Сжиженный углеводородный газ (СУГ) представляет собой комбинацию углеводородов или их смесей, которые при нормальном давлении и температуре остаются в газообразном состоянии. Однако при незначительном повышении давления они переходят в жидкое состояние без изменения температуры.
Этот вид газа получают из попутных нефтяных газов и газоконденсатных месторождений. Из них на перерабатывающих заводах выделяют этан, пропан и газовый бензин, причем наибольшее применение в газоснабжении имеют пропан и бутан.
Основным преимуществом сжиженных газов является удобство их хранения и транспортировки в жидком виде, а также использования в качестве газа. Одним словом, преимущества жидкой фазы используются для транспортировки и хранения сжиженных газов, а преимущества газообразной фазы — для сжигания.
Использование пропана в России
Пропан (C3H8) был принят в качестве оптимальной системы газоснабжения России благодаря своей высокой упругости паров, что означает возможность его испарения даже при температуре до −35°С. Температура его кипения при атмосферном давлении составляет −42,1°C, что позволяет легко извлекать паровую фазу из заполненного баллона или резервуара. Это позволяет хранить баллоны с пропаном зимой под открытым небом и получать парообразный газ при низких температурах. Пропан широко используется в России и других странах, обеспечивая потребности промышленности, жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимических производств, а также в качестве автомобильного топлива.
Бутан
Бутан (C4H10) — менее дорогой газ, но его упругость паров ниже, чем у пропана, поэтому он используется только при высоких температурах. Температура кипения бутана при атмосферном давлении составляет −0,5°C. Для того чтобы его температура всегда была выше 0 °C, используется геотермальное тепло, а газовый баллон размещается под землей жилого дома.
Смесь пропана и бутана
В коммунально-бытовом секторе широко используется смесь пропана и технического бутана (СПБТ), получившая название пропан-бутан. Когда доля бутана в СПБТ превышает 60%, эксплуатация баллонных установок в российских климатических условиях становится невозможной. В таких случаях приходится использовать испарители СУГ для принудительного перевода жидкой фазы в паровую.
Свойства и особенности сжиженного газа
Свойства и особенности СУГ оказывают большое влияние на меры безопасности, конструкцию и технические характеристики оборудования для его хранения, передачи и использования.
Отличительные признаки:.
-
Очень высокое давление паров;
-
Не имеет запаха. Для обнаружения утечек газа ему придают характерный запах путем одорирования этилмеркаптаном (c2h5sh).
Низкие температуры и пределы воспламенения
Температура воспламенения бутана составляет 430°C, пропана — 504°C. Нижний предел воспламенения пропана составляет 2,3%, бутана — 1,9%;
Тяжелее воздуха
Пропан, бутан и их комбинации плотнее воздуха. В случае утечки кипящий газ может скапливаться в колодцах или подвалах. Запрещено вводить в подвальные помещения оборудование, работающее на сжиженном газе.
Преимущества сжиженного газа
-
При повышенном давлении или пониженной температуре он переходит в жидкую фазу;
-
Обладает высокой теплотворной способностью;
-
Для горения требуется большое количество воздуха: для одного кубического метра пропана необходимо 24 кубических метра воздуха, а для одного кубического метра бутана — 31 кубический метр воздуха;
-
Поражает коэффициент объемного расширения жидкой фазы: в 16 раз больше, чем у воды.
Ограничения по заправке
Запрещается заполнять емкости и резервуары более чем на 85% от их геометрического объема. Это может привести к взрыву емкости из-за быстрого выхода и испарения газа с последующим воспламенением газовоздушной смеси.
Испарение жидкой фазы
При испарении 1 кг жидкой фазы пропан-бутановой смеси (ПБС) при нормальных условиях выделяется 450 л паровой фазы. Более подробно, масса 1 м3 паровой фазы указанного вещества составляет 2,2 кг.
Горение пропан-бутановой смеси
При сгорании 1 кг пропан-бутановой смеси выделяется примерно 11,5 кВт-ч тепловой энергии. Кроме того, сжиженный газ быстро испаряется и при попадании на кожу человека приводит к обморожению.