Пропан бутан – основные особенности и свойства
Пропан бутан, это основа для создания СУГ – сжиженного углеводородного газа. При незначительном росте давления смесь меняет агрегатное состояние на жидкое, что является экономически выгодным с точки зрения транспортировки, хранения и использования, как в промышленных, так и в бытовых нуждах.
Сжиженный пропан бутан выделяют в процессе перегонки нефти (попутные нефтегазы) или получают из газоконденсатных месторождений. В процессе переработки их очищают от этана, а так же выделяют газовый бензин.
Характеристика газов входящих в смесь
Газы пропан и бутан несколько отличаются друг от друга по своим эксплуатационным параметрам.
Пропан (С3Н8)
Температура кипения сжиженной фракции газа при давлении 680-810 мм рт. ст. составляет – 42,1°С. Это позволяет отбирать газ из газгольдера даже при очень низких температурах окружающей среды путем естественного перехода из жидкой фазы в газообразную – испарением.
Бутан (С4Н10)
Основные эксплуатационные характеристики
Смесь пропан бутана может иметь различный состав в процентном отношении. Наиболее распространенными являются смеси со следующим соотношением газов:
ВАЖНО! Если содержание бутана в смеси превысит 60%, то в условиях климата большей части европейской территории России работа резервуарных установок может быть затруднена. Для обеспечения бесперебойного функционирования газгольдер комплектуют дополнительным оборудованием – испарителем СУГ.
Газ пропан бутан характеризуется следующими эксплуатационными характеристиками и требованиями к оборудованию, в котором смеси транспортируются и хранятся:
Пропан-бутановая смесь, чего вы не знали
Пропан — органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при разделении нефтепродуктов. Не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.
Где применяют пропан?
Благодаря высокой температуре горения, пропан широко применяется в качестве топлива для автомобилей, как топливный элемент для газовых плит и отопительных систем. На предприятиях используется в процессе резки металла и сварки металлоконструкций. В пищевой и химической промышленности он применим в качестве растворителя или пищевой добавки.
Что такое бутан?
Бутан – это сжиженный природный газ, продукт переработки нефти.
Где применяют бутан?
Бутан отличается безопасностью для окружающей среды, поэтому используется в качестве хладагента в холодильных установках. Также применим, как пищевая добавка.
Чем отличается пропан от бутана?
И пропан, и бутан можно хранить в жидком состоянии. Оба изомера легко воспламенимы, не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия, на свету подвержены воздействию галогенов хлора и брома.
Главной разницей между этими веществами выступает их температура кипения ( −0,5 градусов для бутана и −43 градусов для пропана) и давление (при 20 градусах Цельсия бутан имеет давление около 1,2 бар, пропан — не менее 7 бар).
Что такое пропан-бутан?
Пропан-бутановая смесь – сжиженный углеродный газ — представляет собой смесь пропана с бутаном (5-30%) с добавлением небольшого количества этана и этилена.
Зачем смешивают пропан и бутан?
При отрицательных температурах бутан в чистом виде теряет свои основные свойства. А пропан неприменим в жарком климате.
Чтобы избежать нужды в производстве для каждого региона по температурному режиму своей марки газа, ГОСТом предусмотрена смесь этих двух компонентов в определенном соотношении.
Технологический фактор
Помимо климатического фактора, выделяют технологическую необходимость соединения пропана с бутаном. На нефтеперерабатывающих предприятиях эти два газа производятся в разных объёмах. Поэтому в рамках сырьевой политики выгодно смешивать их между собой в определенной пропорции.
СУГ легко поддается переходу из жидкого состояния в газообразное, а благодаря комбинации температурных режимов пропана и бутана, их смесь в целом отличается большой стойкостью к замерзанию и кипению.
Способы получения пропан-бутана
В процессе переработки нефтяных газов и самой нефти на перерабатывающих заводах извлекают этан, пропан, бутан, а также газовый бензин.
Сфера применения газа
СУГ широко применяется в быту в качестве топлива для систем газоснабжения, для нужд промышленности, в качестве топлива для автомобилей.
Ценовая политика при заправке СУГ
Решающую роль тут играет содержание первого компонента. Он более дорогой. Что и объясняет, почему «зимняя» смесь дороже «летней».
Химические и физические свойства
Пропан-бутан не имеет запаха. Однако отличается высокой взрывоопасностью. Поэтому, чтобы иметь возможность незамедлительно выявить утечку в случае чего, в эту смесь положено добавлять сильно пахнущее вещество-одорант — этилмеркаптан.
Вследствие свойства появления давления пара при наличии в баллоне жидкой фазы, этот газ удобно хранить в небольших объемах.
Зависимость давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры
В рамках применения в качестве топливной смеси бутан довольно калориен, а пропан при низких температурах легко испаряется. Поэтому большую роль играет соотношение этих веществ в смеси в зависимости от температурного режима.
Как правило, чем ниже температура, тем больше пропана должно быть в смеси (70-80%). Летом хватит, чтобы содержание пропана в смеси было около 40%.
Транспортирование и хранение
Так как испарение жидкости в СУГ происходит даже при 0 °С, эти назы принято хранить строга в закрытых ёмкостях.
Крупные потребители получают углеводородные газы в железнодорожных или автомобильных цистернах, из которых их переливают в заводские стационарные емкости.
Мелкие потребители пользуются обычно баллонами.
Транспортируют газы в соответствии с правилами перевозок опасных грузов и правилами безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
В первую очередь, стоит учитывать свойства пропана. Его температура в баллоне не должна превышать 15 градусов по Цельсию, иначе существует риск возгорания.
Требования безопасности
При наличии газа пропан-бутана в воздухе в количестве 1,8-9,5% есть риск возникновения взрыва. Причиной может послужить любой контакт газа с огнем либо банальное превышение показателей пожаровзрывоопасности.
Для бытовых и промышленных нужд существует три марки СУГ: ПТ — пропан технический; СПБТ — смесь пропана и бутана техническая; БТ — бутан технический.
Эти газы относятся к веществам 4-го класса опасности.
При попадании на кожу человека они могут привести к обмораживаню, больше напоминающему ожог. При содержании паров этого вещества в воздухе, человек испытывает кислородное голодание и даже может погибнуть от удушья.
Другие симптомы воздействие СУГ на человека: недомогание, головокружение, состояние опьянения. В дальнейшем все это может привести к потере сознания.
На производствах, где непосредственно осуществляют операции по использованию сжиженных углеводородных газов запрещается обращение с открытым огнем. Все искусственное освещение необходимо выполнять во взрывозащищенном исполнении. Все работы проводятся в условиях, не дающих возникнуть любому источнику огня, даже просто искре.
Пропан и бутан – синтез и применение
Это газообразные вещества, которые относятся к насыщенным углеводородам метанового ряда. Они содержатся в газах, сопутствующих добыче нефти. В промышленных условиях пропан и бутан получают в процессе переработки нефти путем термического крекинга, а также при каталитическом синтезе из смеси водорода и двуокиси углерода.
Одно из важнейших свойств этих газов – это высокие теплотворные показатели. Пропан и бутан при полном сгорании разлагаются на воду и углекислый газ, не образуя при этом вредных побочных продуктов.
Применение пропан-бутановой смеси в качестве топлива в горелках котельного оборудования – хорошая альтернатива природному газу. Цена этого топлива гораздо ниже, чем стоимость природного газа, так как оба компонента (пропан и бутан) являются побочными продуктами переработки нефти. Пропан-бутановую смесь можно использовать в котельных, работающих на природном газе, в качестве второго вида топлива. Большинство стандартных газовых горелок не нуждаются в технических изменениях при переходе с природного газа на смесь пропан-бутан.
Сегодня пропан-бутановые смеси достаточно широко применяется в качестве автомобильного топлива. Это обусловлено недорогой стоимостью (в два раза дешевле, чем бензин) и экологичностью этого вида топлива. Затраты на установку дополнительного газобаллонного оборудования окупаются очень быстро.
Сжиженный пропан-бутан может поставляться в больших промышленных емкостях либо в специальных баллонах объемом от пяти до пятидесяти литров. Пропановые баллоны – это оборотная тара. То есть, после того, как газ из баллона использован, его можно заправить вновь. Заправка баллонов пропаном может производиться только на специализированных газозаправочных станциях, где помимо заправки проводят и проверку технического состояния баллонов.
Пропан используют на химических производствах в качестве сырья для получения полипропилена. В процессе реакции каталитического дегидратирования (в качестве катализатора применяют оксид хрома) при высоких температурах пропан преобразуется в пропилен. Выход чистого пропилена очень высок – около 95%.
Смесь химически чистого пропана и изобутана используют как хладагент в холодильных установках и кондиционерах. Эта смесь, в отличие от применяемых ранее хладагентов, не повреждает озоновый слой.
Сжиженные углеводородные газы
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) — это углеводороды или их смеси, которые при нормальном давлении и температуре окружающего воздуха находятся в газообразном состоянии, но при увеличении давления на относительно небольшую величину без изменения температуры переходят в жидкое состояние.
Сжиженные газы получают из попутных нефтяных газов, а также газоконденсатных месторождений. На перерабатывающих заводах из них извлекают этан, пропан, а также газовый бензин. Наибольшую ценность для отрасли газоснабжения имеют пропан и бутан. Их главное преимущество в том, что их легко хранить и перевозить в виде жидкости, а использовать в виде газа. Другими словами, для перевозки и хранения сжиженных газов используются плюсы жидкой фазы, а для сжигания — газообразной.
Сжиженный углеводородный газ получил широкое применение во многих странах мира, включая Россию, для нужд промышленности, жилищного и коммунально-бытового сектора, нефтехимических производств, а также в качестве автомобильного топлива.
Молекула пропана состоит из трех атомов углерода и восьми атомов водорода
Пропан
Для систем газоснабжения, эксплуатируемых в России, наиболее подходящим является технический пропан (C3H8), так как он имеет высокую упругость паров вплоть до минус 35°C (температура кипения пропана при атмосферном давлении — минус 42,1°C). Даже при низких температурах из баллона или газгольдера, наполненного пропаном, легко отбирать нужное количество паровой фазы в условиях естественного испарения. Это позволяет устанавливать газовые баллоны со сжиженным пропаном на улице зимой и отбирать паровую фазу при низких температурах.
Бутан
При сгорании молекулы бутана в реакцию вступают четыре атома углерода и десять атомов водорода, что объясняет его большую теплотворную способность по сравнению с пропаном
Бутан (C4H10) — более дешевый газ, но отличается от пропана низкой упругостью паров, поэтому применяется только при положительных температурах. Температура кипения бутана при атмосферном давлении — минус 0,5°C.
Температура газа в резервуарах системы автономного газоснабжения должна быть положительной, иначе испарение бутановой составляющей СУГ будет невозможно. Для обеспечения температуры газа выше 0°C используется геотермальное тепло: газгольдер для частного дома устанавливается подземно.
Смесь пропана и бутана
В коммунально-бытовой сфере используется смесь пропана и бутана технических (СПБТ), в быту называемая пропан-бутаном. При содержании бутана в СПБТ свыше 60% бесперебойная работа резервуарных установок в климатических условия России невозможна. В таких случаях для принудительного перевода жидкой фазы в паровую применяются испарители СУГ.
Особенности и свойства СУГ
Свойства сжиженных газов влияют на меры безопасности, а также конструктивные и технические особенности оборудования, в котором они хранятся, перевозятся и используются.
Отличительные особенности сжиженных газов:
Зависимость давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры
Зависимость давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры
Зависимость плотности пропан-бутановой смеси от ее состава и температуры
Таблица плотностей сжиженной пропан-бутановой смеси (в т/м³) в зависимости от ее состава и температуры
T — температура газовой смеси (среднесуточная температура воздуха); P/B — соотношение пропана и бутана в смеси, %
Сжиженный углеводородный газ (СУГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ)
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) является одним из видов альтернативного топлива.
Способы получения СУГ:
Использование смеси данных газов в качестве топлива обусловлено рядом физико-химических свойств:
По сравнению с дизтопливом:
— 90 % меньше твердых частиц,
— 90 % меньше оксидов азота,
— 60 % меньше углекислого газа СО2,
— СНГ не загрязняет почву, потому что не растворяется в воде.
Каждый из компонентов газа имеет определенную температуру кипения, поэтому давление паровой фазы СУГ зависит как от температуры, так и от его компонентного состава.
Компонентный состав сжиженного углеводородного газа регламентируется ГОСТ 20448-90 «ГАЗЫ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ СЖИЖЕННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ДЛЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ».
Стандарт предусматривает 3 марки газа:
Содержание пропана, бутана и других примесей в СУГ влияет на многие его свойства, потому что значительно влияет на величину октанового числа и плотность паров топлива.
Упругость паров (летучесть смеси) является очень важной в низких температурах окружающей среды. Удержание ее на соответствующем уровне дает возможность СНГ выйти из бака. Оба компонента смеси являются газообразными и низкокипящими.
Летом соотношение смеси составляет около 40% пропана и 60% бутана, а зимой соотношение является противоположным: 60/40.
Пропан дороже бутана, поэтому «зимняя» смесь тоже дороже «летней».
На АГЗС должны следить за составом смеси и не хитрить, заменяя зимнюю смесь на летнюю.
В отличие от АГЗС, на АГНКС используется компримированный сетевой природный газ из газопроводов.
Технологии производства СУГ: