Температура испарения бутана и пропана

Газы углеводородные сжиженные

Газы углеводородные сжиженные — пропан-бутан, в дальнейшем СУГ — смеси углеводородов, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, а при небольшом повышении давления и постоянной температуре или незначительном понижении температуры и атмосферном давлении переходят из газообразного состояния в жидкое.

СУГ представляет собой пропан-бутановую смесь. В состав сжиженного газа входят в небольших количествах также: пропилен, бутилен, этан, этилен, метан и жидкий неиспаряющийся остаток — пентан, гексан.

Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти.

С заводов СУГ в железнодорожных цистернах поступает на газонаполнительные станции (ГНС) газовых хозяйств, где хранится в специальных резервуарах до отпуска потребителям. Потребителям СУГ доставляется в баллонах или автоцистернами — газовозами.

В резервуарах СУГ газ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает его удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном газообразном или парообразном состоянии, а распределяется по газопроводам и используется в газообразном виде.

Сжиженные углеводородные газы, подаваемые в населенные пункты, должны соответствовать требованиям ГОСТ 20448-90. Для коммунально-бытового потребления и промышленных целей стандартом предусматривается выпуск и реализация СУГ трех марок:

Применение СУГ по маркам связано с наружными температурами, от которых зависит давление паров сжиженных газов, находящихся в баллонах на открытом воздухе или в подземных резервуарах. В зимних условиях при низких температурах, для создания и поддержания необходимого давления в системах газоснабжения, в составе сжиженного газа должен преобладать более легко испаряющийся компонент СУГ — пропан. Летом основной компонент в СУГ — бутан.

Основные физико-химические свойства компонентов сжиженных углеводородных газов и продуктов их сгорания:

СУГ бесцветны, невидимы и большей частью не имеют сильного собственного запаха, следовательно, в случае их утечки в помещении может образоваться взрывоопасная газовоздушная смесь. Для того, чтобы своевременно обнаружить утечки газа, горючие газы подвергают одоризации, т. е. придают им резкий специфический запах. В качестве одоранта используют технический этилмеркаптан.

Для придания запаха на заводах-изготовителях в СУГ добавляют этилмеркаптан в количестве 42-90 граммов на тонну жидкого газа, в зависимости от содержания в газе меркаптана серы. Запах СУГ, имеющих низкие пределы взрываемости, должен ощущаться при наличии их в воздухе: ПТ — О,5 % объёма, СПБТ — 0,4 % объёма, БТ — 0,3 % объёма. Пары СУГ действуют на организм наркотически. Признаками наркотического действия являются недомогание и головокружение, затем наступает состояние опьянения, сопровождаемое беспричинной веселостью, потерей сознания. СУГ неядовит, но человек, находящийся в атмосфере с небольшим содержанием паров СУГ в воздухе, испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях паров в воздухе может погибнуть от удушья. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (в перерасчете на углерод) паров углеводородов от 100 до 300 мг/м3. Для сравнения можно отметить, что подобная концентрация паров газа примерно в 15-18 раз ниже предела взрываемости.

При попадании жидкой фазы СУГ на одежду и кожные покровы вследствие ее моментального испарения происходит интенсивное поглощение тепла от тела, что вызывает обмораживание. По характеру воздействия обмораживание напоминает ожог. Попадание жидкой фазы на глаза может привести к потере зрения. Работая с жидкой фазой СУГ, нельзя надевать шерстяные и хлопчатобумажные перчатки, так как они не оберегают от ожогов (плотно прилегают к телу и пропитываются жидким газом). Необходимо пользоваться кожаными или брезентовыми рукавицами, прорезиненными фартуками, очками. При неполном сгорании паров СУГ выделяется окись углерода (СО) — угарный газ, являющийся сильным ядом, вступающим в реакцию с гемоглобином крови и вызывающим кислородное голодание. Концентрация угарного газа в воздухе помещения от 0,5 до 0,8 % опасна для жизни даже при кратковременном воздействии. Наличие 1 % угарного газа в воздухе помещения через 1-2 минуты вызывает смерть. По санитарным нормам величина предельно допустимой концентрации угарного газа в воздухе рабочей зоны 0,03 мг/литр.

По материалам russika.ru

Пропан или бутан – отличие двух газов

Пропан и бутан используются как основные компоненты сжиженного углеводородного газа, использующегося в системах автономной газификации объектов. Как и пропан, бутан может использоваться в качестве топлива самостоятельно, однако разница в физических свойствах газов существенна, что накладывает ограничения на их самостоятельную эксплуатацию.

Пропан благодаря хорошей теплотворной способности, имеет широкое применение в быту и промышленности — от автомобильного топлива и источника питания для газовых плит и систем отопления до процесса резки металлов и сварки металлических конструкций. Бутан широко используется в качестве топлива для зажигалок, в качестве реагента в холодильных установках.

Существенную разницу составляет коэффициент объемного расширения газов — у пропана он в 1,5 раза выше (0,003 против 0,002 на 1 градус по Цельсию). Пропан гораздо более «упругий» газ — упругость его паров достигает 1,5МПа,  в то время, как бутан при той же температуре сжимается на 283кПа. Практическую ценность эта разница имеет при выборе баллона — для хранения чистого жидкого пропана нужна более прочная емкость, чем для бутана.

Однако наиболее продуктивно газы используются в смеси. Так, ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления» запрещает самостоятельное использование бутана или пропана в системах газификации, а также устанавливает ограничения на то, как бутан или пропан (в процентном соотношении) могут быть использованы в смеси.

Бутан имеет химическую формулу С4Н10, пропан – С3Н8. Оба газа относятся к классу алканов (углеводородов, ряд которых описывается формулой СnН2n+2). Различия в составе бутана и пропана почти не сказываются на отличиях в их физических свойствах. Оба газа имеют схожий молекулярный вес и теплотворную способность. Однако бутан кипит (имеет температуру кипения) всего в -0,5оС, в то время как пропан гораздо более устойчив к отрицательных температурам. Температура кипения пропана – -43оС.

То есть, бутан не может эксплуатироваться топлива при отрицательных температурах. В газовый котел доставляется не жидкий бутан, а вещество в газообразной форме (в то время, как наш газ при температуре окружающего воздуха ниже нуля находится в состоянии жидкости).

В свою очередь, пропан также имеет существенный недостаток. Использование в качестве топлива чистого пропана опасно при высоких температурах. При нагревании происходит существенное расширение пропана, газ начинает давить на стенки баллона или газгольдера, что, в конечном итоге, приводит к появлению трещин на внутренней поверхности сосуда и к взрыву.

В отличие от пропана, газ С4Н10 более устойчив к высоким температурам. Поэтому ГОСТ 20448-90 устанавливает параметры пропан-бутановой смеси (сжиженного углеводородного газа) в процентном соотношении содержания обоих газов. Для пропана и бутана установлены минимальная и максимальная процентная величина соответственно. Так, в зимнее время пропан для северных регионов страны должен присутствовать в смеси в количестве не менее 75% от общего объема обоих газов. А содержание бутана в смеси не должно превышать 60%.

Как сжижают газ

Газ – это одно из трех стандартных агрегатных состояний вещества. Свойство, которое характеризует любое вещество в состоянии газа — это способность занимать весь объем отведенного газу пространства, со временем равномерно распространяясь по всему доступному объему. Сжиженный природный газ – это вещество с тем же самым составом (в случае природного газа мы говорим про метан – СН4), но в другом агрегатном состоянии. Мы имеем жидкость вместо газа. Итак, как же происходит процесс сжижения метана, пропана и других газов?

Получение сжиженного газа возможно двумя способами:

Хронологически первыми были получены в жидком состоянии такие газы, как углекислый газ, сернистый газ, аммиак. Процесс сжижения этих газов происходил при повышении давления и нормальной комнатной температуре. Газы, которые были сжижены далее – пропан, бутан, этан и другие – также проходили процедуру сжижения с повышением давления. Однако дальше выяснилось, что сжижение газа при компрессорным методом работает не всех газов – природный газ не превращается в сжиженный метан при повышении давления.

Далее было установлено, что возможно получение газа в жидком состоянии абсолютно для всех известных групп газов, однако процесс сжижения определенного газа не даст результата, если этот газ не охлажден до уровня ниже критической температуры. Если температура кипения – это температура, при которой вещество полностью переходит из состояния газа в состояние жидкости, то критическая температура – это уровень, при котором переход из состояния газа возможен при достижении определенного давления. Именно таким является процесс получения сжиженного природного газа – охлаждение до критической температуры -82,5оС (при температуре кипения метана в -161,5оС) и повышение давления газа.

Сжижение газа помогает решить вопрос с его хранением и транспортировкой (хранение жидкости более удобно, чем хранение газа, и не требует полностью герметичного помещения) – объем природного газа в жидком состоянии меньше в 600 раз, чем то пространство, которое занимает то же количество газа в обычном виде. Получение сжиженного газа относится к началу ХХ века, когда для его удобной транспортировки впервые была применена технология повышения давления. Однако развитию применения такого газа помешало применение технологии трубопроводной доставки, пришедшей из нефтяной промышленности.

Сжиженный метан и пропан.

Получение сжиженного метана невозможно через повышение давления при комнатной температуре, поэтому для хранения природного газа в жидком состоянии используются криогенные технологии, позволяющие поддерживать температуру ниже уровня испарения газа. Дороговизна применения технологий по хранению и транспортировке сжиженного метана сказывается на ограничении популярности СПГ в сравнении с трубопроводным газом. Использование сжиженного метана в качестве топлива требует оборудования для сжижения газа, танкеров, позволяющих поддерживать необходимую низкую температуру, терминалов по разжижению СПГ.

В свою очередь, сжиженный пропан может быть получен путем повышения давления. В газгольдерах и баллонах хранение такого газа происходит не в жидком, а в обычном виде – в любой емкости для СУГ пропан-бутановая смесь существует в жидком и газообразном состоянии одновременно (и именно та часть смеси, которая находится в обычном состоянии, подается в трубопровод к газовому котлу).

В этом состоит преимущество пропан-бутана перед сжиженным метаном – для хранения и транспортировки пропан-бутана нужна только емкость, выдерживающая внутреннее давление.

Из чего делают пропан-бутан?

Пропан – это газ с химической формулой C3H8, который не имеет запаха и цвета. Бутан – такой же бесцветный газ, как и пропан не имеющий запаха, формула бутана – С4Н10. Пропан и бутан относятся к ряду алканов и используются в качестве компонентов топлива СУГ. СУГ – это сжиженный углеводородный газ, пропан, как и бутан, имеет теплотворную способность, подходящую для использования в качестве топлива. Общая схожесть физических свойств двух газов не распространяется на их температуру кипения – у пропана она равна -43оС, у бутана – гораздо выше (-0,5оС).

Поэтому пропан можно использовать в качестве топлива при минусовых температурах, а бутан – нет, для чего и используют смесь газов – сжиженный углеводородный газ или пропан-бутан. Смесь газов делают для того, чтобы пропан (так коротко называют смесь пропана и бутана) можно было безопасно использовать при любых температурах. Отдельное использование пропана невозможно по следующей причине – при нагревании пропан существенно расширяется, что приводит к увеличению давления на стенки сосуда (в котором хранится газ) изнутри. Такое свойство пропана приводит к образованию трещин на внутренних стенках резервуара и его постепенному приходу в негодность (в силу потери возможности герметично сдерживать газ внутри себя). Утечка пропана – еще не самое худшее последствие его расширения. В случае резкого нагревания пропан способен взорвать баллон изнутри и нанести существенные повреждения находящимся неподалеку людям. В смесь пропана и бутана добавляют вещества, обладающие резким запахом для своевременного обнаружения утечки.

Смесь пропана и бутана хранится внутри баллона или газгольдера в сжиженном виде. Сжижение пропан-бутана происходит под воздействием давления – компрессорным методом, под давлением смесь пропана и бутана хранится внутри резервуара. Сжижение пропана делает его удобным для транспортировки и хранения – в сжиженном виде смесь пропана и бутана занимает в 600 раз меньше места. Хранение осуществляется при обычной температуре, в результате чего пропан частично переходит из жидкого состояния в газообразное (в таком состоянии пропан-бутан и используется в качестве топлива, в газообразном состоянии он подается к газовому котлу).

Как происходит получение пропан-бутана?

Пропан получают в результате операций по добыче или переработке нефти. При добыче нефти происходит высвобождение попутного нефтяного газа – смеси различных углеводородных газов, в том числе, пропана. Такое получение пропана происходит при фрекинге – технологии добычи нефти с гидроразрывом пласта. Часть пропана получается в качестве побочного продукта при переработке нефти на НПЗ. Далее пропан сжижается и перевозится к газонаполнительным станциям.

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.