Газ сжиженный углеводородный это: Сжиженные углеводородные газы — Википедия – Сжиженный углеводородный газ — классификация, свойства и технологические преимущества

Содержание

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.

 

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. 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.

Что такое сжиженные углеводородные газы

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) получают из попутного нефтяного газа. Это чистые газы или специальные смеси, которые могут быть использованы для отопления домов, в качестве автомобильного топлива, а также производства нефтехимической продукции.

ШФЛУ на ГФУ

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.

В выхлопах газовых моторов содержится в 2–3 раза меньше оксида углерода (CO) и в 1,2 раза меньше окиси азота. При этом по сравнению с бензином стоимость СУГ ниже примерно на 30–50%.

Рынок газомоторного топлива активно развивается. В настоящее время в нашей стране насчитывается более 3000 газовых заправок и более 1 млн газобаллонных автомобилей.

Наконец, сжиженные углеводородные газы являются сырьем для нефтехимической промышленности. Для производства продукции СУГ подвергаются сложному процессу, протекающему при очень высоких температурах — пиролизу. В результате получаются олефины — этилен и пропилен, которые затем, в результате процесса полимеризации, превращаются в полимеры или пластики — полиэтилен, полипропилен и прочие виды продукции. То есть используемые нами в ежедневной жизни полиэтиленовые пакеты, одноразовая посуда, тара и упаковка многих продуктов производятся из сжиженных газов.

  • Как из природного газа добывают гелий

    Гелий — 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 опасности

    Состояние газопроводов постоянно контролируется. В этом людям помогают высокотехнологичные «свиньи», которые ползают по трубам в труднодоступных местах.

Сжиженный углеводородный газ (СУГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) является одним из видов альтернативного топлива.

ИА Neftegaz.RU. Сжиженный углеводородный газ (СУГ), Сжиженный нефятной газ (СНГ) или пропан-бутан (смесь пропана C3H8 и бутана C4H10) является одним из наиболее широко распространенных видов альтернативного топлива.

Газ сжиженный углеводородный представляет собой смесь пропана, нормального бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других углеводородов.

Его получают как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах или при добыче нефти и природного газа.

Использование смеси данных газов в качестве топлива обусловлено рядом физико-химических свойств.

В первую очередь, это достаточно высокие температуры кипения при атмосферном давлении.

Такие свойства позволяют хранить пропан-бутановую смесь в сжиженном состоянии в диапазоне эксплуатационных температур от минус 40°С до плюс 45°С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа).

СУГ не теряет и не изменяет своих свойств в течении долгого времени, не выветривается.

Октановое число СУГ — более благоприятно в сравнении с бензином и дизельным топливом и изменяется в интервале 90 -110, в зависимости от соотношения пропана и бутана в смеси.

Энергоэффективность СНГ ниже, чем у традиционных видов топлива из-за низкой энергии на ед объема.

Это повышает расход при сгорании на 10-20%, по сравнению с бензиновым топливом, но компенсируется в 2 раза меньшей ценой.

СНГ сгорает более эффективно и безопасно в двигателе, даже когда двигатель холодный, горит относительно чисто, без дыма и пепла, то есть более экологичен.

По сравнению с дизтопливом:

— 90 % меньше твердых частиц,

— 90 % меньше оксидов азота,

— 60 % меньше углекислого газа СО2,

— СНГ не загрязняет почву, потому что не растворяется в воде.

Каждый из компонентов газа имеет определенную температуру кипения, поэтому давление паровой фазы СУГ зависит как от температуры, так и от его компонентного состава.

Компонентный состав сжиженного углеводородного газа регламентируется ГОСТ 20448-90 «ГАЗЫ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ СЖИЖЕННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ДЛЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ».

Стандарт предусматривает 3 марки газа: ПТ (пропан технический), СПБТ (смесь пропана и бутана технических) и БТ (бутан технический).

Содержание пропана, бутана и других примесей в сжиженном нефтяном газе влияет на многие его свойства, потому что значительно влияет на величину октанового числа и плотность паров топлива.

Октановое число (ОЧ) — показатель сопротивления топлива детонации. ОЧ растет за счет увеличения содержания насыщенных углеводородов (пропана, н-бутана, изобутана и тд). Ненасыщенные углеводороды полимеризуются, что способствует образованию осадка — нагара в баке, в топливной системе и камере сгорания.

Упругость паров (летучесть смеси) является очень важной в низких температурах окружающей среды. Удержание ее на соответствующем уровне дает возможность СНГ выйти из бака. Оба компонента смеси являются газообразными и низкокипящими.

Пропан кипит при атмосферном давлении уже при — 42 ° С, бутан, в тех же условиях температуры при -0,5 ° С, поэтому в зимний период содержание пропана в топливном газе увеличивают для роста упругости паров газа.

Летом соотношение смеси составляет около 40% пропана и 60% бутана, а зимой соотношение является противоположным: 60/40.

АГНКС должны следить за этим.

Технологии производства СУГ:

Сегодня СНГ производится 3 разными методами.

— непосредственно из сырой нефти, когда при добыче выделяется попутный нефтяной газ, а при стабилизации в резервуарах выделяется этан, пропан, бутан и пентан.

— каталитический риформинг, когда СНГ получается на НПЗ во время крекинга и гидрогенизации сырой нефти. Выход СНГ — примерно 2%.

— одгазолирование природного газа, произведенного в процессе переработки нефти, в тч разделение углеводородов из газа более тяжелых чем этан.

Сжиженный газ. Сжиженные углеводородные газы СУГ = Liquefied petroleum gas (LPG) и ШФЛУ == WSLH (wide spread of light hydrocarbons) = NGL (Natural gas liquids)

Сжиженный газ. Сжиженные углеводородные газы СУГ = Liquefied petroleum gas (LPG) и ШФЛУ == WSLH (wide spread of light hydrocarbons) = NGL (Natural gas liquids)

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) Liquefied petroleum gas (LPG) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипенияот −50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива, а также используются в качестве сырья для органического синтеза. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, изобутан и н-бутан. Производятся СУГ в процессе ректификации широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ = WSLH (wide spread of light hydrocarbons) = NGL (Natural gas liquids). ШФЛУ относится к сжиженным углеводородным газам и представляет собой легкокипящую и легковоспламеняющуюся жидкость, пожаро- и взрывоопасную, 4-го класса токсичности .

Таблица 1. Технические требования к ШФЛУ — это сырье для производства СУГ

Показатели Марка А Марка Б Марка В
Углеводородный состав, % масс. С1 — С2, не более 3 5 не регламентируется
С3, не менее 15 не регламентируется не регламентируется
С4 — С5, не менее 45 40 35
с6 и выше, не более 11 25 30
Плотность при 20оС, кг/м3 515 — 525 525 — 535 535 и выше
Содержание сернистых соединений в пересчете на серу, % масс., не более 0,025 0,05 0,05
в том числе сероводорода, % масс., не более 0,003 0,003 0,003
Содержание взвешенной воды  Отсутствие
Содержание щелочи  Отсутствие
Внешний вид   Бесцветная прозрачная жидкость.

Пары ШФЛУ образуют с воздухом взрывоопасные смеси с пределами взрываемости 1,3 — 9,5 % об. при 98 066 Па (1 ата.) 15 — 20оС.

Таблица 2. Температуры самовоспламенения компонентов ШФЛУ, оС

Пропан (С3Н8) Изо-бутан (С4Н10) Н-бутан (С4Н10) Изо-пентан (С5Н12) Н-пентан (С5Н12)
466 462 405 427 287

Предельно допустимая концентрация паров ШФЛУ в воздухе рабочей зоны составляет не более 300 мг/м3. ШФЛУ попадающее на кожу человека вызывает обморожение напоминающее ожог.

Таблица 3. Классификация СУГ в РФ: Пропан технический, Пропан автомобильный, Пропан-бутан автомобильный, Пропан-бутан технический, Бутан технический:

В зависимости от компонентного состава СУГ подразделяются на следующие марки:

Марка Наименование Код ОКПО

(общероссийский классификатор предприятий и организаций)

ПТ Пропан технический 02 7236 0101
ПА Пропан автомобильный 02 7239 0501
ПБА Пропан-бутан автомобильный 02 7239 0502
ПБТ Пропан-бутан технический 02 7236 0103
БТ Бутан технический 02 7236 0103

Таблица 4. Свойства Параметры торговых марок: Пропан технический, Пропан автомобильный, Пропан-бутан автомобильный, Пропан-бутан технический, Бутан технический

Наименование показателя Пропан технический Пропан автомобильный Пропан-бутан автомобильный Пропан-бутан технический Бутан технический
1. Массовая доля компонентов
Сумма метана, этана и этилена Не нормируется
Сумма пропана и пропилена не менее 75 % масс. Не нормируется
в том числе пропана не нормируется не менее 85±10 % масс. не менее 50±10 % масс. не нормируется не нормируется
Сумма бутанов и бутиленов не нормируется не нормируется не нормируется не более 60 % масс. не менее 60 % масс.
Сумма непредельных углеводородов не нормируется не более 6 % масс. не более 6 % масс. не нормируется не нормируется
2. Доля жидкого остатка при 20оС не более 0,7 % об. не более 0,7 % об. не более 1,6 % об. не более 1,6 % об. не более 1,8 % об.
3. Давление насыщенных паров не менее 0,16 МПа

(при минус 20оС)

не менее 0,07 МПа

(при минус 30оС)

не более 1,6 МПа

(при плюс 45оС)

не нормируется не нормируется
4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы
в том числе сероводорода:
не более 0,013 % масс. не более 0,001 % масс. не более 0,001 % масс. не более 0,013 % масс. не более 0,013 % масс.
не более 0,003 % масс.
5. Содержание свободной воды отсутствие
6. Интенсивность запаха, баллы не менее 3

Сжиженные углеводородные газы пожаро- и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах углеводородов, по степени воздействия на организм относятся к веществам 4-го класса опасности. Предельно допустимая концентрация СУГ в воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) предельных углеводородов (пропан, бутан) — 300 мг/м3, непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) — 100 мг/м3. СУГ образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 до 9,5 %, нормального бутана от 1,8 до 9,1 % (по объёму), при давлении 0,1 МПа и температуре 15 — 20оС. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470оС, нормального бутана — 405оС.

Таблица 4. Физические характеристики: Метан, Этан, Этилен, Пропан, Пропилен, н-Бутан, Изобутан, н-Бутилен, Изобутилен, н-Пентан

Показатель Метан Этан Этилен Пропан Пропилен н-Бутан Изобутан н-Бутилен Изобутилен н-Пентан
Химическая формула СН4 С2Н6 С2Н4 С3Н8 С3Н6 С4Н10 С4Н10 С4Н8 С4Н8 С5Н12
Молекулярная масса, кг/кмоль 16,043 30,068 28,054 44,097 42,081 58,124 58,124 56,108 56,104 72,146
Молекулярный объем, м3/кмоль 22,38 22,174 22,263 21,997 21,974 21,50 21,743 22,442 22,442 20,87
Плотность газовой фазы, кг/м3, при 0оС 0,7168 1,356 1,260 2,0037 1,9149 2,7023 2,685 2,55 2,5022 3,457
Плотность газовой фазы, кг/м3, при 20о 0,668 1,263 1,174 1,872 1,784 2,519 2,486 2,329 2,329 3,221
Плотность жидкой фазы, кг/м3, при 0о 416 546 566 528 609 601 582 646 646 6455
Температура кипения, при 101,3 кПа минус 161 минус 88,6 минус 104 минус 42,1 минус 47,7 минус 0,5 минус 11,73 минус 6,9 3,72 36,07
Низшая теплота сгорания, МДж/м3 35,76 63,65 59,53 91,14 86,49 118,53 118,23 113,83 113,83 146,18
Высшая теплота сгорания, МДж/м3 40,16 69,69 63,04 99,17 91,95 128,5 128,28 121,4 121,4 158
Температура воспламенения, оС 545-800 530-694 510-543 504-588 455-550 430-569 490-570 440-500 400-440 284-510
Октановое число 110 125 100 125 115 91,20 99,35 80,30 87,50 64,45
Теоретически необходимое количество воздуха

для горения, м33

3,52 16,66 14,28 23,8 22,42 30,94 30,94 28,56 28,56 38,08

Таблица 5. Критические параметры  (температура и давление) газов: Метан, Этан, Этилен, Пропан, Пропилен, н-Бутан, Изобутан, н-Бутилен, Изобутилен, н-Пентан

Газы могут быть превращены в жидкое состояние при сжатии, если температура при этом не превышает определенного значения, характерного для каждого однородного газа. Температура при которой данный газ не может быть сжижен никаким повышением давления, называется критической температурой. Давление, необходимое для сжижения газа при этой критической температуре, называется критическим давлением.

Показатель Метан Этан Этилен Пропан Пропилен н-Бутан Изобутан н-Бутилен Изобутилен н-Пентан
Критическая температура, оС минус 82,5 32,3 9,9 96,84 91,94 152,01 134,98 144,4 155 196,6
Критическое давление, МПа 4,58 4,82 5,033 4,21 4,54 3,747 3,6 3,945 4,10 3,331

Таблица 6. Упругость насыщенных паров МПа, Метан, Этан, Этилен, Пропан, Пропилен, н-Бутан, Изобутан, н-Бутилен, Изобутилен, н-Пентан

Упругостью насыщенных паров сжиженных газов называется давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии со своей газовой фазой. При такой двухфазной системе не происходит ни конденсации паров ни испарения жидкости. Каждому компоненту СУГ при определенной температуре соответствует определенная упругость паров, возрастающая с ростом температуры.

Температура, оС Этан Пропан Изобутан н-Бутан н-Пентан Этилен Пропилен н-Бутилен Изобутилен
минус 50 0,553 0,07 1,047 0,100 0,070 0,073
минус 45 0,655 0,088 1,228 0,123 0,086 0,089
минус 40 0,771 0,109 1,432 0,150 0,105 0,108
минус 35 0,902 0,134 1,660 0,181 0,127 0,130
минус 30 1,050 0,164 1,912 0,216 0,152 0,155
минус 25 1,215 0,197 2,192 0,259 0,182 0,184
минус 20 1,400 0,236 2,498 0,308 0,215 0,217
минус 15 1,604 0,285 0,088 0,056 2,833 0,362 0,252 0,255
минус 10 1,831 0,338 0,107 0,0680 3,199 0,423 0,295 0,297
минус 5 2,081 0,399 0,128 0,084 3,596 0,497 0,343 0,345
0 2,355 0,466 0,153 0,102 0,024 4,025 0,575 0,396 0,399
плюс 5 2,555 0,543 0,182 0,123 0,030 4,488 0,665 0,456 0,458
плюс 10 2,982 0,629 0,215 0,146 0,037 5,000 0,764 0,522 0,524
плюс 15 3,336 0,725 0,252 0,174 0,046 0,874 0,594 0,598
плюс 20 3,721 0,833 0,294 0,205 0,058 1,020 0,688 0,613
плюс 25 4,137 0,951 0,341 0,240 0,067 1,132 0,694 0,678
плюс 30 4,460 1,080 0,394 0,280 0,081 1,280 0,856 0,864
плюс 35 4,889 1,226 0,452 0,324 0,096 1,444 0,960 0,969
плюс 40 1,382 0,513 0,374 0,114 1,623 1,072 1,084
плюс 45 1,552 0,590 0,429 0,134 1,817 1,193 1,206
плюс 50 1,740 0,670 0,490 0,157 2,028 1,323 1,344
плюс 55 1,943 0,759 0,557 0,183 2,257 1,464 1,489
плюс 60 2,162 0,853 0,631 0,212 2,505 1,588 1,645

Таблица 6. Зависимость плотности от температуры: Пропан, Изобутан, н-Бутан

Температура,оС Пропан Изобутан н-Бутан
Удельный объём Плотность Удельный объём Плотность Удельный объём Плотность
Жидкость, л/кг Пар, м3/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м3 Жидкость, л/кг Пар, м3/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м3 Жидкость, л/кг Пар, м3/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м3
минус 60 1,650 0,901 0,606 1,11
минус 55 1,672 0,735 0,598 1,36
минус 50 1,686 0,552 0,593 1,810
минус 45 1,704 0,483 0,587 2,07
минус 40 1,721 0,383 0,581 2,610
минус 35 1,739 0,308 0,575 3,250
минус 30 1,770 0,258 0,565 3,870 1,616 0,671 0,619 1,490
минус 25 1,789 0,216 0,559 4,620 1,639 0,606 0,610 1,650
минус 20 1,808 0,1825 0,553 5,480 1,650 0,510 0,606 1,960
минус 15 1,825 0,156 0,548 6,400 1,667 0,400 0,600 2,500 1,626 0,624 0,615 1,602
минус 10 1,845 0,132 0,542 7,570 1,684 0,329 0,594 3,040 1,635 0,514 0,612 1,947
минус 5 1,869 0,110 0,535 9,050 1,701 0,279 0,588 3,590 1,653 0,476 0,605 2,100
0 1,894 0,097 0,528 10,340 1,718 0,232 0,582 4,310 1,664 0,355 0,601 2,820
плюс 5 1,919 0,084 0,521 11,900 1,742 0,197 0,574 5,070 1,678 0,299 0,596 3,350
плюс 10 1,946 0,074 0,514 13,600 1,756 0,169 0,5694 5,920 1,694 0,254 0,5902 3,94
плюс 15 1,972 0,064 0,507 15,51 1,770 0,144 0,565 6,950 1,715 0,215 0,583 4,650
плюс 20 2,004 0,056 0,499 17,740 1,794 0,126 0,5573 7,940 1,727 0,186 0,5709 5,390
плюс 25 2,041 0,0496 0,490 20,150 1,815 0,109 0,5511 9,210 1,745 0,162 0,5732 6,180
плюс 30 2,070 0,0439 0,483 22,800 1,836 0,087 0,5448 11,50 1,763 0,139 0,5673 7,190
плюс 35 2,110 0,0395 0,474 25,30 1,852 0,077 0,540 13,00 1,779 0,122 0,562 8,170
плюс 40 2,155 0,035 0,464 28,60 1,873 0,068 0,534 14,700 1,801 0,107 0,5552 9,334
плюс 45 2,217 0,029 0,451 34,50 1,898 0,060 0,527 16,800 1,821 0,0946 0,549 10,571
плюс 50 2,242 0,027 0,446 36,800 1,9298 0,053 0,5182 18,940 1,843 0,0826 0,5426 12,10
плюс 55 2,288 0,0249 0,437 40,220 1,949 0,049 0,513 20,560 1,866 0,0808 0,536 12,380
плюс 60 2,304 0,0224 0,434 44,60 1,980 0,041 0,505 24,200 1,880 0,0643 0,532 15,400

Наиболее распространенным является использование СУГ в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Обычно для этого используется смесь пропан-бутан. В некоторых странах СУГ использовались с 1940 года как альтернативное топливо для двигателей с искровым зажиганием. СУГ являются третьим наиболее широко используемым моторным топливом в мире. В 2008 более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 млн тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.

Использование СУГ в качестве топлива в промышленных и коммунально-бытовых нагревательных аппаратах позволяет осуществлять регулирование процесса горения в широком диапазоне, а возможность хранения СУГ в резервуарах делает его более предпочтительным по сравнению с природным газом в случае использования СУГ на автономных узлах теплоснабжения.

Таблица 7. Использование СУГ  для производства продуктов для органического синтеза

Основное направление химической переработки СУГ — это термические и термокаталитические превращения. В первую очередь здесь подразумеваются процессы пиролиза и дегидрирования, приводящие к образованию ненасыщенных углеводородов — ацетилена, олефинов, диенов, которые широко применяются для производства высокомолекулярных соединений и кислородсодержащих продуктов. Это направление включает в себя также процесс производства сажи термическим разложением в газовой фазе, а также процесс производства ароматических углеводородов. Схема превращений углеводородных газов в конечные продукты представлена в таблице.

Продукты прямого превращения

углеводородных газов

Производное вещество Конечный продукт
первичное вторичное
Этилен Полиэтилен Полиэтиленовые пластмассы
Окись этилена Поверхностно-активные вещества
Этиленгликоль Полиэфирное волокно, антифриз и смолы
Этаноламины Промышленные растворители, моющие вещества, мыло
Хлорвинил Хлорполивинил Пластиковые трубы, пленки
Этанол Этиловый эфир, уксусная кислота Растворители, химические преобразователи
Ацетальдегид Уксусный ангидрид Ацетатная целлюлоза, аспирин
Нормальный бутан
Винилцетат Поливиниловый спирт Пластификаторы
Поливинилацетат Пластиковые пленки
Этилбензол Стирол Полистироловые пластмассы
Акриловая кислота Волокна, пластмассы
Пропиональдегид Пропанол Гербициды
Пропионовая кислота Консервирующие средства для зерна
Пропилен Акрилонитрил Адипонитрил Волокна (нейлон-66)
Полипропилен Пластичные пленки, волокна
Окись пропилена Пропиленкарбонат Полиуретановые пены
Полипропиленгликоль Специальные растворители
Аллиловый спирт Полиэфирные смолы
Изопропанол Изопропилацетат Растворители типографических красок
Ацетон Растворитель
Изопропилбензол Фенол Фенольные смолы
Акролеин Акрилаты Латексные покрытия
Аллилхлориды Глицероль Смазочные вещества
Нормальные и изомолярные альдегиды Нормальный бутанол Растворитель
Изобутанол Амидные смолы
Изопропилбензол
Номальные бутены Полибутены Смолы
Вторичный бутиловый спирт Метилэтиловый кетон Промышленные растворители, покрытия, связывающие вещества
Депарафинизирующие добавки к нефти
Изобутилен Изобутиленметиловый бутадиеновый сополимер
Бутиловая смола Пластмассовые трубы, герметики
Третичный бутиловый спирт Растворители, смолы
Метилбутиловый третичный эфир Повыситель октанового числа бензина
Метакролеин Метилметакрилат Чистые пластиковые листы
Бутадиен Стирилбутадиеновые полимеры Буна-каучуковая синтетическая резина
Адипонитрил Гексаметилендиамин Нейлон
Сульфолен Сульфолан Очиститель промышленного газа
Хлоропрен Синтетическая резина
Бензол Этилбензол Стирол Полистироловые пластмассы
Изопропилбензол Фенол Фенольные смолы
Нитробензол Анилин Красители, резина, фотохимикаты
Линейный алкилбензол Разлагающиеся под действием бактерий моющие вещества
Малеиновый ангидрид Модификаторы пластмасс
Циклогексан Капролактам Нейлон-6
Адипиновая кислота Нейлон-66
Толуол Бензол Этилбензол, стирол Полистироловые пластмассы
Изопропилбензол, фенол Фенольные смолы
Нитробензол, хлорбензол, анилин, фенол Красители, резина, фотохимикаты

Кроме перечисленного СУГ используют в качестве аэрозольного энергоносителя. Аэрозолем является смесь активного компонента (духов, воды, эмульгатора) с пропиленом. Это коллоидный раствор, в котором тонкодиспергированные (размером 10 — 15 мкм) жидкие или твердые вещества взвешены в газовой или жидкой, легкоиспаряющейся фазе сжиженного углеводородного газа. Дисперсная фаза — активный компонент, из-за которого и вводят пропеллент в аэрозольные системы, применяющиеся для распыления духов, туалетной воды, полирующих веществ и др.

Свойства, правила безопасности и объекты использующие сжиженные углеводородные газы

Сжиженный углеводородный газ – это многокомпонентная смесь, в которую входит пропан, нормальный бутан, изобутан, пропилен, этан, этилен и прочие углеводороды. Он самый популярный на сегодняшний день альтернативный тип топлива. Производство его основано на переработке нефти в нефтеперерабатывающих заводах, а также в процессе добычи нефти и природного газа.

Свойства сжиженных углеводородных газов

Популярность этих газов в качестве топлива обуславливается определенными физико-химическими свойствами.
Прежде всего – довольно высокая температура кипения в условиях нормального атмосферного давления. Благодаря этому можно хранить пропан-бутановую смесь в сжиженной форме в диапазоне эксплуатационных температур от минус 40°С до плюс 45°С, когда показатели давления низкие — до 1,6 МПа.
Такой газ не утрачивает и не меняет своих качеств на протяжении длительного периода времени, а также не подвергается выветриванию.
Величина октанового числа сжиженного углеводородного газа более благоприятно по сравнению с бензином и дизтопливом. Оно остается неизменным в диапазоне 90 -110. Все зависит от количества пропана и бутана в смеси.
Показатель энергоэффективности более низкий в сравнении с традиционными типами топлива, вследствие низкой энергии на единицу объема. Таким образом, повышается расход в процессе сгорания на 10-20%, в сравнении с бензиновым топливом, однако этот недостаток компенсирует в 2 раза более низкая стоимость.
Сгорание этого газа является более эффективным и безопасным в моторе, даже при условии, что мотор холодный. Горение происходит достаточно чисто, нет дыма и пепла, а, следовательно, этот процесс является более экологичным.
В сравнении с дизтопливом:

  • на 90 % меньше твердых частиц
  • на 90 % меньше оксидов азота
  • на 60 % меньше углекислого газа СО2
  • нет загрязнения почвы, так как он не растворим в воде.

Все компоненты смеси имеют определенную температуру кипения, по этой причине показатель давления паровой фазы зависит и от температуры, и от компонентов, входящих в его состав.
Документ «Газы углеводородные сжиженные ГОСТ 20448-90 для коммунально-бытового потребления» регламентирует компонентный состав сжиженного углеводородного газа. Данным стандартом предусмотрено 3 марки газа:

  • ПТ — пропан технический
  • СПБТ — смесь технического пропана и бутана
  • БТ — бутан технический.

Количество пропана, бутана и прочих компонентов в сжиженном нефтяном газе оказывает влияние на большинство его параметров, вследствие того, что именно количественный состав определяет величину октанового числа, а также плотность паров топлива.
Октановое число показывает уровень сопротивления топлива процессу детонации. Этот показатель увеличивается вследствие увеличения количества насыщенных углеводородов (пропана, н-бутана, изобутана). Процесс полимеризации ненасыщенных углеводородов протекает с формированием осадка — нагара в баке, в топливной системе и в камере сгорания.
Кипение пропана происходит при нормальном атмосферном давлении и температуре — 42С, бутан, при аналогичном давлении кипит при -0,5 ° С. Таким образом, зимой количество пропана в топливном газе увеличивают, чтобы повысить упругость паров газа. Летом количественный состав равняется — 40% пропана и 60% бутана, а в зимнее время соотношение прямо противоположное: 60/40.

Объекты, использующие сжиженные углеводородные газы

Главными отраслями жизнедеятельности, которые используют сжиженные углеводородные газы, являются:

  • промышленность. Различные предприятия используют такой газ как топливу и сырьевую базу. Более всего популярна смесь сжиженных газов в строительной отрасли. Она применяется в процессе реализации газосварочных работ и обработки металлов. Такой смесью отапливают крупные складские помещения. Сжиженные углеводородные газы применяются на автопогрузчиках в пищевой промышленности, поскольку у них нет запаха, и они не вредят природе
  • транспорт. Сжиженный углеводородный газ – это топливо, которое используют различные автомобили. Оно является заменой традиционному бензину, о выгодно отличается от него. Главный плюс – это стоимость. По этой причине не прекращается разработка наиболее безопасного и эффективного газобаллонного оборудования
  • коммунальная отрасль. Естественно и эта отрасль не обходится без сжиженного углеводородного газа. Его применяют и для приготовления пищи, но чаще всего для отопления дома.

