, kristal garam tetap berada di dalam bejana

2. Gambar tersebut menunjukkan model struktur elektronik suatu atom suatu bahan kimiaelemen.

Berdasarkan analisis model yang diusulkan, selesaikan tugas berikut:
1) mengidentifikasi unsur kimia yang atomnya mempunyai struktur elektronik seperti itu;
2) menunjukkan nomor periode dan nomor golongan pada Tabel Periodik Unsur Kimia D.I. Mendeleev, di mana elemen ini berada;
3) menentukan apakah zat sederhana pembentuk unsur kimia tersebut termasuk logam atau nonlogam.
Tulis jawaban Anda di tabel.
Menjawab:

N; 2; 5 (atau V); bukan metal

untuk menentukan suatu unsur kimia, Anda harus menghitung jumlah elektronnya, seperti yang kita lihat pada gambar (7)

dengan menggunakan tabel periodik, kita dapat dengan mudah menentukan suatu unsur (jumlah elektron yang ditemukan sama dengan nomor atom unsur tersebut) (N-nitrogen)

setelah ini kita tentukan nomor golongan (kolom vertikal) (5) dan sifat unsur tersebut (nonlogam)

3. Tabel periodik unsur kimia D.I. Mendeleev– gudang informasi yang kaya tentang unsur-unsur kimia, sifat-sifatnya dan sifat-sifat senyawanya, tentang pola perubahan sifat-sifat ini, tentang metode memperoleh zat, serta tentang lokasinya di alam. Misalnya, diketahui bahwa dengan bertambahnya nomor atom suatu unsur kimia dalam periode, jari-jari atom berkurang, dan dalam golongan bertambah.
Dengan memperhatikan pola-pola tersebut, susunlah unsur-unsur berikut menurut kenaikan jari-jari atom: N, C, Al, Si. Tuliskan sebutan unsur-unsur dalam urutan yang diperlukan.

Menjawab: ____________________________

N → C → Si → Al

4. Tabel di bawah ini mencantumkan sifat-sifat karakteristik zat yang mempunyai struktur molekul dan ionik.

Dengan menggunakan informasi ini, tentukan struktur zat nitrogen N2 dan garam meja NaCl. Tuliskan jawaban Anda pada tempat yang tersedia:

1) nitrogen N2 ________________________________________________________________
2) garam meja NaCl ________________________

nitrogen N2 – struktur molekul;
garam meja NaCl – struktur ionik

5. Zat anorganik kompleks dapat dibagi secara kondisional, yaitu diklasifikasikan menjadi empat kelompok, seperti terlihat pada diagram. Pada diagram ini untuk masing-masing dari empat golongan, isikan nama golongan atau rumus kimia zat yang hilang (salah satu contoh rumus) yang termasuk dalam golongan tersebut.

Nama-nama golongan dituliskan: basa, garam;
rumus zat dari golongan yang bersangkutan dituliskan

CaO, basa, HCl, garam

Bacalah teks berikut dan selesaikan tugas 6–8.

Industri pangan menggunakan bahan tambahan pangan E526 yaitu kalsium hidroksida Ca(OH)2. Digunakan dalam produksi: jus buah, makanan bayi, acar mentimun, garam meja, kembang gula dan manisan.
Kalsium hidroksida dapat diproduksi dalam skala industri dengan mencampurkan kalsium oksida dengan air, proses ini disebut pendinginan.
Kalsium hidroksida banyak digunakan dalam produksi bahan bangunan seperti kapur, plester dan mortar gipsum. Hal ini disebabkan oleh kemampuannya berinteraksi dengan karbon dioksida CO2 terkandung di udara. Sifat yang sama dari larutan kalsium hidroksida digunakan untuk mengukur kandungan kuantitatif karbon dioksida di udara.
Sifat yang berguna dari kalsium hidroksida adalah kemampuannya untuk bertindak sebagai flokulan yang memurnikan air limbah dari partikel tersuspensi dan koloid (termasuk garam besi). Ini juga digunakan untuk meningkatkan pH air, karena air alami mengandung zat (mis. asam), menyebabkan korosi pada pipa saluran air.

1. Tuliskan persamaan molekul untuk reaksi menghasilkan kalsium hidroksida, yang
disebutkan dalam teks.

2. Jelaskan mengapa proses ini disebut quenching.
Menjawab:__________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

1) CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
2) Ketika kalsium oksida berinteraksi dengan air, sejumlah besar dilepaskan
sejumlah panas, sehingga air mendidih dan mendesis, seolah-olah mengenai batu bara panas, ketika api dipadamkan dengan air (atau “proses ini disebut quenching karena sebagai hasilnya terbentuk kapur mati”)

1. Tuliskan persamaan molekul reaksi antara kalsium hidroksida dan karbon dioksida
gas, yang disebutkan dalam teks.
Menjawab:__________________________________________________________________________

2. Jelaskan ciri-ciri reaksi ini yang memungkinkannya digunakan untuk deteksi
karbon dioksida di udara.
Menjawab:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

1) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
2) Sebagai hasil dari reaksi ini, zat yang tidak larut terbentuk - kalsium karbonat, kekeruhan larutan asli diamati, yang memungkinkan kita untuk menilai keberadaan karbon dioksida di udara (kualitatif
reaksi terhadap CO2)

1. Tuliskan persamaan ionik yang disingkat untuk reaksi yang disebutkan dalam teks di antaranya
kalsium hidroksida dan asam klorida.
Menjawab:__________________________________________________________________________

2. Jelaskan mengapa reaksi ini digunakan untuk meningkatkan pH air.
Menjawab:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

1) OH – + H + = H 2 O (Ca(OH)2+ 2HCl = CaCl2 + 2H2O)
2) Adanya asam pada air alami menyebabkan rendahnya nilai pH air tersebut. Kalsium hidroksida menetralkan asam dan nilai pH meningkat

Skala pH ada dari 0-14. dari 0-6 - lingkungan asam, 7 - lingkungan netral, 8-14 - lingkungan basa

9. Diagram reaksi redoks diberikan.

H 2 S + Fe 2 O 3 → FeS + S + H 2 O

1. Buatlah neraca elektronik untuk reaksi ini.
Menjawab:__________________________________________________________________________

2. Identifikasi zat pengoksidasi dan zat pereduksi.
Menjawab:__________________________________________________________________________

3. Susunlah koefisien-koefisien dalam persamaan reaksi.
Menjawab:__________________________________________________________________________

1) Saldo elektronik telah disusun:

2Fe +3 + 2ē → 2Fe +2	2		1
		2
S -2 – 2ē → S 0	2		1

2) Diindikasikan bahwa belerang dalam bilangan oksidasi –2 (atau H 2 S) adalah zat pereduksi, dan besi dalam bilangan oksidasi +3 (atau Fe 2 O 3) adalah zat pengoksidasi;
3) Persamaan reaksi dibuat:
3H 2 S + Fe 2 O 3 = 2FeS + S + 3H 2 O

10. Skema transformasi diberikan:

Fe → FeCl 2 → Fe(NO 3) 2 → Fe(OH) 2

Tuliskan persamaan molekuler dari reaksi-reaksi yang dapat digunakan untuk melaksanakannya
transformasi yang ditunjukkan.
1) _________________________________________________________________________
2) _________________________________________________________________________
3) _________________________________________________________________________

Persamaan reaksi yang sesuai dengan skema transformasi ditulis:
1) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
2) FeCl 2 + 2AgNO 3 = Fe(NO 3) 2 + 2AgCl
3) Fe(NO 3) 2 + 2KOH = Fe(OH) 2 + 2KNO 3
(Persamaan lain yang tidak bertentangan dengan kondisi untuk menentukan persamaan diperbolehkan
reaksi.)

11. Menetapkan kesesuaian antara rumus zat organik dengan golongan/golongannya, yang memiliki zat ini: untuk setiap posisi yang ditandai dengan huruf, pilih posisi terkait yang ditunjukkan dengan angka.

Tuliskan nomor yang dipilih pada tabel di bawah huruf yang sesuai.
Menjawab:

A	B	DI DALAM

1. C3H8 - CnH2n+2 - alkana
2. C3H6 - CnH2n-alkena
3. C2H6O - CnH2n+2O- alkohol

12. Dalam skema reaksi kimia yang diusulkan, masukkan rumus zat yang hilang dan susun koefisiennya.

1) C 2 H 6 + ……………..… → C 2 H 5 Cl + HCl
2) C 3 H 6 + ……………..… → CO 2 + H 2 O

1) C 2 H 6 + Cl 2 → C 2 H 5 Cl + HCl
2) 2C 3 H 6 + 9O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
(Peluang pecahan dimungkinkan.)

