Температура жидкого пропана в баллоне и Почему и при какой температуре замерзает газ в баллоне

Аббревиатура СУГ значит «сжиженный углеводородный газ». Углеводородный газ — не природный, его не добывают из недр, а получают путем переработки. Сырье для СУГ собирают при добыче нефти и на нефтеперерабатывающих заводах.

Сжижение газа — многоступенчатый процесс, при котором увеличивается давление и/или снижается температура. В результате вещество переходит из газообразного в жидкое агрегатное состояние. Перевод газа в жидкость делают для удобства хранения и транспортировки — так он занимает в сотни раз меньше места, хоть и весит больше. При сжижении газ конденсируют и охлаждают ступенями — на каждой из них он уменьшается в объеме в 6−13 раз, а в итоге сжимается примерно в 600 раз.

Метан не относится к СУГ, потому что это природный газ. Значит, его добывают и доставляют потребителю без изменений, если не считать добавления одоранта — ароматизатора, чтобы быстрее обнаруживать утечку. Стандартные ДВС работают и на метане, и на СУГ, но метан не сжижают, а просто закачивают в баллоны.

В статье рассказывается, как свойства пропан-бутана влияют на безопасность использования этого газа в качестве моторного топлива.

Свойства пропан-бутана должны учитываться при эксплуатации газового оборудования автомобилей

Пропан-бутан — сжиженный углеводородный газ (СУГ) имеет множество свойств. Для владельцев машин, оборудованных ГБО совершенно не обязательно знать их все. Но часть из них очень важны, поскольку определяют отношение водителей к этому опасному природному продукту.

Таковым газ является только в том случае, если правильное обращение с ним игнорируется. Это может случаться, либо по незнанию, либо по халатности. Поэтому предлагается рассмотреть только несколько самых важных для автомобилистов свойств пропан-бутана в доступном для понимания ключе.

Во-первых, о способности пропан-бутана переходить из одного состояние в другое. Во-вторых, об условиях и способности взрываться, как не допустить этого. В-третьих, о влияние наружной температуры на состояние газа.

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:

• сжижение любого газа происходит методом понижения его температуры ниже уровня температуры кипения;
• процесс сжижения некоторых газов можно провести более дешевыми методами – путем повышения давления.

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.

Дата актуализации статьи: 27.04.2022 13:04:00

Сжиженный углеводородный (СУГ) газ при хранении находится в двухфазном состоянии: в баллоне (резервуаре) в виде жидкости внизу сосуда и как газ в верхней части. При использовании в качестве топлива СУГ подается в горелки в газообразном состоянии. Исходя из вышеизложенного, свойства жидкой и паровой фазы требуют отдельного рассмотрения.

Среди физико-химических свойств жидкой фазы, которые во многом определяют требования безопасности к транспортировке и хранению СУГ, можно выделить следующие:

• высокий коэффициент объемного расширения;
• сильное охлаждающее действие;
• образование статического электричества;
• образование пирофорных отложений.

Рис. 1. Заполнение баллона СУГ

Про объемное расширение СУГ

Сжиженные углеводородные газы имеют высокий коэффициент объемного расширения. Этот показатель характеризует относительное изменение объем жидкости при нагревании на 1 С. Коэффициент объемного расширения пропана в 16,1 раз больше, чем у воды, бутана — в 11 раз больше. По этой причине сосуды со сжиженными углеводородными газами наполняют жидкой фазой не более чем на 85 % (рис. 1), создавая в верхней части «подушку» из пара. Переполнение может привести к разрыву при нагреве. Плотность жидкой фазы пропана — 528 кг/м3, бутана — 601 кг/м3. Газовые баллоны заправляют на газонаполнительных станциях (ГНС) или газонаполнительных пунктах (ГНП), там их заправляют строго по весу на специальных весовых установках.

Баллон при использовании должен располагаться вертикально, чтобы испарившийся газ находился в верхней части и мог поступать к вентилю баллона. Баллоны со сжиженным углеводородным газом необходимо защищать от нагрева. Их нельзя оставлять на солнце, устанавливать рядом с отопительными приборами. Максимальная температура нагрева баллона СУГ не должна превышать 45 С. Именно при такой температуре давление паров пропана составляет 1,6 МПа, что является максимальным рабочим давлением баллонов СУГ. Большая часть взрывов происходит зимой из-за значительной разницы между температурой, при которой баллон заправляется, и температурой эксплуатации. Если баллон заправлен более 85 % на холодной улице, а затем доставлен в теплое помещение, то давление в нем резко возрастает. Как результат — разрушение стенки (рис. 2), выход СУГ и взрыв.

