Свойства сжиженного газа кратко

Обновлено: 01.06.2024

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) — это углеводороды или их смеси, которые при нормальном давлении и температуре окружающего воздуха находятся в газообразном состоянии, но при увеличении давления на относительно небольшую величину без изменения температуры переходят в жидкое состояние.

Сжиженные газы получают из попутных нефтяных газов, а также газоконденсатных месторождений. На перерабатывающих заводах из них извлекают этан, пропан, а также газовый бензин. Наибольшую ценность для отрасли газоснабжения имеют пропан и бутан. Их главное преимущество в том, что их легко хранить и перевозить в виде жидкости, а использовать в виде газа. Другими словами, для перевозки и хранения сжиженных газов используются плюсы жидкой фазы, а для сжигания — газообразной.

Сжиженный углеводородный газ получил широкое применение во многих странах мира, включая Россию, для нужд промышленности, жилищного и коммунально-бытового сектора, нефтехимических производств, а также в качестве автомобильного топлива.

Молекула пропана состоит из трех атомов углерода и восьми атомов водорода

Пропан

Для систем газоснабжения, эксплуатируемых в России, наиболее подходящим является технический пропан (C₃H₈), так как он имеет высокую упругость паров вплоть до минус 35°C (температура кипения пропана при атмосферном давлении — минус 42,1°C). Даже при низких температурах из баллона или газгольдера, наполненного пропаном, легко отбирать нужное количество паровой фазы в условиях естественного испарения. Это позволяет устанавливать газовые баллоны со сжиженным пропаном на улице зимой и отбирать паровую фазу при низких температурах.

Бутан

При сгорании молекулы бутана в реакцию вступают четыре атома углерода и десять атомов водорода, что объясняет его большую теплотворную способность по сравнению с пропаном

Бутан (C₄H₁₀) — более дешевый газ, но отличается от пропана низкой упругостью паров, поэтому применяется только при положительных температурах. Температура кипения бутана при атмосферном давлении — минус 0,5°C.

Температура газа в резервуарах системы автономного газоснабжения должна быть положительной, иначе испарение бутановой составляющей СУГ будет невозможно. Для обеспечения температуры газа выше 0°C используется геотермальное тепло: газгольдер для частного дома устанавливается подземно.

Смесь пропана и бутана

В коммунально-бытовой сфере используется смесь пропана и бутана технических (СПБТ), в быту называемая пропан-бутаном. При содержании бутана в СПБТ свыше 60% бесперебойная работа резервуарных установок в климатических условия России невозможна. В таких случаях для принудительного перевода жидкой фазы в паровую применяются испарители СУГ.

Особенности и свойства СУГ

Свойства сжиженных газов влияют на меры безопасности, а также конструктивные и технические особенности оборудования, в котором они хранятся, перевозятся и используются.

Отличительные особенности сжиженных газов:

высокая упругость паров;
не имеют запаха. Для своевременного выявления утечек сжиженным газам придают специфический запах — производят одоризацию этилмер-каптаном (C₂H₅SH);
невысокие температуры и пределы воспламеняемости. Температура воспламенения бутана — 430°C, пропана — 504°C. Нижний предел воспламеняемости пропана — 2,3%, бутана — 1,9%;
пропан, бутан и их смеси тяжелее воздуха. В случае утечки сжиженный газ может скапливаться в колодцах или подвалах. Запрещается устанавливать оборудование, работающее на сжиженном газе, в помещениях подвального типа;
переход в жидкую фазу при увеличении давления или уменьшении температуры;
высокая теплотворная способность. Для сжигания СУГ необходимо большое количество воздуха (для сжигания 1 м³ газовой фазы пропана необходимо 24 м³ воздуха, а бутана — 31 м³ воздуха);
большой коэффициент объемного расширения жидкой фазы (коэффициент объемного расширения жидкой фазы пропана в 16 раз больше, чем у воды). Баллоны и резервуары заполняются не более чем на 85% геометрического объема. Заполнение более чем на 85% может привести к их разрыву, последующему быстрому истечению и испарению газа, а также воспламенению смеси с воздухом;
в результате испарения 1 кг жидкой фазы СУГ при н. у. получается 450 литров паровой фазы. Другими словами, 1 м³ паровой фазы пропан-бутановой смеси имеет массу 2,2 кг;
при сгорании 1 кг пропан-бутановой смеси выделяется около 11,5 кВт×ч тепловой энергии;
сжиженный газ интенсивно испаряется и, попадая на кожу человека, вызывает обморожение.

Зависимость давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры

Зависимость давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры

Зависимость плотности пропан-бутановой смеси от ее состава и температуры

Таблица плотностей сжиженной пропан-бутановой смеси (в т/м³) в зависимости от ее состава и температуры

T — температура газовой смеси (среднесуточная температура воздуха); P/B — соотношение пропана и бутана в смеси, %

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.

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. 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/м 3 . 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 (СУГ) (англ. Liquefiedpetroleumgas (LPG)) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от − 50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, бутан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.

Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.

В сосудах (цистернах, резервуарах, баллонах) для хранения и транспортировки СУГ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной, причем 85% от объема сосуда занимает жидкая фаза, 15% паровая. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает СУГ удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном (газообразном или парообразном) состоянии, а распределяется по газопроводам и используется (сжигается) в газообразном виде.

Среди обычно применяемых топлив сжиженные углеводородные газы (СУГ) единственные в своем роде топлива, которые при определенном давлении и температуре могут транспортироваться и храниться в жидком виде. Однако при нормальном давлении и сравнительно низких температурах эти смеси испаряются и используются как газы. Переход сжиженных углеводородных газов в газообразное или жидкое состояние зависит от трех факторов:

Среди обычно применяемых топлив сжиженные углеводородные газы единственные в своем роде топлива, которые при определенном давлении и температуре могут транспортироваться и храниться в жидком виде. Однако при нормальном давлении и сравнительно низких температурах эти смеси испаряются и используются как газы. Переход сжиженных углеводородных газов в газообразное или жидкое состояние зависит от трех факторов — давления, температуры и объема.

Основные характеристики СУГ:

Жидкие углеводы, входящие в состав сжиженных газов, характеризуются высоким объемным коэффициентом расширения, значительно превышающим коэффициент расширения бензина, керосина и воды, малой плотностью, значительной упругостью паров, возрастающей вповышением температуры жидкости.

Газообразные углеводороды, входящие в состав сжиженных газов, характеризуются различной плотностью, которая может быть меньше и больше плотности воздуха, медленной диффузией в атмосферу, особенно при отсутствии ветра, невысокой температурой воспламенения, низкими пределами взрываемости в воздухе, возможностью образования конденсата при снижении температуры до точки росы или при повышении давления.

Сжиженные газы пожаро– и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах, по степени воздействия на организм относятся к веществам 4-го класса опасности ГОСТ 12.1.007.

Сжиженные газы образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 % до 9,5 %, нормального бутана от 1,8 % до 9,1% (по объему), при давлении 0,1 МПа (1 атм.) и температуре 15 ÷ 20ºС. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470ºС, нормального бутана – 405ºС. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) предельных углеводородов (пропан, нормальный бутан) – 300 мг/м 3 , непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) – 100 мг/м 3 .

Сжиженные газы, попадая на тело человека, вызывают обморожение, напоминающее ожог. Пары сжиженного газа тяжелее воздуха и могут скапливаться в низких непроветриваемых местах.

Для обеспечения безопасности при использовании сжиженного газа, а также правильного обращения с этим продуктом необходимо учитывать основные свойства этого газа и специальные требования.

Технологические параметры сжиженного газа приведены в табл. 5.1:

Технологические параметры сжиженного газа

Пропан	Бутан
Химическое название	C3H8	C4H10
Плотность жидкой фазы при 20°C, кг\литр	0,498	0,578
Плотность газа при 15°C кг\м3	2,019	2,590
Специфический объём газа (воздух = 1)	1,562	2,091
Момент кипения, °C	- 42,1	- 0,5
Oбъём газа, который испарится из 1 кг жидкой фазы, м3: при температуре 0°C и при давлении 101,325 кРа при температуре 20°C и при давлении 101,325 кРа	0,496 0,553	0,368 0,395
Теплотворная способность/ жидкая фаза, МДж\кг Теплотворная способность/ газ, МДж\м3	46,34 97,19	47,20 118,23
Октановое число

– ПТ – пропан технический;

– СПБТ – смесь пропана и бутана техническая;

– БТ – бутан технический.

– СПБТЗ (смесь пропана и бутана технических зимняя).

–СПБТЛ (смесь пропана и бутана технических летняя).

Экономичность транспортировки

Для транспортировки сжиженных углеводородных газов СУГ нет необходимости в прокладке широкой сети газопроводов, строительстве опор и электрических сетей. СУГ транспортируют в резервуарах, баллонах и цистернах по железной дороге, по воде танкерами или автотранспортом в жидком состоянии. Поскольку в жидком состоянии газ занимает объем в несколько сот раз меньше своего первоначального объема, в единице объема этого газа сконцентрировано значительное количество тепловой энергии. Например, в 50-литровом баллоне содержится 22 кг СУГ, при испарении которого получается 11 м 3 паров пропана-бутана суммарной теплотворностью в 240 000 ккал. Такого баллона достаточно одной семье для приготовления пищи и подогрева воды в течение целого месяца.

При сжижении объем природного газа уменьшается более чем в 600 раз, что эквивалентно сжатию газа до давления 60 МПа. СУГ почти в два раза легче бензина, нетоксичен, химически не активен; удельная теплота сгорания (12000 ккал/кг) на 12 %, а октановое число на 15% выше, чем у бензина.

Сжиженный природный газ и сжиженный пропан-бутан используется для тех же целей, что и магистральный природный газ:

– получение электрической и тепловой энергии в установках локальной энергетики;

– газификация населенных пунктов и промышленных объектов;

– применение в качестве моторного топлива;

– использование как сырья для химической промышленности;

Основные характеристики СУГ:

Технологические параметры сжиженного газа приведены в табл. 5.1:

Технологические параметры сжиженного газа

Пропан	Бутан
Химическое название	C3H8	C4H10
Плотность жидкой фазы при 20°C, кг\литр	0,498	0,578
Плотность газа при 15°C кг\м3	2,019	2,590
Специфический объём газа (воздух = 1)	1,562	2,091
Момент кипения, °C	- 42,1	- 0,5
Oбъём газа, который испарится из 1 кг жидкой фазы, м3: при температуре 0°C и при давлении 101,325 кРа при температуре 20°C и при давлении 101,325 кРа	0,496 0,553	0,368 0,395
Теплотворная способность/ жидкая фаза, МДж\кг Теплотворная способность/ газ, МДж\м3	46,34 97,19	47,20 118,23
Октановое число

– ПТ – пропан технический;

– СПБТ – смесь пропана и бутана техническая;

– БТ – бутан технический.

– СПБТЗ (смесь пропана и бутана технических зимняя).

–СПБТЛ (смесь пропана и бутана технических летняя).

Экономичность транспортировки

– получение электрической и тепловой энергии в установках локальной энергетики;

– газификация населенных пунктов и промышленных объектов;

– применение в качестве моторного топлива;

– использование как сырья для химической промышленности;

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Что такое сжиженный газ (СУГ) и его основные отличия от метана?

Что такое сжиженный газ (СУГ — сжиженный углеводородный газ) — это смесь органических углеводородных соединений, которые при нормальных атмосферных условиях (давление 7600 мм.рт.ст. и температуре 20°С) находятся в газообразном состоянии, а при понижении температуры или повышении давления переходят в жидкое состояние.

Сырьем для получения СУГ, применяемых в системах газоснабжения, служат природные, попутные и нефтяные газы газоконденсатных месторождений, содержащие пропан-бутановую фракцию, а также газы нефтепереработки. Производится сжиженный газ на специальных заводах и железнодорожными цистернами доставляется на газонаполнительные станции. Дальше сжиженные газы транспортируются автоцистернами или баллонами.

Наибольшее применение для бытового потребления получили пропан-бутановые смеси, состоящие в основном из пропана, пропилена, бутана, бутилена и небольших количеств метана, этана, этилена. При использовании пропан-бутановых смесей приходиться иметь дело с их жидкой и газообразной фазами, свойства которых являются определяющими для свойств СУГ.

Свойства сжиженного углеводородного газа (СУГ)

1. При небольшом давлении они легко переходят из парообразного в жидкое состояние, поэтому их хранят, транспортируют, распределяют и используют под давлением собственных паров. Давление этих паров определяется температурой окружающей среды. Рабочее давление в наземных резервуарах (газгольдерах), автоцистернах и баллонах, транспортирующих СУГ, должно быть не больше 16 кг/кв.см. при температуре наружного воздуха 45°С и не менее 1,6 кг/кв.см. при температуре наружного воздуха -20°С, а у подземных резервуаров рабочее давление не более 10 кг/кв.см. Остаточное давление в сосудах должно быть не менее 0,5 кг/кв.см.

