Пропан-бутановые смеси. Их особенности и применение

Чтобы подробно разобраться в принципиальных отличиях пропан-бутановых смесей, для начала определимся, в чем различие между пропаном и бутаном

Что такое пропан?

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.

Сферы применения пропана

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.

Что такое бутан?

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.

Где применяют бутан?

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.

Чем отличается пропан от бутана?

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).

Зачем смешивают пропан и бутан?

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.

Технологический фактор

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%.

Сферы применения пропан-бутана: в промышленности и в быту

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.

Транспортировка и хранение

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.

Техника безопасности

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.

Ценовая политика при заправке СУГ

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.