Сжиженные углеводородные газы

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) — это вид углеводорода или смеси, которые при стандартном давлении и температуре находятся в газообразном состоянии, но при незначительном повышении давления переходят в жидкую форму без изменения температуры. Такие сжиженные газы получают из попутных нефтяных газов и газоконденсатных месторождений. Затем из них на перерабатывающих заводах получают этан, пропан и газовый бензин. Пропан и бутан наиболее ценны для газовой отрасли, поскольку их легко хранить и перевозить в жидком виде, а затем использовать в качестве газа. Другими словами, преимущества жидкой фазы используются для транспортировки и хранения сжиженных газов, а преимущества газовой фазы — для сжигания.

Использование пропана в российских системах газоснабжения

Сжиженный газ широко используется во многих странах, в том числе и в России, для различных целей, включая промышленность, жилищно-коммунальное хозяйство, нефтехимию, а также в качестве автомобильного топлива.

Оптимальным выбором для систем газоснабжения в России является пропан (C3H8), так как его упругость паров высока даже при температуре минус 35 °С (температура кипения пропана при атмосферном давлении составляет минус 42,1 °С). При низких температурах отбор паровой фазы из заполненной пропаном емкости или газового баллона происходит просто, за счет естественного испарения. Это позволяет размещать пропановые баллоны на улице в зимнее время, а паровая фаза может быть получена и при низких температурах.

Бутан: Более дешевая альтернатива

Бутан (C4H10) — более дешевый газ, чем пропан, но у него есть один существенный недостаток — низкая упругость паров. Это означает, что его можно использовать только при положительных температурах, а температура его кипения при атмосферном давлении составляет минус 0,5°С. Поэтому для поддержания температуры газа в резервуарах автономных газовых систем выше 0°С используется геотермальное тепло, для чего газовый баллон для частного дома закапывается под землю.

Комбинация пропана и бутана

В гражданской и бытовой сфере используется смесь пропана и технического бутана (СПБТ), которую принято называть пропан-бутановой. Если содержание бутана в СПБТ превышает 60%, то в условиях российского климата невозможно поддерживать непрерывную работу резервуарных устройств. В этом случае используется технология испарения СУГ для перевода жидкой формы в парообразную.

Характеристики и качества сжиженных газов

Свойства сжиженных газов влияют на меры безопасности, а также на конструкцию и технические компоненты оборудования, в котором они хранятся, транспортируются и используются.

Отличительные характеристики сжиженных газов

1. Высокая упругость паров;

2. Отсутствие запаха. Для своевременного обнаружения утечек сжиженным газам придают специфический запах — их ароматизируют этилмеркаптаном (c2h5sh).

Низкие температуры и пределы воспламеняемости

Температура воспламенения бутана составляет 430°C, а пропана — 504°C. Наименьшее количество пропана, которое может воспламениться, составляет 2,3%, тогда как для бутана — 1,9%. Кроме того, пропан, бутан и их комбинации более массивны, чем воздух. В случае утечки сжиженное топливо может скапливаться в ямах или подвалах. Поэтому в подземных помещениях не допускается установка приборов, работающих на сжиженном газе.

Трансформация сжиженного газа

СУГ можно переводить из одного состояния в другое, будь то переход в жидкое состояние при повышении давления воздуха или охлаждении температуры. Он обладает высокой теплотворной способностью и требует большого количества воздуха для сгорания. Для сгорания 1 м3 пропана требуется 24 м3 воздуха, а для бутана — 31 м3 воздуха. Жидкая фаза обладает невероятно высоким коэффициентом объемного расширения, в 16 раз превышающим коэффициент расширения воды, поэтому емкости и резервуары не должны заполняться более чем на 85% от их объема. Превышение этого показателя может привести к разрыву емкости и быстрому истечению и воспламенению газовоздушной смеси.

Результат испарения

При испарении 1 кг жидкой фазы СУГ образуется 450 л паровой фазы. Другими словами, масса 1 м3 паровой фазы пропан-бутановой смеси составляет 2,2 кг.

Горение пропан-бутановой смеси

При сгорании 1 кг пропан-бутановой смеси выделяется около 11,5 кВт-ч тепловой энергии. Этот сжиженный газ быстро испаряется и при контакте с кожей человека вызывает обморожение.