ПТ – пропан технический с массовой долей пропана и пропилена не менее 75%.
СПБТ (смесь пропана-бутана техническая) – с содержанием бутана и бутилена не более 60%
БТ- бутан технический – с содержанием бутана и бутилена не менее 60%

Эти марки СУГ выпускают потому что при одном и том же давлении пропан испаряется, т.е. приобретает газообразное состояние при температуре наружного воздуха – 42°С, а бутан уже при – 0,5°С перестает испаряться (температуры кипения).

3. СУГ не имеют запаха, поэтому их одорируют – придают газам специфический запах. В качестве одоранта используют этил меркаптан – бесцветную легколетучую жидкость с резким запахом, добавляя 60г на 1 т. газа летом и 90 гр на 1 тонну газа зимой.

4. СУГ – пожароопасны и взрывоопасны. Пределы взрываемости СУГ низкие: у пропана от 2,1-9,5%, у бутана от 1,5-8,5% (по объему) при давлении в 1 атм. и температуре 15-20°С. При загазованности помещений в размерах ниже нижнего предела взрываемости будет ощущаться запах газа (начиная с 1/5 от нижнего предела взрываемости), но газ загораться не будет. Открытое пламя зажигает газовоздушную смесь в пределах нижней и высшей границы взрываемости. При загазованности помещений в размерах выше верхнего предела взрываемости и появлении открытого огня возникает пожар или взрыв, сопровождающийся пожаром. Максимальное давление при взрыве 8,59 кг/кв.см.

Теплотворная способность сжиженных углеводородных газов (СУГ)

5. СУГ имеют высокую теплотворную способность в 3-3,5 раза выше природного газа:

у пропана 21760-23686 ккал/куб.м. температура горения пропана 2110 °С;
у бутана 28310-30710 ккал/куб.м. температура горения бутана 2118°С;

6. Для полного сгорания 1 куб.м. газа пропана требуется 23,8 куб.м. воздуха, а для бутана 30,94 куб.м. воздуха. Это количество воздуха постоянно надо обеспечивать за счет трехкратного воздухообмена кухонь в течение 1 часа при пользовании газовыми приборами.

7. Необходимо помнить, что СУГ обладают невысокими температурами самовоспламенения относительно большинства других горючих газов. Для пропана она равна 466 °С, нормального бутана 405°С, изобутана 462°С при давлении 760 мм/рт.ст.

8. Пары сжиженного газа в 2 раза тяжелее воздуха, они могут скапливаться в низких непроветриваемых местах: стелиться по полу, проникать в подполья, колодцы и ямы. Диффузия газов в атмосферу осуществляется медленно в особенности при отсутствии ветра. Только при большой скорости ветра смешение паров сжиженных газов и воздуха могут ускориться. Поэтому шкафы под баллоны устанавливаются не ближе 3 м от подвалов и колодцев, а автомашины перевозящие газ должны останавливаться не ближе 5 м от колодцев.

9. Жидкая фаза газа, попадая на тело человека, вызывает обморожение, напоминающее ожог, из-за быстрого испарения и отбора тепла от живой ткани.

10. Коэффициент объемного расширения жидкой фазы СУГ в 11-16 раз больше чем у воды. Поэтому пр заполнении сосудов сжиженными газами сохраняют свободное пространство не менее 15% их вместимости. Категорически запрещается заполнять сосуды и резервуары полностью – для контроля баллоны взвешивают, заполнение резервуаров контролируют с помощью уровнемерных устройств, а при заполнении автомобильных газовых баллонов применяют клапаны-отсекатели.

11. Удельный вес жидкой фазы СУГ примерно в 2 раза легче воды. В 50-ти литровом баллоне не более 20 кг жидкой фазы СУГ. При растекании СУГ будут находиться на поверхности воды или земли.

12. При загорании СУГ применяют следующие средства пожаротушения: огнетушители углекислотные и пенные, воду в тонкораспыленном виде, сухой песок, водяной пар, асбестовое полотно.

Читайте также: