Пропан – органическое вещество класса алканов, с молекулярной формулой C3H8. Это углеродный газ при стандартной температуре и давлении, сжимаемый до транспортабельной жидкости. Побочный продукт переработки природного газа и нефтепереработки, широко используется в качестве топлива в быту и промышленности, а также в общественном транспорте, т.к. имеет низкий уровень выбросов. Не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. В промышленных условиях получают в процессе переработки нефти путем термического крекинга, а также при каталитическом синтезе из смеси водорода и двуокиси углерода.

Благодаря высокой температуре горения, пропан широко применяется в качестве топлива для автомобилей, как топливо для газовых плит и отопительных систем. используется для сварочных работ (по технологии газокислородной сварки) – сварки металлоконструкций. Также пропан-бутан используют и для обратного процесса – резки металлов, в заготовительных производствах. Использование бутана в промышленных целях возможно и в холодильных установках, в обогревающих агрегатах. В пищевой и химической промышленности применяется в качестве растворителя или пищевой добавки.

Пропан используют на химических производствах в качестве сырья для получения полипропилена. В процессе реакции каталитического дегидратирования (в качестве катализатора применяют оксид хрома) при высоких температурах пропан преобразуется в пропилен. Выход чистого пропилена очень высок – около 95%.

Смесь химически чистого пропана и изобутана используют как хладагент в холодильных установках и кондиционерах. Эта смесь, в отличие от применяемых ранее хладагентов, не повреждает озоновый слой.

Бутан – сжиженный природный газ, органическое соединение, углеводород класса алканов с химической формулой C4H10. Бесцветный горючий, со специфическим запахом, при нормальном давлении легко сжижаем от −0,5 °C, замерзает при −138 °C; при повышенном давлении и обычной температуре — легколетучая жидкость. Продукт переработки нефтепродуктов.

Технический бутан в быту также используется для работы холодильных установок (пропановое и бутановое охлаждение более эффективно и менее вредно для окружающей среды, чем охлаждение фреоном).

Встретить бутан можно в обычных зажигалках (баллоны с бутаном и пропаном для подзаправки зажигалок также распространены в быту). Работают за счет бутана и осветительные приборы – фонари и прожекторы (для чего периодически используется и пропан).

Существуют и паяльные лампы на сжиженном газе, которые используют бутан.

Главной разницей между этими веществами выступает их температура кипения ( −0,5 градусов для бутана и −43 градусов для пропана) и давление (при 20 градусах Цельсия бутан имеет давление около 1,2 бар, пропан — не менее 7 бар).

Основным компонентом автономной системы газоснабжения является пропан-бутановая смесь. При этом многие не понимают, зачем смешивают пропан и бутан, ведь каждый газ может использоваться как самостоятельное топливо. С точки зрения молекулярного строения они относятся к углеводородным соединениям, которые можно хранить в жидком состоянии, что значительно упрощает транспортировку и эксплуатацию. Тем не менее, в некоторых регионах России данные углеводороды нельзя применять в чистом виде для газификации объектов, что связано с их физико-химическими свойствами и климатическим фактором. Так как для каждого региона нецелесообразно производить отдельную марку газа, с целью унификации ГОСТом предусмотрена смесь с определенным содержанием двух компонентов в рамках установленных норм. Согласно ГОСТ 20448-90 максимальное содержание бутана в данной смеси не должно превышать 60%, при этом для северных регионов и в зимнее время года доля пропана должно быть не меньше 75%.

Сжиженный бутан в чистом виде не будет работать при отрицательных температурах. Тогда как применение чистого пропана противопоказано в условиях жаркого климата, поскольку высокая температура вызывает чрезмерное повышение давления в газовом резервуаре.

Одно из важнейших свойств этих газов – это высокие теплотворные показатели, а так же экологичность. Пропан и бутан при полном сгорании разлагаются на воду и углекислый газ, не образуя при этом вредных побочных продуктов.

Помимо климатического фактора, существует технологическое обоснование того, зачем смешивают пропан и бутан. На нефтеперерабатывающих предприятиях в процессе переработки попутных газов пропан и бутан производятся в разных количествах. Поэтому для оптимизации сырьевой политики данные углеводороды смешивают между собой в определенной пропорции. При этом, независимо от технологии изготовления сжиженного углеводородного газа, процентное содержание двух составляющих должно находиться в рамках, установленных ГОСТом.

В рамках применения в качестве топливной смеси бутан довольно калориен, а пропан при низких температурах легко испаряется. Поэтому большую роль играет соотношение этих веществ в смеси в зависимости от температурного режима.

Как правило, чем ниже температура, тем больше пропана должно быть в смеси (70-80%). Летом хватит, чтобы содержание пропана в смеси было около 40%.

Газовая смесь, состоящая из пропана и бутана, имеет весьма широкую область применения. Чаще всего она используется в качестве альтернативного вида топлива для газоснабжения частных домов, дачных участков, мелких предприятий, а также внутри промышленных помещений на крупных производственных комплексах.

Газовая смесь из пропан-бутана, широко применяется в промышленности при резке металлов. Смесь генерирует пламенную струю с температурой плавления металла.

Газы используются в химической промышленности – при производстве растворителей, производстве краски и лака, ленты для печатных машинок и копировальной бумаги.

Пропан-бутановую смесь используют и в парфюмерном деле – при производстве лака для волос, туши для ресниц. При укладке дорожного полотна смесь применяют для разогрева частиц асфальта.

Так как испарение жидкости в СУГ происходит даже при 0 °С, эти газы принято хранить строго в герметичных ёмкостях.

Вследствие свойства появления давления пара при наличии в баллоне жидкой фазы, этот газ удобно хранить в небольших объемах.

Крупные потребители получают углеводородные газы в железнодорожных или автомобильных цистернах, из которых их переливают в заводские стационарные емкости.

Мелкие потребители пользуются обычно баллонами.

Для бытовых и промышленных нужд существует три марки СУГ:

• ПТ — пропан технический;

• СПБТ — смесь пропана и бутана техническая;

• БТ — бутан технический.

Эти газы относятся к веществам 4-го класса опасности.

При попадании на кожу человека они могут привести к обмораживаню, больше напоминающему ожог. При содержании паров этого вещества в воздухе, человек испытывает кислородное голодание и даже может погибнуть от удушья.

Другие симптомы воздействие СУГ на человека: недомогание, головокружение, состояние опьянения. В дальнейшем все это может привести к потере сознания.

На производствах, где непосредственно осуществляют операции по использованию сжиженных углеводородных газов запрещается обращение с открытым огнем. Все искусственное освещение необходимо выполнять во взрывозащищенном исполнении. Все работы проводятся в условиях, не дающих возникнуть любому источнику огня, даже просто искре.

Пропан-бутан не имеет запаха. Однако отличается высокой взрывоопасностью. Поэтому, чтобы иметь возможность незамедлительно выявить утечку, в эту смесь добавляют сильно пахнущее вещество-одорант — этилмеркаптан.

При наличии газа пропан-бутана в воздухе в количестве 1,8-9,5% есть риск возникновения взрыва. Причиной может послужить любой контакт газа с огнем.

Транспортируют газы в соответствии с правилами перевозок опасных грузов и правилами безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. В первую очередь, стоит учитывать свойства пропана. Его температура в баллоне не должна превышать 15 градусов по Цельсию, иначе существует риск возгорания.

Стоимость пропана-бутана зависит от содержания в нем первого (более дорогого) компонента, пропана. Поэтому неудивительно, что «зимняя» смесь для заправки автономной системы газоснабжения будет дороже «летней». Если какая-либо компания предлагает заправку по цене, значительно уступающей среднерыночной, велика вероятность, что Вам могут продать смесь, не соответствующую ГОСТу, что может привести к выходу котла из строя и даже взрыву. Поэтому невысокая стоимость СУГ должна, как минимум, насторожить покупателя.

Применение пропан-бутановой смеси в качестве топлива в горелках котельного оборудования – хорошая альтернатива природному газу. Цена этого топлива гораздо ниже, чем стоимость природного газа, так как оба компонента (пропан и бутан) являются побочными продуктами переработки нефти. Пропан-бутановую смесь можно использовать в котельных, работающих на природном газе, в качестве второго вида топлива. Большинство стандартных газовых горелок не нуждаются в технических изменениях при переходе с природного газа на смесь пропан-бутан.

Сегодня пропан-бутановые смеси достаточно широко применяется в качестве автомобильного топлива. Это обусловлено недорогой стоимостью (в два раза дешевле, чем бензин) и экологичностью этого вида топлива. Затраты на установку дополнительного газобаллонного оборудования окупаются очень быстро.

Сжиженный пропан-бутан может поставляться в больших промышленных емкостях либо в специальных баллонах объемом от пяти до пятидесяти литров. Пропановые баллоны – это оборотная тара. То есть, после того, как газ из баллона использован, его можно заправить вновь. Заправка баллонов пропаном может производиться только на специализированных газозаправочных станциях, где помимо заправки проводят и проверку технического состояния баллонов.

Однако одной из частых проблем регулятора давления в зимнее время является его замерзание. Причина этого – свойства сжиженных углеводородных газов. Под высоким давлением они меняют свое агрегатное состояние, частично переходя в жидкое, а частично в газовое.

В газгольдере жидкий пропан кипит. Его пары испаряемые в верхней части жидкости выходят из газгольдера и доходят до оборудования использования. Прежде чем попасть в магистраль, он проходит через редуктор, где его давление снижается до определенного уровня. В зависимости от температуры и влажности воздуха на редукторе и в нем будет образовываться конденсат. При минусовых температурах данный конденсат начинает намерзать в редукторе. Однако это еще зависит от качества газа, в который недобросовестные продавцы добавляют различные примеси или даже воду для увеличения массы и объема. Вода и примеси могут попадать в регулятор вместе с парами газа.

Чтобы избежать замерзания редуктора в холодное время – необходимо проводить ежегодное ТО (желательно перед отопительным сезоном). Это обеспечит долгосрочную работу регулятора давления и избавит Вас от нежелательного промерзания. Также можно утеплить в холодное время редуктор. Запрещено утеплять саму горловину газгольдера различными тканями (вата, пуховые изделия и т.д.), так как в горловине может скапливаться газ, а также создается парниковый эффект, который при резких перепадах температуры выводит из строя редуктор. Категорически запрещается использовать обогревающие кабели или другие электрические приборы (строительный фен) в горловине газгольдера, так как есть вероятность возникновения искры. Данные методы не безопасны. Отогревать редуктор горячей водой из чайника так же не безопасно, металл на корпусе редуктора при низких температурах лопается, что может привести к ожогам.

Если все-таки произошло замерзание регулятора давления, существует всего 2 безопасных способа привести его в работу:

1. Соль или песок. Разогреть в тканевом мешке 1,5 – 2 кг. Соли (песка) и приложить к редуктору. Также можно использовать грелку.

2. Для более надежного отогрева – необходимо снять редуктор и просушить его в теплых условиях.

Все вышеперечисленные методы являются временными и не избавят Вас от данной проблемы на долгие сроки, для большей уверенности в устранении неполадок, лучше обратиться к специалистам НК «Агат».

Для СУГ температура испарения/конденсации при нормальном давлении состовляет:

• для пропана – минус 42 градуса С;

• для бутана – минус 0,5 градуса С.

Если температура газов поднимается выше этих значений, они начинают испаряться, при опускании ниже – конденсироваться. Как правило, сжиженный газ поставляется в форме смеси (бутан-пропан). Поэтому фактическая температура испарения/конденсации зависит от их соотношения.

При нормальной плюсовой температуре, газ испаряется и переходит в газообразное состояние, что и является конечным продуктом газовых потребителей. В некоторых случаях естественного испарения жидкой фракции бывает недостаточно, чтобы обеспечить нормальную работу газовых потребителей (энергетических установок, печей, котлов и прочих агрегатов).

В таких случаях применяется испарительная установка которая предназначена для испарения жидкой фазы СУГ, поступающей из резервуаров, снижения давления паровой фазы до низкого или среднего давления и автоматического поддержания заданного выходного давления, независимо от изменения расхода и входного давления газа, автоматического отключения подачи газа при аварийном повышении или понижении выходного давления сверх.

По принципу действия испарительные установки делятся на:

• проточные испарительные установки

• емкостные испарительные установки.

В проточных испарителях газовая фаза СУГ образовывается в теплообменниках.

В емкостных испарителях испарение сжиженных газов происходит в самих резервуарах при использовании погружных регазификаторов (нагревателей).

В зависимости от теплоносителя испарительные установки бывают:

• электрические (сухие)

• жидкостные

• прямого действия.

В электрических установках теплоносителем является электрический ток, т.е. нагрев газа осуществляется нагревательными тэнами и змеевиками, образующими трубчатый теплообменник.

Такие установки называются сухими, т.к. для их работы не требуется жидкость.

В жидкостных установках теплоносителем является подогреваемая вода, циркулирующая в пластинчатом теплообменнике.

Испарители прямого действия является полностью автономными: их работа не зависит от внешнего источника питания и тепла. Нагрев жидкой фазы осуществляется при помощи горелки, берущий газ из самой емкости и находящейся в нижней части испарителя.

Таким образом, испарительные установки повышают интенсивность испарительных процессов для стабильного и надежного обеспечения потребителей энергией.

Испарительная установка подбирается по индивидуальному заказу, основываясь на требованиях к производительности/мощности и к рабочему давлению на входе или выходе. На объект транспортабельная установка для испарения сжиженного газа отгружается в полной заводской готовности. Это значительно сокращает сроки и стоимость монтажа.

• Предохранительный клапан предназначен для защиты резервуара от избыточного давления. Принципы работы прибора заключаются в срабатывании клапана при аварийном повышении давления газа, постепенно понижая давление в резервуаре. 

• Клапан отбора паровой фазы предназначен для обеспечения стабильной подачи газа из резервуара к потребителю. Он имеет запорный вентиль для ручного отключения газа в случае необходимости, клапан с трубкой для определения максимального уровня жидкости при заправке резервуара, манометр для проверки давления в резервуаре. 

• Поплавковый уровнемер предназначен для определения процентного соотношения жидкой фазы в емкости, имеет отметку уровня наполнения (свыше 85%), чтобы не допустить попадания жидкой фазы в газопровод и в дальнейшем к потребителю. 

• Скоростной клапан  это вид запорно-предохранительной арматуры, предназначен для аварийного отключения газа при повреждении газопровода.

Не лишены системы безопасности и газопроводы, и начнем с наружного, подземного газопровода. Пропан-бутановая смесь имеет различные примеси и нуждается в дополнительной очистке. Вода, жидкая фракция бутана могут реконденсироваться в пропан-бутановой смеси и собираясь в газопроводе, а в дальнейшем попадая в газовый потребитель способны остановить его работу, а в некоторых случаях спровоцировать взрыв. Данную проблему решает конденсатосборник. Его задача накапливать, фильтровать и выводить посторонние примеси. Устанавливается конденсатосборник на подземной части газопровода от газгольдера, до ввода в помещение. Выполняют также роль системы безопасности и футляры газопровода. Футляры выполняют роль защитной конструкции, которая предотвращает прямое воздействие на трубопровод. Устанавливаются футляры как на подземной части газопровода, например при пересечении дорог, так и в местах прохода газопровода через стены, фундаменты зданий и сооружений, при пересечении с другими коммуникациями.

На наружных, надземных газопроводах для безопасности их работы устанавливается запорная арматура, а также монтируются дополнительное продувочные линии на цокольных вводах в здания и сооружения.

Внутри котельных устанавливаются системы автоматического контроля, а именно:

• Сигнализаторы загазованности на пропан-бутановую смесь, на угарный газ, способные не только предупредить сигналами, но и прекратить автоматически подачу газа при помощи электромагнитного клапана. 

• Термозапорный клапан – это устройство запорной арматуры, автоматически перекрывающее газопровод в случаи пожара, что помогает защитить строение от взрыва, а также увеличение площади пожара.

Система автономной газификации является объектом повышенной опасности, но при соблюдении всех норм и правил при установке газгольдера, при использовании всех необходимых систем безопасности, а также своевременном обслуживании имеет огромное преимущество перед другими видами топлива, и способна обеспечить качественную и долгую работу в автономном режиме.

Начнем с самой емкости для хранения газа (газгольдер), здесь используется сразу несколько элементов безопасности: Предохранительный клапан предназначен для защиты резервуара от избыточного давления. Принципы работы прибора заключаются в срабатывании клапана при аварийном повышении давления газа, постепенно понижая давление в резервуаре. Клапан отбора паровой фазы предназначен для обеспечения стабильной подачи газа из резервуара к потребителю. Он имеет запорный вентиль для ручного отключения газа в случае необходимости, клапан с трубкой для определения максимального уровня жидкости при заправке резервуара, манометр для проверки давления в резервуаре.

Поплавковый уровнемер предназначен для определения процентного соотношения жидкой фазы в емкости, имеет отметку уровня наполнения (свыше 85%), чтобы не допустить попадания жидкой фазы в газопровод и в дальнейшем к потребителю. Скоростной клапан  это вид запорно-предохранительной арматуры, предназначен для аварийного отключения газа при повреждении газопровода.

Не лишены системы безопасности и газопроводы, и начнем с наружного, подземного газопровода. Пропан-бутановая смесь имеет различные примеси и нуждается в дополнительной очистке. Вода, жидкая фракция бутана могут реконденсироваться в пропан-бутановой смеси и собираясь в газопроводе, а в дальнейшем попадая в газовый потребитель способны остановить его работу, а в некоторых случаях спровоцировать взрыв. 

Данную проблему решает конденсатосборник. Его задача накапливать, фильтровать и выводить посторонние примеси. Устанавливается конденсатосборник на подземной части газопровода от газгольдера, до ввода в помещение. Выполняют также роль системы безопасности и футляры газопровода. Футляры выполняют роль защитной конструкции, которая предотвращает прямое воздействие на трубопровод. Устанавливаются футляры как на подземной части газопровода, например при пересечении дорог, так и в местах прохода газопровода через стены, фундаменты зданий и сооружений, при пересечении с другими коммуникациями.

На наружных, надземных газопроводах для безопасности их работы устанавливается запорная арматура, а также монтируются дополнительное продувочные линии на цокольных вводах в здания и сооружения.

Внутри котельных устанавливаются системы автоматического контроля, а именно:
Сигнализаторы загазованности на пропан-бутановую смесь, на угарный газ, способные не только предупредить сигналами, но и прекратить автоматически подачу газа при помощи электромагнитного клапана. Термозапорный клапан – это устройство запорной арматуры, автоматически перекрывающее газопровод в случаи пожара, что помогает защитить строение от взрыва, а также увеличение площади пожара.

Система автономной газификации является объектом повышенной опасности, но при соблюдении всех норм и правил при установке газгольдера, при использовании всех необходимых систем безопасности, а также своевременном обслуживании имеет огромное преимущество перед другими видами топлива, и способна обеспечить качественную и долгую работу в автономном режиме.