Пожары при разгерметизации баллонов СУГ сопровождаются объемной вспышкой, избыточное давление приводит к разрушению строительных конструкций, травмированию граждан. От взрыва вылетают окна и двери, происходит распространение пламени, образуются вторичные очаги пожара.

Рис. 2. Разрушение баллона СУГ

Часто такие случаи происходят при установке натяжных потолков. Баллон с улицы вносят в помещение, где работает газовая горелка, что приводит к повышению температуры в нем. Такой случай произошел в г. Дзержинске Нижегородской области в декабре 2009 г. в доме № 13 по переулку Западный. Взорвался 12-литровый баллон, погибли 7 человек. По результатам расследования судом была установлена вина оператора автогазозаправочной станции. Он получил 6 лет колонии по ч. 3 ст. 238 УК РФ «Оказание услуг, не отвечающих требованиям безопасности, повлекшее по неосторожности смерть двух и более лиц». Перед заправкой оператор не проверил наличие в баллоне остатков газа и наполнил его сверх установленных норм. При нагреве баллона сжиженный газ расширился, образовалась трещина в обечайке с истечением газа.

Баллоны СУГ представляют опасность для лиц, участвующих в тушении пожара. Возможно развитие нескольких неблагоприятных сценариев:

• тепловое воздействие «пожара-вспышки»;
• воздействие волны сжатия взрыва;
• тепловое воздействие огненного шара;
• тепловое воздействие струйного факела горящего газа;
• воздействие осколков разорвавшегося баллона.

Про охлаждающее действие СУГ

При попадании в атмосферу в результате утечки сжиженный углеводородный газ начинает интенсивно испаряться. При этом у объектов, с которыми СУГ соприкасается, отбирается тепло, что приводит к их резкому охлаждению. Попав на кожу человека, жидкая фаза вызывает обморожение. Холод приводит к спазму сосудов, нарушается кровоснабжение тканей. При сильном обморожении образуются пузыри, которые лопаются, появляются долго не заживающие раны. Обморожение возможно как зимой, так и летом, на открытом воздухе и в отапливаемом помещении. Отрицательная температура испаряющегося СУГ не зависит от температуры окружающей среды. Обморожение может иметь тяжкие последствия. Известен случай гибели двух работников газонаполнительной станции, которых облило жидкой фазой в результате разрыва корпуса насоса, перекачивающего СУГ.

Попадание жидкой фазы СУГ в глаза может привести к потере зрения. При работе с жидкой фазой нельзя надевать шерстяные и хлопчатобумажные перчатки, так как они плотно прилегают к телу, пропитываются жидким газом и не спасают от обморожения. Необходимо пользоваться кожаными или брезентовыми рукавицами, прорезиненными фартуками, очками.

Из-за значительного охлаждающего действия материалы, применяемые при изготовлении оборудования СУГ, прежде всего резинотканевые рукава, уплотнительные прокладки, мембраны регуляторов, запорных и сбросных клапанов должны быть стойкими к воздействию низких температур. Кроме того, СУГ может разлагать резину. Поэтому резинотехнические изделия, применяемые в оборудовании объектов СУГ, изготавливаются из маслобензостойкой морозостойкой резины марки МБС.

При трении слоев жидкой фазы между собой, при трении жидкости о металл стенок сосудов и труб накапливается статическое электричество. Эти процессы особенно интенсивно происходят при перевозке СУГ в цистернах. Для выравнивания потенциалов и предотвращения пожаров не допускают накопления заряда, для чего отводят его с корпуса автомашины в землю. При перевозке крепится стальная цепь, конец которой волочится по дорожному покрытию. Наполнение цистерны и слив горючего газа также представляют опасность, так как при искрении и одновременной утечке топлива возможен пожар. Согласно пункту 7.35 СП 156.13130.2014 «Станции автомобильные заправочные. Требования пожарной безопасности» для контроля заземления автоцистерн следует применять специализированные автоматизированные устройства заземления, осуществляющие автоматическое прекращение наполнения резервуара или сигнализацию при неисправности системы заземления. Заземляющие устройства автоцистерны подключаются к общему контуру заземления автогазозаправочной станции.

