Сжиженные углеводородные газы

Сжиженный нефтяной газ (СУГ) — это совокупность углеводородов или их смесей, переходящих из газообразного состояния в жидкое при относительно небольшом повышении давления без изменения температуры. Эти сжиженные газы получают из попутных нефтяных газов, а также из газоконденсатных месторождений. Этан, пропан и газовый бензин извлекаются на перерабатывающих заводах. Пропан и бутан наиболее полезны для целей газоснабжения.

Одним из основных преимуществ СУГ является то, что его легко хранить и транспортировать в жидком виде, а затем использовать в качестве газа. Другими словами, преимущества жидкой формы используются для хранения и транспортировки сжиженных газов, а преимущества газообразной формы — для сжигания.

Преимущества пропана

Пропан является идеальным вариантом для систем газоснабжения в России благодаря своей высокой упругости паров даже при понижении температуры до −35°С. Его температура кипения при атмосферном давлении составляет −42,1°C, что позволяет легко отводить пары из баллона, заполненного пропаном, в процессе естественного испарения. Это означает, что баллоны с пропаном можно выставлять на улицу в зимнее время и извлекать пары даже в мороз. Таким образом, сжиженный углеводородный газ получил широкое распространение в мире, в том числе и в России, для использования в качестве топлива в промышленности, быту и автомобилях.

Бутан против пропана

Бутан (C4H10) более экономичен, но имеет низкое давление паров, поэтому его можно использовать только при положительных температурах. Температура кипения бутана составляет −0,5°C при атмосферном давлении. Чтобы газ в резервуарах системы автономного газоснабжения оставался в парообразном состоянии, для поддержания температуры выше 0°C используется геотермальное тепло, а газовые баллоны для частных домов закапываются под землю.

Смесь пропана и бутана

В коммунальной и бытовой сфере используется комбинация пропана и технического бутана (СПБТ), называемая в обиходе пропан-бутаном. Если количество бутана в СПБТ превышает 60%, то непрерывная работа баллонных систем в погодных условиях России становится невозможной. Для принудительного перехода жидкой фазы в паровую в таких сценариях используются испарители СУГ.

Характеристики и качества сжиженных газов

Различные свойства сжиженных газов оказывают влияние на протоколы безопасности, а также на инженерно-технические элементы конструкций, в которых они хранятся, транспортируются и используются. К специфическим свойствам сжиженных газов относятся:

1. Высокое давление паров;

2. Отсутствие запаха. Для быстрого выявления возможных утечек сжиженные газы снабжаются специальным запахом — проводится одорирование этилмеркаптаном (c2h5sh).

Низкие температуры и пределы воспламеняемости

Температура воспламенения бутана составляет 430°C, а пропана — 504°C. Минимальная концентрация пропана для воспламенения составляет 2,3%, а бутана — 1,9%. Кроме того, пропан, бутан и их комбинации тяжелее воздуха. В случае утечки существует опасность скопления газа в колодцах или подвалах, поэтому в таких помещениях запрещено использовать газовое оборудование.

Изменение фазового состояния при изменении давления и температуры

Переходя в жидкое состояние при повышении давления или понижении температуры, сжиженный углеводородный газ (СУГ) обладает высокой теплотворной способностью. Для его сжигания необходимо огромное количество воздуха, например, для сжигания 1 м3 пропана требуется 24 м3 воздуха, а для бутана — 31 м3. Кроме того, жидкая фаза СУГ имеет значительный коэффициент объемного расширения, в 16 раз превышающий коэффициент объемного расширения воды. При заполнении емкости СУГ рекомендуется не превышать 85% ее вместимости, иначе она может лопнуть, быстро испариться и воспламенить газовоздушную смесь.

Испарение сжиженного газа

При испарении 1 кг жидкой фазы сжиженного газа образуется 450 л паровой фазы. Это означает, что 1 м3 паровой фазы пропан-бутановой смеси имеет массу 2,2 кг.

Выделение тепловой энергии

При сгорании 1 кг пропан-бутановой смеси выделяется примерно 11,5 кВт-ч тепловой энергии. Испарение происходит настолько интенсивно, что жидкость, контактирующая с кожей, может вызвать обморожение.