Области применения сжиженных углеводородных газов

Сжиженный углеводородный газ – классификация, свойства и технологические преимущества

На постсоветском пространстве термин «СУГ» обычно вызывает ассоциацию с пропаном-бутаном и его применением в качестве топлива для автономных систем газификации объектов. Однако в действительности сжиженный углеводородный газ — это куда более широкая линейка углеводородов, к которой помимо пропана и бутана можно отнести метан, этилен, изобутан и их смеси.

Терминология СУГ

В мировой практике сжиженный пропан-бутан принято называть нефтяным газом (СНГ), поскольку данные углеводороды являются побочными продуктами в процессе переработке нефти.

В России к СНГ также принято относить легкое углеводородное сырье, вроде фракций бутилена и пропилена. Отдельную классификацию имеет жидкий природный газ.

Его сокращенно называют СПГ или сжиженный метан, так как основу природного газа составляет СН4.

Обратите внимание

Несмотря на такое разделение, в государственной документации и стандартизации в основном применяется одно название — «Сжиженные углеводородные газы», под которое попадает как СНГ, так и СПГ. Хотя с учетом развития отрасли производства и сбыта сжиженного природного газа не исключено, что в скором будущем будут разработаны отдельные стандартны для хранения, транспортировки и эксплуатации СПГ.

В целом, основываясь на анализе химического состава, к СУГ корректно относить все продукты с углеводородной основой, начиная от синтетического жидкого топлива, этилена, изобутана и заканчивая популярной смесью пропана и бутана. Кстати, зачем смешивают данные компоненты, можно прочитать здесь.

Свойства и способности сжиженных пропана, бутана и метана

Основное отличие СУГ от других видов топлива заключается в способности быстро менять свое состояние из жидкого в газообразное и обратно при определенных внешних условиях.

К этим условиям относятся температура окружающей среды, внутреннее давление в резервуаре и объем вещества. Например, бутан сжижается при давлении 1,6 МПа, если температура воздуха равна 20 ºС.

В то же время, температура его кипения всего -1 ºС, поэтому при серьезном морозе он будет сохранять жидкое состояние, даже если открыть вентиль баллона.

Пропан имеет более высокую энергоемкость, чем бутан. Температура его кипения равняется -42 ºС, поэтому даже в суровых климатических условиях он сохраняет способность к быстрому газообразованию.

Еще ниже температура кипения у метана. Он переходит в жидкое состояние при -160 ºС. Для бытовых условий СПГ практически не применяется, однако для импорта или транспортировки на серьезные расстояния способность природного газа сжижаться при определенной температуре и давлении имеют весомое значение.

транспортировка танкером

Любой сжиженный углеводородный газ отличается высоким коэффициентом расширения. Так, в заполненном 50-литровом баллоне содержится 21 кг жидкого пропана-бутана.

При испарении всей «жидкости» образуется 11 кубометров газообразного вещества, что эквивалентно 240 Мкал.

Важно

Поэтому такой вид топлива считается одним из самых эффективных и экономически выгодных для систем автономного отопления. Больше об этом можно прочитать здесь.

При эксплуатации углеводородных газов необходимо учитывать их медленную диффузию в атмосферу, а также низкие пределы воспламеняемости и взрывчатости при контакте с воздухом. Поэтому с такими веществами нужно уметь правильно обращаться, учитывая их свойства и специальные требования безопасности.

Таблица свойств

Сжиженный углеводородный газ — чем он лучше других видов топлива

Индустрия применения СУГ достаточно широка, что обусловлено его теплофизическими характеристиками и эксплуатационными преимуществами по сравнению с другими видами топлива.

• Транспортировка.Основная проблема доставки обычного газа в населенные пункты заключается в необходимости прокладки газовой магистрали, длина которой может достигать нескольких тысяч километров. Для транспортировки сжиженного пропан-бутана не требуется постройка сложных коммуникация. Для этого используются обычные баллоны или другие резервуары, которые перевозятся с помощью автомобильного, железнодорожного или морского транспорта на любые расстояния. Учитывая высокую энергоэффективность данного продукта (на одном баллоне СПБ можно месяц готовить еду для семьи), выгода очевидна.

• Произведенные ресурсы.Цели применения сжиженных углеводородов аналогичны целям применения магистрального газа. К ним относятся: газификация частных объектов и населенных пунктов, производство электроэнергии посредством газогенераторов, эксплуатация двигателей транспортных средств, производство продуктов химической промышленности.

• Высокая теплотворная способность.Жидкие пропан, бутан и метан очень быстро преобразуются в газообразное вещество, при сгорании которого выделяется большое количество тепла. Для бутана — 10,8 Мкал/кг, для пропана — 10,9 Мкал/кг, для метана — 11,9 Мкал/кг. Коэффициент полезного действия теплового оборудования, которое работает на СУГ, значительно выше КПД приборов, принимающих в качестве сырья твердотопливные материалы.

• Простота регулировки.Подача сырья к потребителю может регулироваться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Для этого существует целый комплекс приборов, отвечающих за регулировку и безопасность эксплуатации сжиженного газа.

• Высокое октановое число.СПБ имеет октановое 120, что делает его более эффективным сырьем для двигателей внутреннего сгорания, чем бензин. При использовании пропана-бутана в качестве моторного топлива повышается межремонтный период для двигателя и сокращается расход смазочных материалов.

• Сокращение расходов при газификации населенных пунктов.Очень часто СУГ применяют для устранения пиковой нагрузки на магистральные газораспределительные системы. Более того, выгоднее установить для удаленного населенного пункта автономную систему газификации, чем тянуть сеть трубопроводов. По сравнению с прокладкой сетевого газа удельные капиталовложения уменьшаются в 2-3 раза. Кстати, больше информации можно найти здесь, в разделе об автономной газификации частных объектов.

Подводя итоги статьи, можно сделать вывод, что сжиженные углеводороды обладают широким набором полезных свойств, что сделало их достаточно популярным продуктом во многих сферах промышленности.

Для бытовых нужд пропан-бутан и вовсе является незаменимым сырьем, поскольку позволяет готовить пищу и обогревать жилье даже в самых отдаленных районах. Тем более что заказать его доставку совсем не сложно.

Достаточно перейти по этой ссылке и выбрать необходимый продукт.

Самые важные факты о свойствах СУГ

Утверждения об отличных характеристиках топливных смесей обычно слишком общие и малоинформативные. Мы восполняем недостаток информации – в этой статье приведены фактические данные о сжиженных углеводородных газах (СУГ). Они будут полезны всем, кто уже использует такое топливо или только планирует автономную газификацию своего дома (коммерческого объекта).

Что такое СУГ и в чем их главная особенность?

Под названием «сжиженные углеводородные газы» имеются в виду смеси низкомолекулярных углеводородов – пропана и бутана. Их основное отличие состоит в легком переходе из газообразной фазы в жидкую и наоборот:

• В условиях нормального атмосферного давления и при обычной температуре окружающей среды компоненты смеси являются газами.
• С незначительным увеличением давления (без снижения температуры) углеводороды СУГ превращаются в жидкости. При этом их объем резко уменьшается.

Такие свойства позволяют легко транспортировать и хранить СУГ. Ведь достаточно закачать смесь в закрытую емкость под давлением, чтобы она стала жидкой и получила небольшой объем.

А перед эксплуатацией СУГ испаряется, и дальше его можно использовать точно так же, как обычный природный газ. При этом смесь бутана и пропана имеет более высокий коэффициент полезного действия.

Удельная теплота сгорания сжиженного газа примерно на 25 % выше, чем природного.

Производят СУГ на газоперерабатывающих заводах из попутного нефтяного газа или конденсатной фракции природного газа.

Во время переработки сырье разделяют на легкие и тяжелые фракции – этан, метан, газовый бензин и т.д. Две из них – пропан и бутан – дальше перерабатываются в сжиженный газ.

Их очищают от примесей, смешивают в нужном соотношении, сжижают и транспортируют в хранилища или к потребителю.

Свойства составляющих СУГ – пропана и бутана

Оба газа являются низкомолекулярными предельными углеводородами:

• Пропан (С3Н8). В линейную молекулу входят три атома углерода и восемь – водорода. Газ идеально подходит для применения в российских климатических условиях – его температура кипения составляет -42,1 °С. При этом до -35 °С пропан сохраняет высокую упругость паров. То есть, он хорошо испаряется естественным путем и транспортируется по наружному трубопроводу даже в самую суровую зиму. Чистый сжиженный пропан можно использовать в надземных газгольдерах и баллонах – сбоев в поступлении газа во время морозов не будет.
• Бутан (С4Н10). Состоит из четырех атомов углерода и десяти атомов водорода. Молекула может быть линейной или разветвленной. Бутан имеет более высокую теплотворную способность, чем пропан, и дешевле стоит. Но у него есть серьезный недостаток. Температура кипения бутана – всего -0,5 °С. Это значит, что при малейшем морозе он будет оставаться в жидком состоянии. Естественное испарение бутана при температуре ниже -0,5 °С прекращается, и для получения газа приходится использовать дополнительный подогрев.

Из приведенной информации получаем важный вывод: температура сжиженной пропан-бутановой смеси в газгольдере или баллоне всегда должна быть положительной. Иначе бутан не будет испаряться и появятся проблемы с газоснабжением.

Чтобы добиться нужной температуры, газгольдеры устанавливают подземно (здесь их подогревает геотермальное тепло). Другой вариант – оборудовать емкость электроподогревом (испарителем).

Заправленные баллоны всегда держат в помещениях.

От чего зависит качество СУГ?

Итак, сжиженный газ, поставляемый для систем автономной газификации, это всегда смесь. В официальных документах она проходит как СПБТ – смесь пропана и бутана технических.

Кроме этих двух газов, в СУГ всегда есть небольшой объем примесей – воды, щелочей, непредельных углеводородов и т.д.

Качество смеси зависит от соотношения в ней пропана и бутана, а также от количества и типа примесей:

Полезные факты о сжиженных газах

• Пропан-бутановая смесь отлично смешивается с воздухом, равномерно горит и полностью сгорает, не оставляя на элементах оборудования сажи и нагара.
• СУГ в газообразном состоянии тяжелее воздуха: пропан – в 1,5 раза, бутан – в 2 раза. При утечке смесь опускается вниз. Поэтому резервуары со сжиженным газом нельзя устанавливать над подвалами и колодцами. Зато подземный газгольдер абсолютно безопасен – даже при его повреждении газовая смесь уйдет в нижние слои грунта. Там она не сможет смешаться с воздухом и взорваться или загореться.
• Жидкая фаза СУГ имеет очень высокий коэффициент теплового расширения (0,003 для пропана и 0,002 для бутана на каждый градус повышения температуры). Это примерно в 16 раз выше, чем у воды. Поэтому газгольдеры нельзя заправлять более чем на 85 %. Иначе при повышении температуры жидкая смесь может сильно расшириться и в лучшем случае занять весь объем резервуара. Тогда места для испарения просто не останется и газ в систему поступать не будет. В худших случаях чрезмерное расширение жидкой смеси приводит к разрывам газгольдеров, большим утечкам и образованию взрыво- и пожароопасных смесей с воздухом.
• При испарении 1 л жидкой фазы СУГ образуется 250 л газа. Поэтому так опасны резервуары со сжиженной смесью, установленные внутри помещений. Даже при незначительной утечке жидкой фазы происходит ее моментальное испарение, и комната наполняется огромным количеством газа. Газо-воздушная смесь в этом случае быстро достигает взрывоопасного соотношения.
• Испарение жидкой фазы на воздухе происходит очень быстро. Пролитый на кожу человека сжиженный газ вызывает обморожение.
• Чистые пропан и бутан – газы без запаха. К ним специально добавляют сильно пахнущие вещества – одоранты. Как правило, это соединения серы, чаще всего – этилмеркаптан. Они имеют очень сильный и неприятный запах, который «сообщает» человеку об утечке газа.
• Смесь обладает высокими теплотворными способностями. Так, при сжигании 1 куб. м газообразного пропана используется 24 куб. м воздуха, бутана – 31 куб. м воздуха. В результате сгорания 1 кг смеси выделяется в среднем 11,5 кВт·ч энергии.

Сжиженный газ

Самые главные свойства сжиженного газа – высокий коэффициент полезного действия в отоплении и простой переход к жидкости при относительно низком давлении и нормальной температуре. Из-за этих свойств можно сохранить достаточно большой объем энергии в маленькой емкости для СУГ.

Бутан Пропан

Сжиженный углеводородный газ, чаще используемый как автомобильное топливо, представляет собой смесь пропана (С3Н8), бутана (С4Н10) и незначительного количества (около 1%) непредельных углеводородов.

Сжиженный газ могут вырабатывать как из нефти, так и из конденсатной фракции природного газа. Образующаяся в процессе переработки смесь углеводородов поступает на абсорбционно-газофракционирующую установку, где в специальных колоннах происходит разделение на отдельные фракции.

Пропан и бутан очищаются от сернистых соединений, щелочи, воды и других компонентов, поэтому сжигание газа приносит лишь незначительный вред атмосфере. По сравнению с пропаном, у бутана хуже способность испарения и поэтому его смешивают с пропаном. В зависимости от марки ГСН, пропан и бутан смешиваются в необходимых соотношениях.

Физико-химические свойства

Плотность жидкой фазы газа зависит от температуры, с увеличением которой плотность уменьшается. При нормальном атмосферном давлении и температуре 15 градусов С плотность жидкой фазы пропана составляет 0,51 кг/л, бутана – 0,58 кг/л.

Паровая фаза пропана тяжелее воздуха в 1,5 раза, бутана – в 2 раза. Температура кипения бензина выше температуры окружающей среды, а сжиженный газ испаряется при более низких температурах.

Это означает, что бензин в баке может находиться в жидком состоянии при атмосферном давлении, а сжиженный газ в емкости – при давлении, соответствующем температуре окружающей среды.

Октановое число газового топлива выше, чем у бензина, поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина даже самого высшего качества. Среднее октановое число сжиженного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина. Это позволяет добиться большей экономичности использования топлива в газовом котле.

Диффузия. Газ легко смешивается с воздухом и равномерней сгорает. Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется сажи в топках и на нагревательных элементах.

Давление в емкости. В закрытом сосуде СУГ образует двухфазную систему, состоящую из жидкой и паровой фаз. Давление в емкости зависит от давления насыщенных паров, которое в свою очередь зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость СУГ.

Испаряемость пропана выше чем бутана, поэтому и давление при отрицательных температурах у него значительно выше.

Расчетами и экспериментами установлено, что при низких температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с повышенным содержанием пропана, так как при этом обеспечивается надежное испарение газа, а следовательно и достаточность газа для газопотребления.

Кроме того, достаточное избыточное давление в емкости обеспечит надежную подачу газа к котлу в сильные морозы.

Совет

При высоких положительных температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с меньшим содержанием пропана, так как при этом в емкости будет создаваться значительное избыточное давление, что может вызвать срабатывание клапана сброса. Кроме пропана и бутана, в состав СУГ входит незначительное количество метана, этана и других углеводородов, которые могут изменять свойства СУГ. В процессе эксплуатации емкости может образовываться неиспаряемый конденсат, который отрицательно сказывается на работе газовой аппаратуры.

Изменение объема жидкой фазы при нагревании. Правилами Европейской Экономической Комиссии ООН предусмотрена установка автоматического устройства, ограничивающего наполнение емкости до 85% ее объема.

Данное требование объясняется большим коэффициентом объемного расширения жидкой фазы, который для пропана составляет 0,003, а для бутана 0,002 на 1°С повышения температуры газа.

Для сравнения: коэффициент объемного расширения пропана в 15 раз, а бутана в 10 раз, больше, чем у воды.

Изменение объема газа при испарении. При испарении сжиженного газа образуется около 250л. газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка СУГ может быть опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз. Плотность газовой фазы в 1,5—2,0 раза больше плотности воздуха.

Этим объясняется тот факт, что при утечках газ с трудом рассеивается в воздухе, особенно в закрытом помещении. Пары его могут накапливаться в естественных и искусственных углублениях, образуя взрывоопасную смесь.

СНиП 42-01-2002 предусматривает обязательную установку газоанализатора, выдающего сигнал отсечному клапану на закрытие в случае скопления газа в концентрации 10% от взрывоопасной.

Одорация. Сам газ практически не пахнет, поэтому для безопасности и своевременной диагностики утечек газа органами обоняния человека в него добавляют незначительные количества сильнопахнущих веществ. При массовой доле меркаптановой серы менее 0,001% СУГ должны быть одорированы.

Для одорации применяется этилмеркаптан (С2Н5SH), представляющий собой неприятно пахнущую жидкость плотностью 0,839 кг/л и с точкой кипения 35°С. Порог чувствительности запаха 0,00019 мг/л, предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3.

В случае, когда токсичность в норме или несколько ниже нормы, запах одоранта практически не ощущается и его накопления в помещении не наблюдается.

Знаете ли Вы, что ….

Стоимость автономной газификации в среднем составляет от 5 тысяч рублей за киловатт тепловой мощности, стоимость газификации магистральным газом от 9 тысяч рублей за киловатт, стоимость выделения электрической мощности от 20 тысяч рублей за киловатт.

Сжиженные углеводородные газы

Сжиженные углеводородные газы применяются в качестве автомобильного топлива.

За сравнительно короткий промежуток времени пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, ясного понимания процессов, происходящих при перекачке, измерении, хранении, транспортировке.

Общеизвестно, что добыча и использование нефти и газа в России имеет многовековую историю. Однако технический уровень промыслового газового хозяйства до XX века был исключительно примитивным.

Не находя экономически обоснованных областей применения, нефтепромышленники не только не заботились о сохранении газа или легких фракций углеводородов, но и старались от них избавиться.

Обратите внимание

Негативное отношение наблюдалось и к бензиновым фракциям нефти, поскольку они вызывали повышение температуры вспышки и опасность загорания и взрывов. Выделение газовой промышленности в 1946 г.

в самостоятельную отрасль позволило революционно изменить ситуацию и резко увеличить как объём добычи газа в абсолютном значении, так и его удельный вес в топливном балансе страны. Быстрые темпы роста добычи газа стали возможны благодаря коренному усилению работ по строительству магистральных газопроводов, соединивших основные газодобывающие районы с потребителями газа крупными промышленными центрами и химическими заводами.

Тем не менее, основательный подход к точному измерению и учету сжиженных газов в нашей стране стал появляться не более 10 – 15 лет назад.

Для сравнения, сжиженный газ в Англии производится с начала 30-х годов XX века, с учетом того, что это страна с развитой рыночной экономикой, технология измерения и учета сжиженных газов, а также производство специального оборудования для этих целей стали развиваться практически с началом производства.

Итак, коротко рассмотрим, что представляют собой сжиженные углеводородные газы и как они производятся. Сжиженные газы делятся на две группы:

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) – представляют собой смесь химических соединений, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, т.е. смесь углеводородов различной молекулярной массы и различного строения.

Основными компонентами СУГ являются пропан и бутан, в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (метан и этан) и более тяжелые (пентан). Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен.

Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).

Важно

ШФЛУ – широкая фракция легких углеводородов, включает в основном смесь легких углеводородов этановой (С2) и гексановой (С6) фракций.

В целом типичный состав ШФЛУ выглядит следующим образом: этан от 2 до 5%; сжиженный газ фракций С4-С5 40-85%; гексановая фракция С6 от 15 до 30%, на пентановую фракцию приходится остаток.

Учитывая широкое применение в газовом хозяйстве именно СУГ, следует более подробно остановиться на свойствах пропана и бутана.

Пропан — это органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов. Химическая формула C3H8 (рис. 1). Бесцветный газ без запаха, очень малорастворим в воде.

Точка кипения -42,1С. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 2,1 до 9,5%. Температура самовоспламенения пропана в воздухе при давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) составляет 466 °С.

Пропан используется в качестве топлива, основной компонент так называемых сжиженных углеводородных газов, в производстве мономеров для синтеза полипропилена. Является исходным сырьём для производства растворителей. В пищевой промышленности пропан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E944, как пропеллент.

Бутан (C4H10) — органическое соединение класса алканов. В химии название используется в основном для обозначения н-бутана. Химическая формула C4H10. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана СН(СНз)з.

Бесцветный горючий газ, без запаха, легко сжижаемый (ниже 0 °С и нормальном давлении или при повышенном давлении и обычной температуре — легколетучая жидкость). Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %).

Совет

Является продуктом каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных фракций.

Производство, как сжиженного газа, так и ШФЛУ осуществляется за счет следующих трех основных источников:

• предприятия нефтедобычи – получение СУГ и ШФЛУ происходит во время добычи сырой нефти при переработке попутного (связанного) газа и стабилизации сырой нефти;
• предприятия газодобычи – получение СУГ и ШФЛУ происходит при первичной переработке скважинного газа или несвязанного газа и стабилизации конденсата;
• нефтеперегонные установки – получение сжиженного газа и аналогичных ШФЛУ происходит при переработке сырой нефти на НПЗ. В данной категории ШФЛУ состоит из смеси бутан-гексановых фракций (С4-С6) с небольшим количеством этана и пропана.

Основное преимущество СУГ – возможность их существования при температуре окружающей среды и умеренных давлениях, как в жидком, так и в газообразном состоянии. В жидком состоянии они легко перерабатываются, хранятся и транспортируются, в газообразном имеют лучшую характеристику сгорания.

Состояние углеводородных систем определяется совокупностью влияний различных факторов, поэтому для полной характеристики необходимо знать все параметры. К основным параметрам, поддающимся непосредственному измерению и влияющим на режимы течения СУГ, относятся давление, температура, плотность, вязкость, концентрация компонентов, соотношение фаз.

Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных изменений. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.

Углеводородные системы могут быть гомогенными и гетерогенными. Если система имеет однородные физические и химические свойства – она гомогенна, если же она неоднородна или состоит из веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях – она гетерогенна. Двухфазные системы относятся к гетерогенным.

Под фазой понимается определенная гомогенная часть системы, имеющая четкую границу раздела с другими фазами.

Сжиженные газы при хранении и транспортировании постоянно изменяют свое агрегатное состояние, часть газа испаряется и переходит в газообразное состояние, а часть конденсируется, переходя в жидкое состояние.

В тех случаях, когда количество испарившейся жидкости равно количеству сконденсировавшегося пара, система жидкость-газ достигает равновесия и пары на жидкостью становятся насыщенными, а их давление называется давлением насыщения или упругостью паров.

Упругость паров СУГ возрастает с повышением температуры и уменьшается с ее понижением.

Обратите внимание

Сжиженные углеводородные газы транспортируются в железнодорожных и автомобильных цистернах, хранятся в резервуарах различного объема в состоянии насыщения: в нижней части сосудов размещается кипящая жидкость, а в верхней находятся сухие насыщенные пары. При снижении температуры в резервуарах часть паров сконденсируется, т. е.

увеличивается масса жидкости и уменьшается масса пара, наступает новое равновесное состояние. При повышении температуры происходит обратный процесс, пока при новой температуре не наступит равновесие фаз.

Таким образом, в резервуарах и трубопроводах происходят процессы испарения и конденсации, которые в двухфазных средах протекают при постоянном давлении и температуре, при этом температуры испарения и конденсации равны.

В реальных условиях в сжиженных газах в том или ином количестве присутствуют водяные пары. Причем их количество в газах может увеличиваться до насыщения, после чего влага из газов выпадает в виде воды и смешивается с жидкими углеводородами до предельной степени растворимости, а затем выделяется свободная вода, которая отстаивается в резервуарах.

Количество воды в СУГ зависит от их углеводородного состава, термодинамического состояния и температуры. Доказано, что если температуру СУГ снизить на 15-300С, то растворимость воды снизится в 1,5-2 раза и свободная вода скопится на дне резервуара или выпадет в виде конденсата в трубопроводах.

Скопившуюся в резервуарах воду необходимо периодически удалять, иначе она может попасть к потребителю или привести к поломке оборудования.

Согласно методам испытаний СУГ определяют наличие лишь свободной воды, присутствие растворенной допускается.

За рубежом предъявляются более жесткие требования на наличие воды в СУГ и ее количество, посредством фильтрации доводится до 0,001% по массе. Это оправдано, так как растворенная вода в сжиженных газах является загрязнителем, ибо даже при положительных температурах она образует твердые соединения в виде гидратов.

Важно

Гидраты можно отнести к химическим соединениям, так как они имеют строго определенный состав, но это соединения молекулярного типа, однако химическая связь на базе электронов у гидратов отсутствует.

В зависимости от молекулярной характеристики и структурной формы внутренних ячеек, различные газы внешне представляют собой четко выраженные прозрачные кристаллы разнообразной формы, а гидраты, полученные в турбулентном потоке – аморфную массу в виде плотно спрессованного снега.

В большинстве случаев, говоря о сжиженных газах,  подразумеваются углеводороды соответствующие ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные для коммунально-бытового потребления» и ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта».

Они представляют собой смесь, состоящую в основном из пропана, бутана и изобутана. Благодаря идентичности строения их молекул приближенно соблюдается правило аддитивности: параметры смеси пропорциональны концентрациям и параметрам отдельных компонентов.

Поэтому по некоторым параметрам можно судить о составе газов.

Сжиженные углеводородные газы относятся к низкокипящим жидкостям, способным находиться в жидком состоянии под давлением насыщенных паров.

Во всем мире, углеводородные системы и оборудование, а также устройство технологических систем подчинено единым требованиям и правилам.

Сжиженный газ представляет собой ньютоновскую жидкость, поэтому процессы перекачивания и измерения описываются общими законами гидродинамики. Но функция углеводородных систем сводится не только к простому перемещению жидкости и ее измерению, но и обеспечению уменьшения влияния «отрицательных» физико-химических свойств СУГ.

Принципиально, системы, перекачивающие СУГ, мало отличаются от систем для воды и нефтепродуктов, и, тем не менее, необходимо дополнительное оборудование, гарантирующее качественные и количественные характеристики измерения.

Исходя из этого технологическая углеводородная система, как минимум должна иметь в своем составе резервуар, насос, газоотделитель, измеритель, дифференциальный клапан, отсечной или регулирующий клапан, устройства безопасности от превышения давления или скорости потока.

Совет

Резервуар хранения должен быть оборудован входным патрубком для налива продукта, линией слива для отпуска и линией паровой фазы, которая используется для выравнивания давления, возврата паров от газоотделителя или калибровки системы.

Насос – обеспечивает давление, необходимое для движения продукта через систему отпуска. Насос должен быть подобран по емкости, производительности и давлению.

Измеритель – включает преобразователь количества продукта и отсчетное устройство (индикацию) которое может быть электронным или механическим.

Газоотделитель – отделяет пар, образованный во время потока жидкости, прежде чем он достигнет счетчика и возвращает его в паровое пространство резервуара.

Дифференциальный клапан – служит для обеспечения прохождения через счетчик только жидкого продукта, посредством создания после счетчика избыточного дифференциального давления, заведомо большего, чем давление паров в емкости.

Сжиженные углеводородные газы (СУГ)

Сжиженные углеводородные газы (СУГ)

СУГ – сжиженные углеводородные газы, как и любое ископаемое топливо, является не возобновляемым источником энергии.

СИБУР производит СУГи в результате газопереработки попутного нефтяного газа (ПНГ), добываемого вместе с сырой нефтью и природным газом.

Основой СУГ являются предельные углеводороды, содержащие три или четыре атома углерода: пропан (C3H8) и бутан (C4H10). Также могут присутствовать малые концентрации других углеводородов.

Основные области применения СУГ – сырье для нефтехимических производств, коммунально-бытовое потребление и в качестве автомобильного топлива.

Обратите внимание

Как правило, газ хранится в жидком виде под давлением или в охлажденном виде в стальных контейнерах, баллонах или резервуарах. Давление внутри резервуара будет зависеть от типа СУГ (бутан, пропан, смесь) и окружающей температуры.

Смесь пропан-бутан техническая (СПБТ)

СПБТ производится СИБУРом путем смешивания углеводородных фракций пропана и бутана после газофракционирования широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). При нормальных условиях СПБТ находится в газообразном состоянии, но при небольшом увеличением давления – переходит в жидкое состояние.

Газы углеводородные сжиженные топливные марки ПБТ (пропан-бутан технический) ГОСТ Р 52087-2003:

Сумма метана, этана и этилена Не нормируется Сумма пропана и пропилена Не нормируется Сумма бутанов и бутиленов, не более 60% Давление насыщенных паров избыточное, Мпа – при 45 град.C,не более 1.6% Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более 0.013% Содержание свободной воды и щелочь Отсутствует Объемная доля жидкого остатка при 20 град. C, %, не более 1.6% Внешний вид Жидкость Упаковка цистерны 35 тонны Условия хранения в соответствии с ГОСТ 1510-84 Срок годности 3 месяца с даты производства Транспортировка ж/д и автотранспортом

Области применения

• Газо-моторное топливо
• Пиролиз
• Коммунально-бытовое потребление
• Газофракционирование

Производители

• Тобольск-Нефтехим
• Уралоргсинтез

Документы

Пропан (C3Н8)

Пропан – органическое вещество класса алканов, с тремя атомами углерода (молекулярная формула C3H8). Компонент попутного нефтяного газа, производится СИБУРом в результате газопереработки ПНГ и последующего газофракционирования ШФЛУ. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен, не имеет запаха.

Спецификация (Пропан марка А. Технические условия 0272-023-00151638-99):

Сумма углеводородов С1 и С2, не более 2.0% Сумма углеводородов C3, не менее 96.5% В том числе пропилена, не более 0.2% Сумма углеводородов C4, не более 3.5% Сумма углеводородов C5 и выше, не более Отсутствует Массовая доля сероводорода, не более Отсутствует Содержание свободной воды и щелочь Отсутствует Внешний вид Жидкость Упаковка цистерны 35 тонны Условия хранения в соответствии с ГОСТ 1510-84 Срок годности 6 месяца с даты производства Транспортировка Ж/д, авто- и водным транспортом

Области применения

• Газо-моторное топливо
• Коммунально-бытовое потребление
• Пиролиз
• В качестве хладагента

Производители

• Тобольск-Нефтехим
• Уралоргсинтез

Документы

Бутан нормальный (C4Н10)

Нормальный Бутан – органическое соединение класса алканов с четырьмя атомами углерода (формула C4H10). Компонент попутного нефтяного газа, производится СИБУРом в результате газопереработки ПНГ и последующего газофракционирования ШФЛУ. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен, не имеет запаха.

Спецификация (Бутан Марка А. Технические условия 0272-026-00151638-99):

Сумма углеводородов С1-С3, %, не более 0.3% Изобутан, не более 0.9% Сумма бутиленов, не более 1.0% Нормальный бутан, не менее 98.6% Сумма изо- и нормального пентана 0.8% Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более 0.0005% Содержание свободной воды и щелочь Отсутствует Внешний вид Жидкость Упаковка цистерны 38 тонны Условия хранения в соответствии с ГОСТ 1510-84 Срок годности 6 месяца с даты производства Транспортировка Ж/д, авто- и водным транспортом

Области применения

• Пиролиз
• В качестве сырья для получения бутиленов, 1,3-бутадиена, который является мономером для синтеза синтетических каучуков

Производители

• Тобольск-Нефтехим
• Уралоргсинтез

Документы

Изобутан (i-C4Н10)

Изобутан – углеводород класса алканов, изомер нормального бутана (формула i-C4H10). Компонент попутного нефтяного газа, производится СИБУРом в результате газопереработки ПНГ и последующего газофракционирования ШФЛУ. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен, не имеет запаха.

Спецификация (Изобутан Марка A. Технические условия 0272-025-00151638-99):

Пропан, не более 1.3% Изобутан, не более 98% Сумма бутиленов, не более 0.5% Нормальный бутан, не более 0.7% Сумма углеводородов C1-C2 Не нормируется Сумма углеводородов C5 и выше Отсутствует Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более 0.005% Содержание свободной воды и щелочь Отсутствует Внешний вид Жидкость Упаковка цистерны 38 тонны Условия хранения в соответствии с ГОСТ 1510-84 Срок годности 6 месяца с даты производства Транспортировка Ж/д, авто- и водным транспортом

Области применения

• Сырье для производства изобутилена, изопрена, который является мономером для синтеза синтетических каучуков
• Алкилирование
• В качестве хладагента

Производители

• Тобольск-Нефтехим
• Уралоргсинтез

Документы

Что такое сжиженные углеводородные газы

Сжиженные углеводородные газы получают из широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), которую, в свою очередь, выделяют из попутного нефтяного газа (ПНГ).

Разделение ШФЛУ на составляющие ее компоненты — индивидуальные углеводороды — происходит на газофракционирующих установках (ГФУ). Процесс разделения похож на разделение ПНГ. Однако в данном случае разделение должно быть более тщательным. Из ШФЛУ в процессе газофракционирования могут получаться различные продукты.

Это может быть пропан или бутан, а также смесь пропан-бутана (ее называют СПБТ, или смесь пропана-бутана технических). СПБТ — наиболее распространенный вид сжиженных газов — именно в этом виде этот продукт поставляется населению, промышленным предприятиям и отправляется на экспорт.

Так, из 2,034 млн тонн СУГ, реализованных «Газпром газэнергосеть» в 2012 году, на смесь пропан-бутана пришлось 41%, на бутан — треть поставок, на пропан — около 15%.

Также путем разделения ШФЛУ получают технический бутан и технический пропан, пропан автомобильный (ПА) или смесь ПБА (пропан-бутан автомобильный).

Существуют и другие компоненты, которые выделяют путем переработки ШФЛУ. Это изобутан и изобутилен, пентан, изопентан.

Как применяют сжиженные углеводородные газы

Сжиженные углеводородные газы могут использоваться по-разному. Наверное, каждому знакомы еще с советских времен ярко-красные баллоны с надписью пропан. Их используют для приготовления пищи на бытовых плитах или для отопления в загородных домах.

Также сжиженный газ может использоваться в зажигалках — туда обычно закачивают либо пропан, либо бутан.

Сжиженные углеводородные газы используются и для отопления промышленных предприятий и жилых домов в тех регионах, куда еще не дошел природный газ по трубопроводам. СУГ в этих случаях хранится в газгольдерах — специальных емкостях, которые могут быть как наземными, так и подземными.

По показателю эффективности пропан-бутан занимает второе место после магистрального природного газа. При этом использование СУГ более экологично по сравнению, например, с дизельным топливом или мазутом.

Газ в моторы и пакеты

Пропан, бутан и их смеси, наряду с природным газом (метаном), используются в качестве альтернативного топлива для заправки автомобилей.

Использование газомоторного топлива в настоящее время очень актуально, ведь ежегодно отечественным автопарком, состоящим из более 34 млн единиц транспортных средств, вместе с отработавшими газами выбрасывается 14 млн тонн вредных веществ.

А это составляет 40% от общих промышленных выбросов в атмосферу. Отработавшие газы двигателей, работающих на газе, в несколько раз менее вредны.

• Как из природного газа добывают гелийГелий — инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Благодаря своим уникальным свойствам это вещество широко используется в различных областях науки и техники.
• Как доставить газ без опасностиСостояние газопроводов постоянно контролируется. В этом людям помогают высокотехнологичные «свиньи», которые ползают по трубам в труднодоступных местах.

Как сжижать газы? Производство и использование сжиженного газа :

Более 30 лет в СССР, затем в России сжиженные и сжатые газы применяются в народном хозяйстве. За это время пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, разработке технологий по их перекачке, измерению, хранению, транспортировке.

От сжигания до признания

Исторически сложилось, что потенциал газа как источника энергии был недооценен в нашей стране.

Не видя экономически обоснованных сфер применения, нефтепромышленники старались избавиться от легких фракций углеводородов, сжигали их без пользы.

В 1946 году выделение газовой промышленности в самостоятельную отрасль революционно изменило ситуацию. Объём добычи этого типа углеводородов резко увеличился, как и соотношение в топливном балансе России.

Когда ученые и инженеры научились сжижать газы, стало возможным строить газосжижающие предприятия и доставлять голубое топливо в отдаленные районы, не оборудованные газопроводом, и использовать в каждом доме, в качестве автомобильного топлива, на производстве, а также экспортировать его за твердую валюту.

Что такое сжиженные углеводородные газы

Они делятся на две группы:

Сжиженный газ: пропан, бутан

В газовом хозяйстве именно СУГ применяются в промышленном масштабе. Их основными компонентами являются пропан и бутан. Также в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (метан и этан) и более тяжелые (пентан).

Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен.

Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).

Технологии сжижения

Сжижать газы научились в начале XX века: в 1913 году за сжижение гелия вручена Нобелевская премия голландцу К. О. Хейке. Некоторые газы доводятся до жидкого состояния простым охлаждением без дополнительных условий. Однако большинство углеводородных «промышленных» газов (углекислый, этан, аммиак, бутан, пропан) сжижаются под давлением.

Производство сжиженного газа осуществляется на газосжижающих заводах, расположенных либо около месторождений углеводородов, либо на пути магистральных газопроводов около крупных транспортных узлов.

Сжиженный (или сжатый) природный газ можно легко доставить автомобильным, железнодорожным или водным транспортом к конечному потребителю, где его можно хранить, после чего снова преобразовать в газообразное состояние и подавать в сеть газоснабжения.

Специальное оборудование

Для того чтобы сжижать газы, используются специальные установки. Они значительно уменьшают объём голубого топлива и повышают плотность энергии. С их помощью можно осуществлять различные способы переработки углеводородов в зависимости от последующего применения, свойств исходного сырья и условий окружающей среды.

Установки по сжижению и сжатию предназначены для обработки газа и имеют блочное (модульное) исполнение либо полностью контейнеризированы.

Благодаря регазификационным станциям становится возможным обеспечение дешёвым природным топливом даже самых отдалённых регионов.

Система регазификации также позволяет хранить природный газ и подавать его необходимое количество в зависимости от потребности (например, в периоды пикового потребления).

Использование сжиженного газа

Большинство различных газов в сжиженном состоянии находят практическое применение:

• Жидкий хлор используют для дезинфекции и отбеливания тканей, применяется как химическое оружие.
• Кислород – в лечебных учреждениях для пациентов с проблемами дыхания.
• Азот – в криохирургии, для замораживания органических тканей.
• Водород – как реактивное топливо. В последнее время появились автомобили на водородных двигателях.
• Аргон – в промышленности для резки металлов и плазменной сварки.

Также можно сжижать газы углеводородного класса, наиболее востребованные из которых – пропан и бутан (н-бутан, изобутан):

• Пропан (C3H8) является веществом органического происхождения класса алканов. Получают из природного газа и при крекинге нефтепродуктов. Бесцветный газ без запаха, малорастворим в воде. Применяют как топливо, для синтеза полипропилена, производства растворителей, в пищевой промышленности (добавка E944).
• Бутан (C4H10), класс алканов. Бесцветный горючий газ без запаха, легко сжижаемый. Получают из газового конденсата, нефтяного газа (до 12%), при крекинге нефтепродуктов. Используют как топливо, в химической промышленности, в холодильниках как хладоген, в пищевой промышленности (добавка E943).

Характеристики СУГ

Основное преимущество СУГ – возможность их существования при температуре окружающей среды и умеренных давлениях как в жидком, так и в газообразном состоянии. В жидком состоянии они легко перерабатываются, хранятся и транспортируются, в газообразном имеют лучшую характеристику сгорания.

Состояние углеводородных систем определяется совокупностью влияний различных факторов, поэтому для полной характеристики необходимо знать все параметры. К основным из них, поддающимся непосредственному измерению и влияющим на режимы течения, относятся: давление, температура, плотность, вязкость, концентрация компонентов, соотношение фаз.

Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных метаморфоз. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.

Свойства

При хранении сжиженных газов и транспортировании их агрегатное состояние меняется: часть вещества испаряется, трансформируясь в газообразное состояние, часть конденсируется – переходит в жидкое. Это свойство сжиженных газов является одним из определяющих при проектировании систем хранения и распределения.

При отборе из резервуаров кипящей жидкости и транспортировании ее по трубопроводу часть жидкости испаряется из-за потерь давления, образуется двухфазный поток, упругость паров которого зависит от температуры потока, которая ниже температуры в резервуаре.

В случае прекращения движения двухфазной жидкости по трубопроводу давление во всех точках выравнивается и становится равным упругости паров.

Сжиженные углеводородные газы — СУГ

15 июня 2016 г.

Жидким или сжиженным газом называется смесь угле­водородов, которая при нормальных условиях (20 °С и 760 мм рт. ст.) газообразна, а при понижении температуры или незначительном повышении давления превращается в жидкость.

Объем смеси умень­шается более чем в 200 раз, что дает возможность транспортировать жидкий газ к местам потребления в легковесных сосудах.

К числу таких углеводородов относятся: пропан С3Н8 и пропилен С3Н3; бутан С4Н10 и бутилен С4Н8.

Основными источниками получения жидких газов являются про­дукты переработки нефти и природный «попутный» нефтяной газ, который содержит в своем составе значительное количество тяжелых углеводородов (до 15% и более).

Важно

Получение жидкого газа из природных нефтяных газов вместе с газовым бензином состоит из двух стадий.

В первой стадии проис­ходит выделение тяжелых углеводородов, а во второй — разделение их на углеводороды, составляющие стабильный газовый бензин, и углеводороды, составляющие жидкие газы — пропан, бутан, изо­бутан. Существует три основных метода выделения тяжелых углево­дородов из природного нефтяного газа.

После насыщения поглотителя тяжелыми углеводородами в ад­сорбер пускают перегретый пар, с помощью которого испаряются углеводороды, и смесь пара с углеводородами подается в холодиль- ник-конденсатор, где углеводороды в жидком виде отделяются от воды.

От места производства (газовых заводов) до раздаточных станций жидкий газ обычно транспортируется в железнодорожных цистернах емкостью 50 м 3 или автоцистернах емкостью 3—5 м3. Жидкий газ в цистернах находится под давлением 16 МПа (16 атм.). Так как при повышении температуры он значительно расширяется в объеме, цис­терны заполняются только на 85%.

Газораздаточные станции жидкого газа обычно располагают за городом или в малонаселенных районах города. На станции жидкий газ хранится в резервуарах цилиндрической формы, которые уста­навливают над землей или под землей на фундаменте или на твердом фунте.

На станции имеются цехи наполнения баллонов, где распо­ложены компрессор или насосы и наполнительная рампа с гибкими шлангами для заправки баллонов; помещения для хранения порож­них и наполненных баллонов (баллонный парк); помещения для ремонта и испытания баллонов.

Надземные цистерны, в которых хранится жидкий газ, для защи­ты от солнечного облучения окрашивают алюминиевой краской, подземные — покрывают изоляцией для защиты от коррозии.

Снабжение потребителей жидким газом производится тремя спо­собами: сетевым, групповым (централизованным), индивидуальным. При сетевом способе снабжения устраивается испарительная стан­ция, где жидкий газ испаряется при помощи нагрева паром, горячей водой или электрическими нагревателями и подается в городскую газовую сеть в чистом виде или в смеси с воздухом.

При групповом (централизованном) способе снабжения жидким газом, например для крупных многоквартирных домов, во дворе дома устанавливают подземные цистерны емкостью 1,8—4 м3, запол­ненные жидким газом от автоцистерны под давлением до 1,6 МПа. Цистерны имеют патрубок, снабженный редуктором для понижения давления, с предохранительным клапаном и манометром для присо­единения трубопроводов подачи газа к потребителям.

Совет

При индивидуальном снабжении потребителей жидкий газ достав­ляют в баллонах емкостью до 50 л, имеющих плотно ввернутый в от­верстие горловины вентиль, закрытый стальным предохранительным колпаком. На баллонах, окрашенных в красный цвет, крупными бук­вами написано название газа. Снабжение газа производится по двух­баллонной и однобаллонной системам.

При двухбаллонной системе баллоны с запасом газа на 25-40 дней помешают в металлический шкаф, устанавливаемый на глухой стене дома (без окон). Шкаф должен стоять на прочной опоре, надежно прикрепляться к стене, иметь прорези для вентиляции и запираться.

Монтаж индивидуальных установок сжиженного газа осуществляют с применением резинотканевых рукавов или водогазопроводных труб. Монтаж газопроводов с применением резинотканевых рукавов для газопроводов низкого давления (после редуктора) выполняют из од­ного куска длиной не более 10 м.

От одного баллона может питаться только один прибор.

Сжигают жидкий газ в тех же бытовых приборах, в которых сжи­гаются искусственный или природный газ. Жидкий газ нетоксичен, но при неполном сгорании дает сильно токсичную окись углерода, поэтому при пользовании жидкий газом необходимо строго соблюдать установленные правила эксплуатации, учитывая также, что при утеч­ке газа содержание его в воздухе в пределах 1,8—9,5% может вызвать взрыв.

Похожие записи:

Промышленный увлажнитель воздуха: области применения, разновидности

Тюнинг системы выхлопа газов

Детские пособия в амурской области в 2019 году: государственные и региональные выплаты на ребенка в благовещенске области через соцзащиту