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.
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.
Пропан-бутановая смесь
Сфера применения газа
Пропан-бутан представляет собой уникальное вещество на газовой основе, которое имеет в своем составе одноименные молекулы.
Общепризнанная химическая формула пропана состоит из молекул и атомов двух основных составляющих – пропана (С3Н8) и бутана (С4Н10).
Широко используемый в бытовых целях, этот газ применяется практически везде – начиная с приготовления еды на сковороде, и заканчивая резкой толстого слоя металла, активным использованием его на различных производствах вообще.
Также им все чаще заправляют свои автомобили люди, отказавшиеся от топлива на бензиновой основе.
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.
Ценовая политика при заправке СУГ
Стоимость пропана-бутана зависит от содержания в нем первого (более дорогого) компонента. Поэтому неудивительно, что «зимняя» смесь для заправки автономной системы газоснабжения будет дороже «летней». Однако, если какая-либо компания предлагает заправку по цене, значительно уступающей среднерыночной, тогда ее представителю необходимо задать следующие вопросы:
- Почему стоимость СУГ такая низкая?
- Какое соотношение пропана-бутана?
- Как этот состав будет работать зимой?
- Есть ли в наличии соответствующая техническая документация?
- Можно ли обратиться в компанию при возникновении проблем?
Будьте осторожны! Дешевая смесь может затем обойтись гораздо дороже.
Некоторые компании хитрят, предоставляя «зимнюю» смесь, которая не соответствует ГОСТу. Поэтому невысокая стоимость СУГ должна, как минимум, насторожить покупателя.
Для автономной газификации дома качество газа имеет определяющее значение, поскольку от этого зависит надежность работы всей системы. Поэтому важно понимать, зачем смешивают пропан с бутаном, и в какой пропорции данные компоненты должны находиться зимой и летом. Больше о газоснабжении частных объектов читайте в статье: автономное отопление пропан-бутаном.
Чтобы избежать проблем с газификацией своего дома, обращайтесь в , которая уже доказала свой профессионализм и надежность. О чем свидетельствуют хорошие позиции на рынке, и отсутствие отрицательных отзывов от клиентов.
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%.
Технологии получения СУГ и СПГ
Чтобы перевести метан из газового состояния в жидкое, его необходимо охладить до -163 °С. А пропан-бутан сжижается уже при -40 °С. Соответственно технологии и затраты в обоих случаях сильно различаются.
Один литр СПГ равен приблизительно 1,38 куб. м исходного природного газа (цифра эта зависит от температуры и давления), уменьшение в объеме – порядка 620 раз
Для сжижения природного газа используются следующие технологии от разных фирм:
- AP-SMR (AP-X, AP-C3MR);
- Optimized Cascade;
- DMR;
- PRICO;
- MFC;
- GTL и др.
В основе всех них лежат процессы компримирования и/или теплового обмена. Операция по сжижению происходит на заводе в несколько этапов, в ходе которых газ постепенно сжимается и охлаждается до температуры перехода в жидкую фазу.
Подготовка газовой смеси
Перед тем как начать сжижать сырой природный газ, из него требуется удалить воду, гелий, водород, азот, соединения серы и другие примеси. Для этого обычно применяют адсорбционную технологию глубокой очистки газовой смеси путем пропускания ее через молекулярные сита.
Затем происходит второй этап подготовки исходного сырья, в ходе которого удаляются тяжелые углеводороды. В итоге в газе остаются лишь этан и метан (либо пропан и бутан) с объемом примесей менее 5%, чтобы уже эту фракцию начать охлаждать и сжижать.
Первичная подготовка с удалением из природного газа всего ненужного производится, чтобы обезопасить холодильное оборудование от агрессивного воздействия воды, углекислоты, серных соединений и т.д.
Фракционирование позволяет избавиться от вредных примесей и выделить только основной газ для последующего сжижения. При давлении 1 атм температура перехода в жидкое состояние у метана -163 °С, у этана -88 °С, у пропана -42 °С, а у бутана -0,5 °С.
Как раз эти температурные различия и объясняют причину, зачем разделяют на фракции и только потом сжижают газ, поступающий на завод. Единой технологии сжижения для всех типов газообразных углеводородных соединений не существует. Для каждого из них приходится строить и применять свою технологическую линию.
Основной процесс сжижения
Основой для перевода газ в жидкое состояние служит холодильный цикл, в ходе которого тем или иным хладагентом теплота переносится от среды с низкой температурой к среде с более высокой. Процесс этот многоступенчатый и требует наличия мощных компрессоров для расширения/сжатия теплоносителя и теплообменников.
Технологии компримирования высокотехнологичны, энергоемки и затратны, однако за один цикл они позволяют газ сжать сразу в 5–12 раз
В качестве хладагента на разных стадиях сжижения применяются:
- пропан;
- метан;
- этан;
- азот;
- вода (морская и очищенная);
- воздух.
Например, для первичного охлаждения природного газа на «Ямал-СПГ» Новатэка используется прохладный арктический воздух, который позволяет понизить температуру исходного сырья с минимальными затратами сразу до +10 °С. А в жаркие летние месяцы вместо него предусмотрено использование морской воды из Северного Ледовитого океана, имеющей независимо от времени года на глубине постоянные 3–4 °С.
При этом в качестве конечного хладагента на Ямале применяют азот, получаемый прямо на месте из воздуха. В результате Арктика дает все необходимое для получения СПГ – от исходного природного газа до используемых в процессе сжижения рабочих агентов.
Пропан сжижается по аналогичной с метаном схеме. Только температуры охлаждения ему требуются гораздо менее низкие – минус 42 °С против минус 163 °С. Поэтому сжижение газа для газгольдеров стоит в разы дешевле, однако сам получаемый пропан-бутановый СУГ востребован на рынке меньше.
Транспортировка и хранение
Практически весь объем СПГ перевозится крупногабаритными морскими танкерами-газовозами от одного берега к другому. Транспортировка по суше ограничена необходимостью поддерживать температуру «жидкого голубого топлива» на значениях около -160 °С, иначе метан начинает переходить в газовое состояние и становится взрывоопасным.
Для перевозки СУГ используются баллоны 5–50 литров с давлением внутри до 1,5–2 МПа и более крупные емкости-цистерны, рассчитанные на 5–17 МПа
Давление в емкости с СПГ близко к атмосферному. Однако, если температура жидкого метана поднимется выше -160 °С, то он начнет превращаться из жидкости в газ. В результате давление в емкости начнет повышаться, что представляет серьезную опасность. Поэтому танкеры для перевозки СПГ оборудуются установками поддержания низких температур и мощным слоем теплоизолятора.
СУГ регазифицируется в газ прямо в газгольдере. А регазификация СПГ производится на специальных промышленных установках без доступа кислорода. По физике жидкий метан при положительной температуре постепенно превращается в газ. Однако если это будет происходить прямо на воздухе вне специальных условий, то такой процесс приведет к взрыву.
После того, как природный газ в виде СПГ сжижают на заводе, его перевозят, а потом опять на заводе (только регазификационном) превращают обратно в газообразное состояние для дальнейшего применения.
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.
Перспективы сжиженного водорода
Помимо непосредственного сжижения и использования в таком виде из природного газа также можно получить еще один энергоноситель – водород. Метан это СН4, пропан С3Н8, а бутан С4Н10.
Водородная составляющая присутствует во всех этих ископаемых топливах, надо лишь выделить ее.
Главные достоинства водорода – экологичность и широкая распространенность в природе, однако высокая цена его сжижения и потери из-за постоянного испарения сводят практически на нет данные плюсы
Чтобы водород из состояния газа перевести в жидкость, его требуется охладить до -253 °С. Для этого используются многоступенчатые системы охлаждения и установки «сжатия/расширения». Пока подобные технологии слишком дороги, но работа по их удешевлению ведется.
Рекомендуем также прочесть другую нашу статью, где мы подробно рассказали, как сделать водородный генератор для дома своими руками. Подробнее — переходите по ссылке.
Также в отличие от LPG и LNG сжиженный водород гораздо более взрывоопасен. Малейшая его утечка в соединении с кислородом дает газовоздушную смесь, которая воспламеняется от малейшей искры. А хранение жидкого водорода возможно лишь в специальных криогенных контейнерах. Минусов у водородного топлива пока слишком много.
Отличие пропана от метана
Среди отличительных особенностей пропана стоит отметить:
- более высокая эффективность при сгорании, благодаря чему он намного эффективнее метана во время проведения сварочных работ;
- высокая инертность газа, что позволяет ему более активно вступать в разнообразные химические реакции;
- пропан безопаснее метана и отличается наличием наркотического действия;
- при транспортировке пропана не нужно использовать какое-то специальное оборудование, достаточно обычных стальных баллонов.
Кроме этого, пропан является более дешевым и легче заправляется.