13. Propana terbakar dengan tingkat emisi racun yang rendah ke atmosfer Oleh karena itu, ia digunakan sebagai sumber energi di banyak daerah, misalnya pada korek api gas dan pemanas rumah pedesaan.
Berapa volume karbon dioksida (CO) yang dihasilkan ketika 4,4 g propana terbakar sempurna?
Tuliskan solusi rinci untuk masalah tersebut.
Menjawab:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

1) Persamaan reaksi pembakaran propana telah disusun:
C 3 H 8 + 5 O 2 → 3 CO 2 + 4 H 2 O
2) n(C 3 H 8) = 4,4/44 = 0,1 mol
n(CO 2) = 3n(C 3 H 8) = 0,3 mol
3) V(O 2) = 0,3 22,4 = 6,72 liter

14. Isopropil alkohol digunakan sebagai pelarut universal: termasuk dalam bahan kimia rumah tangga, parfum dan kosmetik, serta cairan pencuci kaca depan mobil. Sesuai dengan diagram di bawah ini, buatlah persamaan reaksi untuk produksi alkohol tersebut. Saat menulis persamaan reaksi, gunakan rumus struktur zat organik.

1) _______________________________________________________
2) _______________________________________________________
3) _______________________________________________________

Persamaan reaksi yang sesuai dengan skema ditulis:

(Persamaan reaksi lain yang tidak bertentangan dengan kondisi untuk menentukan persamaan reaksi diperbolehkan.)

15. Dalam pengobatan, larutan garam adalah larutan natrium klorida 0,9% dalam air. Hitung massa natrium klorida dan massa air yang diperlukan untuk membuat 500 g larutan garam. Tuliskan solusi rinci untuk masalah tersebut.
Menjawab:__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

1) m(NaCl) = 4,5 gram
2) m(air) = 495,5 gram

m(larutan) = 500g m(garam) = x

x/500 * 100%= 0,9%

m(garam) = 500* (0,9/100) = 4,5 gram

© 2017 Layanan Federal untuk Pengawasan Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia

Dari tahun 1965 hingga 1980, dari 1.307 kematian di seluruh dunia akibat kecelakaan besar yang melibatkan kebakaran, ledakan, atau pelepasan racun, baik di instalasi tetap atau selama pengangkutan, 104 kematian (8%) disebabkan oleh pelepasan racun. Statistik kasus non fatal adalah sebagai berikut: jumlah korban terdampak sebanyak 4.285 orang; yang terkena dampak emisi racun sebanyak 1.343 orang (32%). Sebelum tahun 1984, rasio korban jiwa terhadap kematian akibat pelepasan racun sangat berbeda dengan rasio kecelakaan yang melibatkan kebakaran dan ledakan. Namun kecelakaan yang terjadi pada tanggal 3 Desember 1984 di Bhopal (India) memakan korban jiwa sekitar 4 ribu orang dan melakukan penyesuaian yang signifikan terhadap rasio tersebut. Kecelakaan yang melibatkan pelepasan zat beracun menjadi perhatian besar masyarakat di semua negara industri.

Banyak zat beracun yang banyak digunakan dalam industri, yang terpenting adalah klorin dan amonia, disimpan dalam bentuk gas cair pada tekanan minimal 1 MPa. Jika terjadi kehilangan kekencangan tangki tempat zat tersebut disimpan, sebagian cairan akan menguap seketika. Banyaknya cairan yang diuapkan bergantung pada sifat zat dan suhunya. Beberapa zat beracun, yang berbentuk cair pada suhu biasa, disimpan dalam tangki (pada tekanan atmosfer) yang dilengkapi dengan peralatan pernapasan dan perangkat yang sesuai untuk mencegah kebocoran ke atmosfer, seperti perangkap karbon aktif khusus. Salah satu kemungkinan penyebab hilangnya kekencangan tangki adalah munculnya tekanan berlebih dari gas inert, misalnya nitrogen, di dalam ruang uap tangki, yang terjadi akibat kegagalan katup pengurang tekanan jika tidak ada. dari sistem kontrol tekanan otomatis di dalam tangki. Alasan lainnya adalah sisa zat beracun terbawa bersama air, misalnya saat mencuci tangki.

Kemungkinan penyebab kebocoran dari tangki dapat disebabkan oleh banyaknya panas yang disuplai ke tangki, misalnya dalam bentuk radiasi matahari atau beban panas api di tempat penyimpanan. Masuknya zat ke dalam tangki yang bereaksi secara kimia dengan isinya juga dapat menyebabkan pelepasan racun, meskipun isinya memiliki toksisitas rendah. Ada kasus yang diketahui ketika di perusahaan, sebagai akibat dari tindakan yang tidak disengaja, misalnya, ketika mencampur asam klorida dan pemutih (natrium hipoklorit), klorin yang dihasilkan bocor. Masuknya zat yang mempercepat polimerisasi atau dekomposisi ke dalam tangki dapat melepaskan sejumlah panas yang akan menyebabkan sebagian isinya mendidih dan mengakibatkan emisi beracun.