Как и зачем сжижают газ: технология производства и сфера использования сжиженного газа

Что такое пропан

Пропа́н, C₃H₈ и бутан — органические вещества класса алканов. Бесцветный газ без запаха. Очень мало растворим в воде. Точка кипения −42,1С. Точка замерзания -188С. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 2,1 до 9,5%. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен.

В небольшом количестве пропан содержится в природном газе, в промышленных количествах пропан получают в процессе высокотемпературной переработки нефти.

Так как сам газ практически не пахнет,  для безопасности и своевременной диагностики утечек газа органами обоняния человека в него добавляют  одоранты, содержащие пахучие вещества. Именно их называют «запахами газа».

Где применяется пропан?

Этот газ знаком абсолютно всем современным людям. Пропан сегодня применяется практически повсеместно. В первую очередь это касается производственных процессов.

Так, технический газ пропан с успехом применяется для производства газопламенных работ на различных производственных объектах. С его помощью производят как резку металла, так и сварку  конструкций. При работе с металлоломом этот газ практически незаменим для заготовки сырья.

С не меньшим успехом пропан применяется и при производстве тепловой энергии. В последующем тепло, полученное при помощи технического газа пропана, используется для обеспечения теплоснабжения, как производственных помещений, так и для подачи тепла в жилые комплексы.

В быту газ пропан находит свое применение в самых различных сферах деятельности человека. Самым распространенным способом применения этого газа является использование его в качестве энергоносителя для газовых плит и газовых колонок. С его помощью человек готовит пищу, нагревает воду. Также в индивидуальном секторе жилья пропан используется для организации отопления помещений. Для этого устанавливается специальное оборудование. Газ пропан в жилые помещения подается с помощью газопроводов. В некоторых случаях также может иметь место доставка сжиженного пропана в специальных баллонах. Соотношение между пропаном и бутаном в смеси меняется в зависимости от времени года – зимой преобладает пропан, а летом бутан.

Широко используется качестве автомобильного топлива.

В химической промышленности используется при получении мономеров для производства полипропилена.

Является исходным сырьём для производства растворителей.

Хранится и транспортируется в специальных емкостях (баллоны, цистерны) без стабилизирующих добавок при температуре до 50 °С.

     В чем опасность пропана?

В первую очередь- его высокая взрывоопасность. Пропано- бутановая смесь примерно в два раза тяжелее воздуха поэтому при утечке не улетучивается, а накапливаться и тогда будет достаточно одной искры. А в смеси с воздухом его взрывоопасность увеличивается.

Вторая опасность в том, что пропан, попадая в воздух, смешивается с ним, вытесняет и уменьшает содержание кислорода в воздухе Человек, находящийся в такой атмосфере, будет испытывать кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа в воздухе может погибнуть от удушья.

Пропан – бутановые смеси в жидком виде разъедают резину, поэтому необходимо тщательно следить за резиновыми изделиями, применяемыми в аппаратуре газопламенной обработки металлов, и в случае необходимости, производить их замену. Наибольшая опасность разъедания резины существует зимой, когда имеется большая вероятность попадания жидкой фракции в шланги.

При работе с пропан-бутаном не допускается попадания жидкой фракции на кожные покровы тела, так как в связи с быстрым ее испарением и отбором тепла наступает обморожение.

Пропан – бутановая семь обладает большим коэффициентом объемного расширения Так у пропана он в 16 раз больше чем у воды, а у бутана в 11 раз. Поэтому наполнять баллоны пропан – бутановой смесью более 85% по объему нельзя – очень опасно.

В целом можно говорить о том, что для безопасности и спокойствия необходимо периодически  контролировать предельно допустимую концентрацию газа в помещении . Если вы чувствуете «запах газа» обязательно пригласите специалистов для проведения экспертизы воздуха.

Сравнение метана и пропана

Общие преимущества газов в топливе

Оба газа имеют общие преимущества относительно бензина, что позволяет год от года расширять их применение в двигательных установках.

• Более низкая цена относительно бензина;
• Экологическая безопасность, меньшее влияние на здоровье человека;
• Увеличение срока езды без заправки за счет большего объема топлива, которое можно запасти;
• В комплексе замедление износа деталей автомобиля, особенно при использовании изначально приспособленного двигателя.

Общие недостатки газов в топливе

Существует также несколько оснований, по которым бензин все еще сохраняет лидирующее положение как автомобильное топливо.

• Меньшая доступность газов для потребителя (количество заправок, а также центров обслуживания автомобилей с газовыми установками);
• Падение мощности автомобиля при использовании газового топлива;
• Повышенный износ некоторых особо чувствительных участков двигателя (например, клапанов) с учетом специфики «сухого горения» газового топлива.

Основные различия метана и пропана

Метан и пропан существенно отличаются друг от друга как по специфике хранения, так и по специфике использования в качестве топлива, каждый имеет свои преимущества и недостатки.

• По ГБО — дополнение двигателя автомобиля пропановой установкой существенно (до 70%) дешевле, чем установка метанового ГБО;
• По стоимости — в перспективе, после того, как окупится установка ГБО, метан дает высокую экономию средств на топливо относительно пропана;
• Снижение мощности — пропан, относительно бензина, дает незначительное снижение мощности до 3-5% двигателя, и то при развитии скорости выше 140 километров в час. Метан «ослабляет машину» до 20%. Но стоит учитывать, что данное обстоятельство было почти нивелировано в современных специализированных установках;
• Экологическая чистота — пропан имеет примеси и не считается полностью безопасным для человека и экологии. Метан — самое чистое топливо на планете, по своей безопасности превосходящий электрические двигатели и солнечные батареи, находящийся на одном уровне со спиртовыми установками;
• Вес баллонов и объем топлива — пропан, сжимаемый под невысоким давлением вместе со своим резервуаром, весит в несколько раз легче, чем баллон сжатого метана. При этом пропана можно запасти на путь втрое более долгий, чем метана;
• Взрывоопасность — метан вдвое менее взрывоопасен, чем пропан, а с учетом рассеивания считается максимально безопасным относительно почти всех других видов топлива. Стоит также отметить, что баллоны метана при аварии повреждаются и деформируются существенно меньше, чем баллоны пропана. Таким образом, доставка пропана становится в перспективе более опасной;
• Доступность заправок — метановые заправки являются редкостью, их приходится специально искать, заправки с пропаном почти также часты, как бензиновые. При этом оборудование для сжимания, очистки и заправки метана существенно менее сложное, чем пропановое.

Таблица преимуществ и недостатков пропана и метана

Заправка газом может быть удобней, экономичней и функциональней, чем использование бензина, а окончательно определиться в выборе удобного газа можно при помощи следующей таблицы.

Применение пропана бутана для газгольдеров

Считается, что чем выше процентная составляющая пропана, тем качественнее газ. Однако и цена у такого состава будет больше. В любом случае, основным критерием при выборе СУГ должно быть обеспечение бесперебойной работы автономной системы. Например, более 60% бутана в газовой смеси приведет к невозможности стабильной газификации в климатических условиях северных областей России. В этом случае применяется специальный испаритель, который принудительно переводит жидкую фазу в паровую. Также о некоторых технических моментах можете узнать из статьи: какой газгольдер лучше: информация для любознательных.

При установке автономного оборудования у себя дома стоит учитывать, что СПБТ тяжелее воздуха, и при утечке скапливается, как правило, в подвальных помещениях и колодцах. Сам по себе сжиженный углеводородный газ не имеет запаха, поэтому в смесь добавляют одорант, который и придает ей специфический аромат.

Молекула диметилсульфида или одоранта, которая придает запах газу

По способу размещения газгольдеры делятся на надземные и подземные. Первый вариант подходит для условий с мягким климатом, а второй – для более низких температур (в этом случае резервуар закапывается ниже уровня промерзания грунта).

Заправка газгольдеров

Слив СУГ в газгольдер должен производиться только опытным персоналом, который имеет соответствующие допуски на проведение подобных работ

Принимая во внимание высокий коэффициент объемного расширения смеси, заполнение емкости происходит не более чем на 85% от общего объема, что вызвано требованиями безопасности. Подробнее про это читайте в статье: заправка газгольдера газом – основные особенности

Заправщик пропан бутана для газгольдера от компании Промтехгаз

Важным моментом является выбор поставщика пропана бутана для газгольдера, учитывая разный состав и сложность проверки качества газа. Некоторые недобросовестные продавцы увеличивают процентное содержание бутана, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик СПБТ. И если для автомобиля такое топливо прекрасно подойдет, то для автономной системы газификации его качество будет неприемлемо. Поэтому чтобы не остаться зимой без газоснабжения, лучше выбирать проверенных поставщиков.

Получение бутана. Химические реакции – уравнения получения бутана:

Так как бутан в достаточном количестве содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Бутан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. гидрирования непредельных углеводородов, например, бутена:

CH3-CH2-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (kat = Ni, Pt или Pd, повышенная to).

1. 2. восстановления галогеналканов:

C4H9I + HI → C4H10 + I2 (повышенная to);

C4H9Br + H2 → C4H10 + HBr.

1. 3. взаимодействия галогеналканов с металлическим щелочным металлом, например, натрием (реакция Вюрца):

2C2H5Br + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr;

2C2H5Cl + 2Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaCl.

Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

1. 4. щелочного плавления солей одноосновных органических кислот:

C4H9-COOH + NaOH → C4H10 + Na2CO3 (повышенная to);

C4H9-COONa + NaOH → C4H10 + NaHCO3.

Технические характеристики

На вопрос: «Каким образом химические и физические свойства связаны с техническими особенностями этой смеси?», стоит рассматривать все возможные варианты ответов.

• Во-первых, благодаря своему высокому давлению «удержания» в жидком состоянии, этот газ слишком инертный. То есть легко поддается переходу из жидкого состояния в газообразное.Это очень полезная особенность на производствах, где это является крайней необходимостью.
• Во-вторых, низкая температура кипения и замерзания делает пропан-бутановую смесь стойкой к «столкновениям» с веществами азотного происхождения. Следовательно, гарантирует ей безопасность от замерзания и кипения.
• Ну и, конечно же, стоит отметить высокую температуру горения пропана, без которой его польза была бы не столь существенной для достижения определенных бытовых или производственных целей.

Пропан

Пропан технический — бесцветный горючий газ с резким запахом, состоящий из пропана С₃Н₈ или из пропана и пропилена С₃Н₈, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. При нормальных условиях пропан находится в газообразном состоянии, а при понижении температуры или повышении давления переходит в жидкое состояние. Так, при температуре 293 К пропан переходит в жидкое состояние при давлении 0,85 МПа. Испарение 1 кг жидкого пропана дает 0,53 м3 паров.

Пропан-бутановая смесь — бесцветный горючий газ с резким запахом, является побочным продуктом при переработке нефти.

Смесь легко превращается в жидкое состояние, например при температуре 233 К пропан-бутановая смесь сжижается при атмосферном давлении. Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 273 К.

Плотность пропан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения. Заполнение емкостей пропаном и пропан-бутановой смесью, транспортирование их, а также слив газа должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором.

Пропан-бутановые смеси широко применяются при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 1,6 МПа или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм3 газа.

Пропан или метан на авто что лучше выбрать

Газобаллонное оборудование в последнее время стало практически неотъемлемой частью оснащения многих видов автотранспорта. Им оборудуются грузовые машины, автобусы, сельхозтехника и легковушки. Причем вне зависимости от типа двигателя и использовавшегося до переоборудования топлива.

Причины повсеместного распространения ГБО ясны: газ позволяет экономить на расходе, в некоторых случаях повышает мощность и ресурс двигателя, снижает уровень вредных выбросов в атмосферу и так далее. Но в связи с этим напрашивается вопрос, какой газ выбрать или что лучше – пропан или метан на авто?

Виды топлива

Если не брать в расчет спирт и электричество, двигатели автомобилей традиционно используют два вида топлива:

Каждый по-своему хорош и обеспечивает транспортным средствам заложенные конструкторами характеристики. Перевод автомобилей на газ в большей степени вызван экономическими причинами. Хотя автопроизводители уже не стесняются использовать фирменные газовые установки, позволяющие придавать силовым агрегатам новые качества.

Для ясности отметим, что из газов пока широкое применение получили тоже два вида:

Автомобильный пропан-бутан хранится в жидком состоянии. Метан, напротив, исключительно в газообразном.

Причем для дизельных и бензиновых моторов применимы разные варианты, но чаще используются определенные, что обусловлено отличиями самих газов и размерами ТС.

Например, легковое авто на газ метан переоборудуют реже, чего не скажешь о джипах, грузовиках и так далее. Не делают этого и на современных автомобилях, поскольку последние поколения ГБО рассчитаны исключительно на пропан.

В чем отличия

Прежде чем приступить к установке ГБО, необходимо разобраться, что лучше для конкретного двигателя: метан или пропан-бутан. Ведь каждый газ имеет свои характеристики, которые в различной степени влияют на работу ТС, компоненты двигателя, безопасность и экологию.

Общее, что роднит названные газы, – это отсутствие цвета и запаха, но используются метан и пропан по-разному и придают моторам отличающиеся характеристики. Пропан-бутан – это смесь двух сходных по структуре газов, которые смешивают для получения требуемого октанового числа.

В разное время года на АЗГС в составе смеси меняется соотношение: зимой больше пропана, а летом – бутана.

Технические характеристики

Основное отличие метана от пропана заключается в том, что это газ природного происхождения. Пропан получается при крекинге нефтепродуктов. Видимо, по этой причине структурная формула метана не позволяет использовать его в жидком состоянии.

Октановое число пропана и метана выше, чем у бензина. Это примерно 100 и 110 соответственно. У метана оно чуть выше, поэтому двигатель на нем экономичнее. Его использование дает в полтора раза больший экономический эффект. Стоимость ниже в сравнении с бензином, чем стоимость пропана (примерно в 1,5 раза). Расход на метане ниже процентов на тридцать.

Ввиду того, что давление метана в баллоне авто очень велико (в районе 270 атмосфер), баллон должен иметь определенную форму и толщину стенок. Такие большие размеры и масса делают использование метана на легковых автомобилях сомнительным предприятием.

Пропан можно содержать в емкости любой формы, которую часто адаптируют под технологические вырезы в корпусе авто.

Запас хода на метане всегда будет меньше. На одном и том же авто на метане и пропане разница в пробеге на одной заправке будет существенной. Дело в том, что большой запас метана требует объемных и тяжелых баллонов, размещать которые чаще негде. Да и конструкцию ТС утяжелять лишний раз никому не хочется.

Если рассмотреть все минусы и плюсы авто на метане, то складывается впечатление, что он лучше. Может быть, так оно и есть, но стоит учесть, что бензиновый двигатель после перехода на метан теряет больше тяги. Правда, работает при этом тише и более плавно, чем на пропане. Но и стоит ГБО под метан раза в два больше.

А при переоснащении дизелей этот газ просто идеален. Чем отличается метан от пропана на авто с дизельной силовой установкой? В первом случае придется полностью переделать систему подачи топлива и установить систему зажигания. Пользоваться соляркой уже будет нельзя. Но достигается максимально возможная экономичность.

Для использования пропана устанавливается газодизель, позволяющий использовать и солярку, и газ.

Экологичность

Разница между пропаном и метаном имеется и в вопросе влияния на окружающую среду. Метан менее вреден. Это чисто природный продукт, который сгорает полностью. При этом он совсем не выделяет в атмосферу смолы, чего не скажешь о пропане, добытом из нефти.

Водород

Водород H₂ в нормальных условиях представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Это один из самых легких газов, он в 14,5 раза легче воздуха. Водород способен образовывать в определенных пропорциях взрывоопасные смеси с воздухом и кислородом. Поэтому при сварочных работах необходимо строго соблюдать правила безопасности труда. Получают водород разложением воды электрическим током. К месту сварки водород доставляют в стальных баллонах в газообразном состоянии под давлением 15 МПа. Баллоны для водорода окрашивают в зеленый цвет. Водород, применяемый для сварочных работ, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3022-80. Водородно-кислородное пламя имеет синюю окраску и не имеет четких очертаний зон пламени, что затрудняет, его регулировку.

Почему выгодно заправлять авто газом

При всех достоинствах и недостатках, у разновидностей газового горючего есть общие «бонусы», привлекательные для автовладельцев:

• автогаз имеет более низкую стоимость относительно бензина;
• высокая экологическая составляющая, газ оказывает меньшее негативное воздействие на человека, токсичность газовых выхлопов незначительна;
• установка ГБО увеличивает запас гсм в автомобиле, если залить полный бак бензина и наполнить газовый баллон;
• использование газа в комплексе с бензиновым горючим замедляет износ деталей машины (эффективнее, если двигатель приспособлен к газу с завода).

Эти качества позволяют автовладельцам использовать газ вместо бензина, сеть агзс год от года расширяется.

Мнение о том, что газобаллонное оборудование способно выводить из строя верхнюю часть блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, справедливо, когда ГБО на автомобиль установлено кустарным способом.

Газовая система будет иметь статус отличной надёжности, полную безопасность, высокий кпд, если устанавливать её у профессионалов, заправлять автомобиль качественным газом, не игнорировать регулярное прохождение технического осмотра. Правильно выполненный монтаж газового баллона поможет избежать повреждения оборудования в ДТП.

Читайте далее:

Метановое ГБО: когда прощаешь все минусы

Какое отличие метана от пропана?

Какое давление в газовом баллоне?

Газовое оборудование на дизель: насколько реально?

Пропан или метан: что лучше для двигателя?

Сравнительная характеристика метана и пропана

Чтобы сделать вывод о том, какой газ лучше для авто: пропан или метан, нужно сравнить между собой эксплуатационные характеристики метана и пропана, удельный расход газа на километр пробега и некоторые другие показатели.Скачать Таблицу отличий метана от пропана (.DOCX)

Что общего

У метана и пропана при использовании их в автомобилях много общих качеств. Эксплуатируя автомобиль на метане или пропане, владелец получает неизменный выигрыш, ведь цена одного литра газа примерно вдвое ниже, чем стоимость литра традиционного топлива. Но пропан-бутан и метан сравнение с бензином выдерживают лишь в том случае, если для автовладельца не играют роль следующие факторы:

• пунктов заправки машин газом в РФ намного меньше, чем традиционных АЗС;
• в стране недостаёт центров по обслуживанию и ремонту ГБО;
• при замене бензина на газ мощность двигателя снижается.

Первые два из перечисленных недостатков относятся в основном к автомобилям на метане или пропане, эксплуатируемым вдалеке от крупных городов или территориальных центров, где всегда в достатке имеются любые ЦТО и пункты заправки машин газом.

Какие отличия

Анализ того, чем отличается метан от пропана при использовании их в качестве автомобильного топлива, требует более глубоко разобраться с природой обоих газов и их свойствами. Пропан относится к органической группе алканов, выделяемых при переработке (крекинге) сырой нефти, второй способ его получения — из природного газа. Если концентрация пропана в воздухе достигает 2,1%, смесь считается взрывоопасной. Процесс извлечения пропана из сырой нефти предопределяет наличие в нём масел и различных попутных примесей, из-за этого возникает необходимость его дополнительной очистки при подаче в автомобильный мотор. Метан относится к простейшим углеводородам, плотность его ниже, чем у воздуха. В силу этого обстоятельства он всегда устремляется вверх и скапливаться в ограниченном объёме не способен, у него нет цвета и запаха. Однако этих обстоятельств недостаточно, чтобы метан достиг такого же распространения в автомобилях, как пропан.

Добывают метан из-под земли и для того, чтобы он обладал запахом, в него вводятся специальные добавки — одоранты. Это предупреждает человека об опасной загазованности в зоне его пребывания, ведь при высокой концентрации метан ядовит. Чтобы получить из метана автомобильное топливо, его сжимают до 200 атм. и более, а для хранения используют прочные и тяжёлые баллоны.

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы не ошибиться при выборе, можно ориентироваться на цвет емкости. Для подключения к газовой плите используют красные баллоны с белой надписью:

https://youtube.com/watch?v=nhL7ubE6wss

Наиболее популярным составом, использующимся для заполнения бытовых баллонов, является смесь пропана и бутана. Правильно подобранные пропорции позволяют эффективно использовать физические свойства обоих веществ.

Обратите внимание, баллон с надписью, не соответствующей требованиям, должен быть изъят из эксплуатации. Любые попытки закрасить, изменить название – нарушение правил