Сжиженные углеводородные газы

Под сжиженными углеводородными газами (СУГ) понимаются углеводороды или их смеси, которые при незначительном повышении давления переходят в жидкое состояние без изменения температуры. Эти газы получают из попутных нефтяных и газоконденсатных месторождений, причем наибольшую ценность для газовой промышленности представляют пропан и бутан. Эти жидкости удобны для хранения и транспортировки и могут использоваться как газ. Таким образом, преимущества жидкой фазы используются для транспортировки и хранения сжиженных газов, а преимущества газообразной фазы — для их сжигания.

Использование пропана в системах газоснабжения

Пропан (C3H8) широко используется во многих странах, в том числе и в России, для решения самых разнообразных задач — от промышленных до бытовых, от нефтехимических до автомобильных. Причина, по которой он так хорошо подходит для систем газоснабжения в России, заключается в его высокой упругости паров даже до −35 °C. Это позволяет хранить газовые баллоны и резервуары на улице в зимнее время и при этом получать то же количество паровой фазы благодаря низкой температуре кипения −42,1 °C при атмосферном давлении. Такая гибкость делает пропан идеальным выбором для систем газоснабжения в России.

Использование геотермального тепла для получения бутана (C4H10)

Бутан — гораздо более дешевый газ, чем пропан, но обладает меньшей упругостью паров, что означает возможность его использования только при положительных температурах. Температура кипения этого газа при атмосферном давлении составляет −0,5°C, поэтому газовый баллон для частного дома должен быть установлен под землей и нагреваться за счет геотермальной энергии для поддержания температуры выше 0°C, чтобы предотвратить испарение бутановой составляющей сжиженного газа.

Смесь пропана и бутана

В городах и жилых домах обычно встречается смесь пропана и технического бутана (СПБТ), а в повседневной жизни используется термин «пропан-бутан». Если содержание бутана в СПБТ превышает 60%, то нормальная работа баллонных систем в условиях российского климата становится невозможной. Для решения этой проблемы используются специальные испарители СУГ, преобразующие жидкую фазу в парообразную.

Свойства и характеристики сжиженного газа

Свойства сжиженных газов оказывают влияние на правила безопасности, а также на конструкцию и технические элементы емкостей, используемых для их хранения, транспортировки и использования. К уникальным свойствам сжиженных газов относятся:

1. Высокое давление паров;

2. Отсутствие запаха. Для быстрого распознавания разливов сжиженным газам придают характерный запах — их ароматизируют этилмеркаптаном (c2h5sh).

Температура воспламенения и пределы воспламеняемости

Температура воспламенения бутана составляет 430°C, а пропана — 504°C. Нижний предел воспламеняемости для пропана составляет 2,3%, а для бутана — 1,9%.

Сжиженные газы, такие как пропан и бутан, тяжелее воздуха, поэтому в случае утечки сжиженный газ может скапливаться в ямах или подвалах. Установки, работающие на сжиженном газе, ни в коем случае нельзя размещать в подвальных помещениях.

Переход сжиженного нефтяного газа в жидкое состояние

При повышении давления или понижении температуры сжиженный нефтяной газ (СУГ) переходит в жидкую фазу. Он обладает высокой теплотворной способностью и требует большого количества воздуха для сгорания — 24 м3 для пропана и 31 м3 для бутана. Кроме того, жидкая фаза обладает большим коэффициентом объемного расширения, в 16 раз превышающим коэффициент объемного расширения воды. Важно отметить, что баллоны и емкости не должны заполняться более чем на 85% от своего геометрического объема, так как это может привести к разрыву, быстрому истечению, испарению газа и возможному воспламенению смеси с воздухом.

Результаты испарения

При испарении 1 кг жидкой фазы сжиженного газа образуется 450 л паровой фазы. Это означает, что на каждый 1 м3 газообразной пропан-бутановой смеси приходится масса 2,2 кг.

Выделяемая тепловая энергия

При полном сгорании 1 кг пропан-бутановой смеси выделяется 11,5 кВт-ч тепла.

Опасные эффекты

Следует помнить, что сжиженный газ быстро испаряется и при контакте с кожей человека может вызвать обморожение.