Под пирофорностью понимается способность твердого вещества в мелкодисперсном состоянии к самовозгоранию при отсутствии нагрева. При наличии в СУГ сернистых соединений в резервуарах образуются пирофорные отложения. Они способны к самовозгоранию при взаимодействии с кислородом воздуха из-за наличия активных сульфидов железа. Конечно, эта проблема относится прежде всего к нефтяной отрасли. Но и при обращении с СУГ необходимо соблюдать меры безопасности. Например, при обследовании и ремонте резервуаров пирофорные отложения, извлеченные из них, должны поддерживаться во влажном состоянии и вывозиться с территории объекта СУГ для захоронения в отведенном месте.

В данной статье мы расскажем о взрывопожароопасности природного газа и его удушающем действии.

Стабилизация пламени в газовых горелках очень важна, поскольку ее нарушение может привести к пожару. В данной статье мы рассказываем, какими способами достигается стабилизация пламени, а также как предотвратить ее отрыв и проскок.

По запасам природного газа в традиционных месторождениях Российская Федерация занимает первое место в мире — около 50 трлн м3. В топливно-энергетическом балансе нашей страны он занимает ведущее место, обеспечивая более 55 % от общей потребности в энергоресурсах. В данной статье подробно расскажем о том, где именно находятся указанные месторождения.

Правообладатель: Портал про пожарную безопасность propb.ru.

Главная / Советы

Время на чтение: 2 мин

Пора уже развенчать самое частое заблуждение пользователей сжиженным газом — если баллон «замерзает» или покрыт инеем, необходимо обогреть его одеялами, старым пальто или иными подручными средствами. Это совершенно неправильно. Иней на баллоне быстрее пропадет, если пропановый баллон оставить в покое, как есть.

• 1 Откуда берется наледь на пропановом баллоне
• 2 Температура замерзания газа
• 3 Что же делать в такой ситуации
• 4 Зимние пропорции топлива

Откуда берется наледь на пропановом баллоне

Возникновение инея объясняется определенными физическими процессами, происходящие внутри сосуда при его включении к газоприемнику: отопительный котел или колонка, калорифер или газовая печка.

В этот момент будет происходить энергичное потребление голубого топлива, а значит, существенные объемы сжиженного газа станут преобразовываться в парообразную форму.

Подобное явление сопровождается чрезмерным потреблением тепловой энергии, в связи с чем металлические стенки пропанового сосуда делаются значительно холоднее температуры воздуха в помещении.

Начинается процесс конденсатообразования на стенках сосуда, с последующим превращением влаги в иней. Это абсолютно природное явление, с которым совсем ничего делать не нужно.

Производительность

Объемная производительность пропана R290 при температуре конденсации составляет 90% от производительности R22 или 150% от производительности R134a, как показано на рис. 2. Благодаря этому необходимый рабочий объем цилиндров компрессора с пропаном примерно равен объему цилиндров компрессора с R22 и на 10-20% больше, чем цилиндров компрессора с R404A. Объемная производительность пропана примерно в 2,5-3 раза выше чем хладагента R600a. Поэтому выбор между R290 и R600a связан с различием в конструкции систем охлаждения, заправленных этими хладагентами, поскольку при той же самой холодопроизводительности необходимый расход хладагентов будет сильно отличаться.

Объемная холодопроизводительность рассчитывается по плотности всасываемого газа и теплоте парообразования (разности энтальпий на линиях насыщения пара и жидкости).

Температура замерзания газа

Вообще, пропан замерзает при температуре -40 градусов по Цельсию, а Бутан при -1 градус.

Помимо этого, абсолютно все эксперименты воспользоваться искусственной теплоизоляцией приводят к нарушению норм пожарной безопасности при эксплуатации газового оборудования, нарушают процесс теплообмена баллона с окружающей средой, что сильно сказывается на режиме газоснабжения.

Если горелка газовой плиты при обледенении недостаточно качественно работает, то после такого «утепления» она вообще перестанет работать. В этом случае нужно обратить внимание на режим работы оборудования и заправлять сосуд пропановой смесью с параметрами, соответствующим летнему и зимнему режимам работы.

Предел воспламенения и максимальные концентрации в воздухе

Главная / ИНФО / Предел воспламенения

Горючие газы – газы, которые хорошо поддерживают процесс горения и распространения огня.

Для поддержания процесса горения обязательно нужен окислитель. Воздух и входящий в него кислород – самые распространенные окислители. Они же являются газами-разбавителями для ПГС.

Горючие газы способны легко воспламеняться и приводить к взрыву при достижении определенной концентрации в смеси с воздухом или кислородом. Если концентрация горючего газа в смеси больше или меньше пределов распространения пламени, взрыва не произойдет. В этом случае говорят, что смесь слишком «богатая», или слишком «бедная» на горючий газ.

НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени – минимальная концентрация горючего газа в однородной смеси с окислителем, при которой возможно распространение пламени по смеси. Если концентрация горючего газа в смеси меньше НКПР, смесь не способна к распространению пламени, поскольку при горении такой «бедной» смеси выделяется так мало тепла, что его не хватает для прогрева и воспламенения остальных объемов газа.

ВКПР — верхний концентрационный предел распространения пламени – максимальная концентрация горючего газа в однородной смеси с окислителем, при котором возможно распространение пламени по смеси. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает ВКПР, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего газа.

Область воспламенения — диапазон концентраций, находящийся выше нижнего (НКПР) и ниже верхнего (ВКПР) пределов воспламенения. Горючий газ, концентрация которого находится в пределах этой ограниченной области, способен воспламеняться от искры, вызванной обыкновенным статическим электричеством или трением.

Смесь с концентрацией горючего газа, входящей в область воспламенения, является взрывоопасной. Чем шире диапазон области воспламенения и ниже НКПР, тем более взрывоопасен горючий газ.

Значения НКПР и ВКПР по горючим газам приведены в ГОСТ 51330.19-99 (МЭК).

Ниже приведены значения НКПР и ВКПР для компонентов газовых смесей, выпускаемых на нашем производстве. В последнем столбце в соответствии с «Технологическим регламентом» приведены максимальные концентрации компонентов в смеси с воздухом. Разница между НКПР и максимальной концентрацией компонента – запас, позволяющий безопасно производить, хранить и эксплуатировать газовые смеси с горючими газами. Этот запас обусловлен расчётами и подтверждён многолетним опытом работы.

Что же делать в такой ситуации

Прежде всего нужно обратить внимание на режим работы газогорелочного оборудования. При включении газовых приборов с большой мощностью, необходимо понимать, что пропановый баллон имеет ограничения по скорости образования газовых паров из сжиженного состояния.

Это означает, что жидкая фракция преобразуется в паровую понемножку. Например, емкость на 50 л способна гарантировать подачу примерно 0.500 кг газа в час. Перечисленное равнозначно тепловой мощности в 7 кВт.

В осенне-зимний период такой показатель падает в 2 раза, при расположении оборудования на улице или в неотапливаемом помещении.

В теплое время года ситуация меняется — скорость топливоподачи становится максимальной. Поэтому, в случае, когда в нижней зоне баллона засверкал иней, это, прежде всего, свидетельствует о чрезвычайно большой топливной нагрузке. Данное явление также сопровождается падением давления газа на выходе.

В такой ситуации самым лучшим решением будет перенести баллон в теплое помещение, где оставить его, пока температурный режим на поверхности стенок сосуда и в помещении не выровняется.

При этом в емкости образуется необходимая паровая шапка. После завершения этого, иней исчезнет сам по себе, а баллон можно будет подключить к нагрузке.

Температурные процессы, которые протекают внутри баллона со сжиженным газом

При нормальных условиях эксплуатации баллона, заполненного газом, справедливы следующие условия:

• Теоретическая температура замерзания сжиженного нефтяного газа составляет -188 ° C. Однако это наблюдается только в лабораторных условиях.
• Сжиженный пропан кипит при -42 ° C, однако и такие температуры могут наблюдаться разве что в Антарктиде или в Якутии.
• В процессе своего охлаждения часть бутана (который практически всегда содержится в смеси) начинает испаряться.
• При таком испарении внешняя температура стенок баллона с газом дополнительно понижается. Теоретически – до -49 ° C, практически – до начала процесса интенсивного образования льда.

С учётом исходной влажности окружающей среды, скорость испарения снижается, а с остальными вопросами, которые связаны с перепадом давления, успешно справляется газовый редуктор.

Зимние пропорции топлива

Для применения газовых баллонов в холодное время года смесь сжиженного газа должна иметь такие пропорции:

• Пропан C3H8 — 60 процентов;
• Бутан C4H10 — 40 процентов.

В определенных вариантах объем пропана может находиться в смеси до 80 процентов. Однако, в связи с тем, что он имеет более высокую цену, чем бутан, окончательная стоимость такой заправки также будет высокой.

Смесь сжиженного газа заправляют в баллоны на специализированных заправках, которые оснащены цистернами заполненными газом с требуемым соотношением для наилучшего применения в назначенное время года. Покупателю только потребуется вовремя обратить на это внимание и проконтролировать качественную заправку.

Таким образом, сегодня можно сделать основной вывод, что появление инея на стенках сосуда — это свидетельством того, что баллон не в состоянии справится с нагрузкой.

Такой процесс способен стать первопричиной кратковременного падения давления топлива, с последующим отключением оборудования. В случае, когда подобное произошло, то надежнее будет остановить работу газовых приемников и подождать, пока появится необходимый объем паровой шапки.

Процесс образования конденсата на поверхности газового баллона

Сначала конденсация образуется, когда температура газового баллона или регулирующего давление газа устройства падает ниже точки росы. Физически процесс подобен тому, который происходит во влажный день со стаканом ледяной воды. Поскольку температура продолжает падать, конденсат может превратиться в лед. Но почему газовый баллон и регулятор остывают в первую очередь?

Чтобы понять это, необходимо сначала вспомнить, как ведёт себя нефтяной газ, который под большим давлением закачан в газовый баллон. Там он хранится в жидком состоянии и превращается в газовый пар путём кипения. Это происходит при очень низкой температуре -42 °C. До своего кипения сжиженный пропан отводит тепло от стальных стенок газового баллона. Это, в свою очередь, делает газовый баллон более холодным, чем температура окружающей среды. При использовании количество газа в баллоне последовательно уменьшается, следовательно, ёмкость становится ещё более холодной.

Таким образом, при достаточной влажности и достаточно быстром использовании газа на баллоне может образоваться конденсат или лёд. Видимая линия конденсации или замерзания указывает на уровень жидкого газа, остающегося в газовом баллоне.

Далее происходит следующее:

• Пар, который образуется в газовом баллоне, движется вниз по течению к точке выхода, откуда он поступит к потребителям;
• Попадая в газовый регулятор, который может быть установлен на крышке газового баллона, давление пропана уменьшается;
• Редуктор поддерживает безопасный минимум давления, в то время как давление газового баллона может значительно варьироваться — в зависимости от температуры окружающей среды и количества жидкого газа, остающегося в баллоне;
• Когда пропан проходит через газовый редуктор, он расширяется, что приводит к резкому падению температуры паров;
• Благодаря высокой теплопроводности металла корпуса регулятора, он интенсивно охлаждается;
• В зависимости от влажности окружающего воздуха и скорости, с которой используется газ, на регуляторе образуется конденсат или даже лёд.

Чем быстрее используется газ, тем холоднее становятся регулятор, как и все прочие элементы верхней части газового баллона. Вот почему при нормальной работе в теплом и влажном климате снаружи ёмкость окажется холодной и влажной на ощупь.

Применение

Несмотря на более высокую цену, пропан во многом удобнее природного газа (метана), т.к. в отличие от метана сжижается при комнатной температуре и сравнительно невысоком давлении (12-15 атм), а метан при комнатной температуре не сжижается, и его приходится хранить сжатым под высоким давлением (200-250 атм). Поэтому баллоны для пропана значительно легче и дешевле метановых, и содержат гораздо больше газа (например, 50-литровый метановый баллон весит 55 кг и вмещает 9 кг газа, а пропановый такого же объема весит 19 кг и вмещает 22 кг газа, кроме того, пропановый баллон в 3-4 раза дешевле. Композитные баллоны в 2-3 раза легче, но еще в несколько раз дороже). Это делает пропан гораздо более удобным для хранения и транспортировки, поэтому пропан (или его смесь с бутаном) широко применяется для подключения переносного газового оборудования (переносные газовые плитки, газовые горелки для кровельных работ и т.д.), в качестве автомобильного топлива, а также для газификации небольших отдаленных населенных пунктов или отдельных зданий, для которых строительство газопровода природного газа экономически нецелесообразно.

• При выполнении газопламенных работ на заводах и предприятиях: в заготовительном производстве;
• для резки металлолома;
• для сварки неответственных металлоконструкций.

• При кровельных работах.
• При дорожных работах для разогрева битума и асфальта.
• В качестве топлива для переносных электрогенераторов.
• Для обогрева производственных помещений в строительстве.
• Для обогрева производственных помещений (на фермах, птицефабриках, в теплицах).
• Для газовых плит, водогрейных колонок в пищевой промышленности.

• В быту при приготовлении пищи в домашних и походных условиях;
• для подогрева воды;
• для сезонного обогрева отдалённых помещений — частных домов, отелей, ферм;
• для сварки труб, теплиц, гаражей и других хозяйственных конструкций с использованием газосварочных постов.

Хранится и перевозится в металлических баллонах ярко-красного цвета и полимерно-композитных баллонах (не путать с коричневыми баллонами для гелия)

Химия и пищевая промышленность

В химической промышленности используется для получения пропилена, сырья для производства полипропилена.

Является исходным сырьём для производства растворителей.

Используется как пропеллент.

В пищевой промышленности пропан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E944

Хладагент

Смесь из осушенного чистого пропана (R-290a) (коммерческое обозначение для описания изобутаново-пропановых смесей) с изобутаном (R-600a) не разрушает озоновый слой и обладает низким коэффициентом парникового потенциала (GWP). Смесь подходит для функционального замещения устаревших хладагентов (R-12, R-22) в традиционных стационарных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха (с обязательной сменой типа компрессорного масла).

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Безопасность СУГ для автомобилей

Пропан и пропан-бутан подходят для бензинового ДВС. Чтобы перейти с бензина на газ, двигатель не нужно переделывать, но подача топлива в новом режиме будет отличаться. Потребуется сертифицированный набор газобаллонного оборудования (ГБО). Кондиции газообразного горючего для легковых автомобилей регулирует ГОСТ 27578-2018. В нем детально указаны параметры смеси.

СУГ пропан и бутан для автомобилей стабильны, а значит, их самопроизвольная детонация исключена. Современные ГО стандарта Евро−4 имеют несколько степеней защиты буквально на все случаи жизни:

• заправка баллона не более чем на 80% — избыточное давление исключено;
• клапан — сбрасывает избыточное давление, если не сработал «поплавок»;
• отсекатель скоростного сброса — блокирует подачу газа при обрыве трубопровода;
• пожарный клапан — сбрасывает давление при нагревании, предотвращает взрыв баллона;
• ручной вентиль, чтобы самостоятельно перекрыть подачу;
• «катушка» — перекрывает подачу при выключении двигателя.

У многих водителей есть опасения, что баллон может взорваться при ДТП. Толщина стенки баллона 3 мм против 0,5−0,8 мм у топливного бака — вероятность разлива бензина в случае механического контакта намного выше.

ГОСТ 2757-2018 регламентирует температуру самовоспламенения СУГ для автомобилей:

• пропан — 470°С;
• бутан — 372°С;
• изобутан — 460°С.

Температура, которую развивает пожар в автомобиле, ниже примерно в два раза.

Виды сжиженных газов

Сделать жидким можно любое газообразное вещество. Для этого его нужно сжать или охладить, но чаще то и другое вместе.

Только охлаждением сжижают:

• кислород и воздух;
• водород и азот;
• метан и фтор;
• гелий.

Только давление применяют для:

• аммиака и фтора;
• углекислого газа;
• закиси озота;
• фреонов.

В промышленности задействованы все известные виды газов. Два самых распространенных сжиженных углеводородных — пропан и бутан. Они есть почти на каждой придорожной заправке.

Оба СУГ образуются в качестве попутного продукта при крекинге нефти — расщепления через нагрев. Проще говоря, нефть практически кипятят, чтобы разложить таким образом на тяжелые и легкие вещества. Тяжелые оседают в виде масел и мазута, а легкие перегоняют в бензин, керосин. Пары от «кипящей» нефти остаются на стенках больших баллонов-конденсаторов, а газы собирают отдельно. Это и есть пропан и бутан.

Параметры сжиженных газов

СУГ пропан и метан как топливо имеют почти одинаковый показатель удельной теплоты сгорания. Это значит, что в качестве горючего для тепловой установки ДВС нет большой разницы, какой из них использовать. Но другой их параметр отличается сильно — это точка кипения.

Использование этих газов по отдельности неудобно:

• пропан эффективен в морозы, но опасен в жарком климате или в условиях высокой температуры;
• бутан теряет свойства в морозы, но устойчив и безопасен при нагревании.

У каждого из этих видов СУГ есть полезные незаменимые свойства. Они сохраняются при смешивании, поэтому производителям удается получать эффективные смеси для заправки машины, которые работают и в жару, и зимой. Их, как и дизельное топливо, разделяют на «обычный» и «зимний» варианты:

• для регионов с умеренным температурным режимом — не более 60% бутана;
• для северных областей — не менее 75% метана.

Пропан считается более ценным из-за своих «противоморозных» свойств. При производстве топлива для установок, работающих при нормальной температуре, в смесь добавляют больше бутана, чтобы реализовать газ и избавиться от остатков.

Свойства пропан-бутана

Смесь двух углеводородных газов – пропана и бутана представляет собой пропан-бутан. Он наиболее приспособлен для применения, как в быту, так и для автомобильных двигателей. Каждый из этих газов в отдельности менее эффективен из-за собственных свойств.

Главная особенность состоит в условиях хранения и потребления. Для хранения и перевозки используется сжиженное состояние. Для потребления – газообразное и сжиженное.

В состояние жидкости эти газы переходят при незначительном повышении давления и постоянной температуре. Поэтому доставлять пропан-бутан к месту использования очень удобно в железнодорожных и автомобильных цистернах.

Перевозка пропан-бутана в автоцистернах

Далее, попадая в газовые баллоны автомобилей, он используется по-разному. В парообразном состоянии — для ГБО второго – четвертого поколения. В сжиженном — для газового оборудования пятого и шестого поколений. Однако в любом случае свойства пропан-бутана проявляют себя и требуют аккуратного отношения к ним.

Составляющие смеси

Пропан, находясь под давлением в сжиженном состоянии, в баллоне ГБО легко испаряется даже при низких температурах. Поэтому в емкости всегда имеется его паровая составляющая. Она располагается в верхней области емкости. Это обязывает не переполнять ее и оставлять 20% объема для этой цели.

Нарушение такого требования может привести к аварийному сбросу паровой фазы из-за чрезмерного роста давления. Если сбросной клапан не исправен, то может произойти разрыв баллона.

Бутан, вследствие своих свойств, испаряется значительно слабее, чем пропан. Для этого нужна значительно большая положительная температура. Поэтому бутан смешивают с пропаном, тем самым создавая наиболее технологически удобную смесь для использования.

Заправка автомобилей пропан-бутаном

Свойства пропан-бутана решают другую и проблему — приведение стоимости сжиженного газа в доступное состояние. Пропан существенно дороже бутана, а их смесь по цене является оптимальной. При этом потребительские качества остаются вполне удовлетворительными.

Свойства смеси пропан-бутана

Помимо вышеуказанных особенностей, пропан-бутан имеет еще несколько важных свойств. Их необходимо знать всем пользователям, в том числе владельцам автомобилей, оборудованных ГБО.

Одоризация

Это понятие обозначает придание смеси этих газов специфического неприятного запаха. Это необходимо для их обнаружения при утечке. Дело в том, что ни пропан, ни бутан сами по себе не пахнут. Это делается искусственно, путем добавления в строго ограниченных количествах специального состава – элилмеркаптана.

Именно он и придает пропан-бутану запах, почувствовав который, нужно немедленно принимать меры. Это означает, что где-то газ выходит наружу из системы ГБО, что представляет собой огромную опасность. Таким образом одоризация искусственно дополняет природные свойства пропан-бутана.

Взрывоопасность

Пропан-бутан при определенных условиях может либо загораться, либо взрываться. Для этого необходимы два условия. Во-первых, соответствующая концентрация газа в воздухе. Во-вторых, источник огня. Исключая одно из них (а лучше оба сразу), всегда можно не допустить негативных последствий.

Свойства пропан-бутана — картина горения смеси

Наиболее неблагоприятным является эффект взрыва. Он произойдет, когда доля пропан-бутана будет находиться в пределах от 2% до 9% на единицу объема воздуха в закрытом помещении. При наличии источника огня газ взорвется. При другой концентрации и тех же условиях наиболее вероятным результатом станет возгорание пропан-бутана. Оба результата крайне нежелательные.

Как не допустить взрыва и пожара

Помещения, где располагаются емкости с этим газом, должны постоянно проветриваться. Это исключит накопление газа в случае утечки. Взрывоопасная его концентрация не будет достигнута. Соответственно негативные свойства пропан-бутана не сработают, и последствия будут исключены.

Применительно к автомобилям, оборудованным ГБО, такая ситуация потенциально может возникнуть при хранении машины в гараже. Поэтому принимать решение о такой парковке нужно со всей ответственностью. Гараж должен хорошо проветриваться и, желательно, не иметь смотровой ямы или погреба.

Вряд ли кто-то в гараже имеет устройство для оценки уровня загазованности (газоанализатор). Поэтому для полной гарантии недопущения пожара или взрыва, перед запуском двигателя автомобиля нужно проветривать его через открытые ворота. Никогда не закуривать и не допускать другого источника открытого огня, пока гараж не проветрен.

Один из вариантов прибора, который реагирует на наличие утечки пропан-бутана в помещении

Опасность смотровой ямы или погреба в гараже обусловлена одним из свойств пропан-бутана. Он тяжелее воздуха. Поэтому, при утечке сжиженной фракции газа, она будет опускаться вниз и там испаряться. Все пониженные помещения в гараже могут стать местом ее накопления и только усугубят опасность.

Опасные свойства пропан-бутана очень популярно характеризуются следующим параметром. Из одного литра вытекшего сжиженного газа образуется примерно 250 литров газообразного (увеличение в 250 раз). Это говорит об опасности даже минимальных утечек.

Безопасность ГБО

Современные поколения газового оборудования (четвертое и выше) практически исключают такие ситуации. Это гарантируется наличием в конструкции мультиклапана соответствующего устройства. Им является электромагнитный клапан, автоматически полностью запирающий подачу газа от баллона при отключении зажигания.

Остается только риск разрушения самого баллона, который практически исключен. Качество современных баллонов не вызывает сомнений. Однако остаются случаи использования баллонов с длительным сроком эксплуатации. От них следует избавляться, и не рисковать, подвергая опасности, как себя, так и окружающих.

Современные автомобильные баллоны для сжиженного газа очень надежные и при правильном обращении исключают случаи взрыва

К тому же автомобильные газовые емкости, в большинстве случаев не подвергаются периодическим испытаниям. У их владельцев нет желания это делать, ведь процесс достаточно хлопотный. Да и предложений по такому сервису немного.

В любом случае необходим постоянный контроль за состоянием баллона. Это важно, как для емкостей, установленных в багажниках автомобилей, так и особенно для тех, которые смонтированы снаружи кузова. Тогда негативные свойства пропан-бутана не смогут проявить себя при его использовании.

Места и виды утечек пропан-бутана

Утечка этого сжиженного газа может быть, как в виде паровой фазы, так и в сжиженном состоянии.

В первом случае это возможно в системе ГБО автомобиля на баллоне (в мультиклапане) и после редуктора. В газовой емкости испаряющаяся часть газа постоянно контактирует со всеми устройствами мультиклапана. Если их состояние некачественное, утечка паровой фазы вполне реальна.

В редукторе сжиженный газ переходит в парообразное состояние и далее доставляется к форсункам именно в таком виде.  Поэтому все трубопроводы и соединения, расположенные после редуктора, потенциально, могут стать местом утечек.

При неправильном обращении с ГБО автомобиля негативные свойства пропан-бутана могут проявить себя практически всюду

Утечка в сжиженном состоянии возможна из баллона и трубопроводов высокого давления, расположенных до редуктора. Это может произойти при сквозном разрушении этих элементов системы ГБО по разным причинам.

При такой утечке вытекающий сжиженный газ начинает интенсивно испаряться. Это приводит к образованию смеси пропан-бутана с воздухом.

Влияние наружной температуры

Интенсивное испарение жидкой фазы при нагреве является одним из главных свойств сжиженного газа. Это может быть, например, окружающая температура воздуха или отстой машины в хорошо отапливаемом помещении. При этом давление в баллоне начинает возрастать и воздействовать на элементы мультиклапана. Возникают дополнительные риски утечек.

Два состояние пропан-бутана в баллоне — сжиженное и газообразное

Поэтому не следует оставлять автомобиль с ГБО в жаркое летнее время на солнце. Максимально допустимой считается температура нагрева не более 45оC. Контроль за ситуацией особенно важен, если газовый баллон еще достаточно полный после заправки. Переполнение емкости вообще не допустимо.

В завершение следует сказать, что основные свойства пропан-бутана просты и понятны. Автомобилистам их следует помнить и правильно использовать. Тогда никаких негативных последствий ожидать не придется.

Внимание! Эта статья депонирована и защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.

Где применяется сжиженный газ

По отдельности или в смеси пропан и бутан имеют высокую воспламеняемость и взрывоопасность. Это значит, что они полезны в переносных газовых установках, — для огневых работ и в качестве топлива.

Применение СУГ при сгорании:

• для расплавления битума при кровельных и дорожных работах;
• для резки и сварки металла;
• в газогенераторных электрических установках;
• в качестве топлива ДВС автомобилей и других тепловых установок;
• для отопления технических помещений;
• при термической обработке пищевых продуктов.

Применение пропана и СУГ как химического вещества:

• сырье для полипропилена;
• сырье для растворителей;
• пропеллент — газ для баллонов с аэрозольной краской или лаком;
• как пищевая добавка Е944.

Смесь осушенного пропана и изобутана R290а и R600 активно применяют в качестве хладагентов для заправки криоустановок и обычных холодильников. Они безопасны для озонового слоя и не вызывают парниковый эффект. Устаревшие жидкости типа R12, R22 можно заменить на R290, R600 вместе с компрессорным маслом. Бутан отдельно добавляют к бензину, чтобы повысить октановое число.