Слив сжиженных углеводородных газов

Смесь сжиженных газов поставляется к объектам потребления в железнодорожных и автомобильных цистернах, а также в транспортабельных (съемных) контейнерах и баллонах.
Слив газов из перевозочных цистерн в резервуары осуществляется в светлое время суток с обязательным соблюдением требований нормативных документов. Среди наиболее важных положений отметим:

  • цистерны должны быть прочно закреплены на рельсовом пути, а локомотив должен быть удален с территории ГНС
  • число железнодорожных цистерн на территории ГНС не должно превышать количество постов слива
  • все операции реализуются только по решению руководителя организации
  • чаще всего слив сжиженного газа осуществляют трое сотрудников
  • запрещаются любые работы во время грозы
  • каждая цистерна и резинотканевой рукав должны быть заземлены
  • нельзя подтягивать накидные гайки рукавов, отсоединять рукава, которые находятся под давлением, пользоваться ударным инструментом в процессе навинчивания и отвинчивания гаек
  • все задвижки и вентили на газопроводах нужно открывать медленно, чтобы избежать гидравлического удара.

Слив сжиженного газа проводится при помощи:

  • создания перепада давления между цистерной и резервуаром во время работы компрессора
  • создания перепада давления между цистерной и резервуаром при помощи подогрева паров внутри испарителя
  • перекачивания газов насосом
  • самотека, если резервуар находится ниже цистерны.

Правила безопасности сжиженных углеводородных газов

19 июня 2003 году Минюст зарегистрировал постановление госгортехнадзора России «Об утверждении Правил безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы».
Данный документ предназначен для объектов, которые используют сжиженные углеводородные газы. Он регламентирует конкретные нормативы по обеспечению промышленной безопасности специальных баз хранения и продажи сжиженных углеводородных газов, а также газонаполнительных станций и пунктов. Кроме этого, под действие документа подпадают и автомобильные газозаправочные станции, которые заправляют автотранспортные средства углеводородными сжиженными газами, и ряд других объектов.
В этом документе приняты во внимание все положения существующего законодательства Российской Федерации в сфере промышленной безопасности, а также все требования составленных нормативно-правовых актов.

Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения

Это природный газ, искусственно сжиженный  путем охлаждения до −160 °C

ИА Neftegaz.RU. Сжиженный природный газ (СПГ) — природный газ, искусственно сжиженный путем охлаждения до -160°C, для облегчения хранения и транспортировки.

СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды.

На 75-99% состоит из метана. Температура кипения − 158…−163°C.

В жидком состоянии не горюч, не токсичен, не агрессивен.

 

Для использования подвергается испарению до исходного состояния.

При сгорании паров образуется диоксид углерода и водяной пар.

 

В промышленности газ сжижают как для использования в качестве конечного продукта, так и с целью использования в сочетании с процессами низкотемпературного фракционирования ПНГ и природных газов, позволяющие выделять из этих газов газовый бензин, бутаны, пропан и этан, гелий.

СПГ получают из природного газа путем сжатия с последующим охлаждением.

При сжижении природный газ уменьшается в объеме примерно в 600 раз.

1 тонна СПГ — это примерно 1,38 тыс м3 природного газа после регазификации.

Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень.

Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия.

Процесс сжижения таким образом требует значительного расхода энергии — до 25 % от ее количества, содержащегося в сжиженном газе.

Ныне применяются 2 техпроцесса:

  • конденсация при постоянном давлении (компримирование), что довольно неэффективно из-за энергоемкости,
  • теплообменные процессы: рефрижераторный — с использованием охладителя и турбодетандерный/дросселирование с получением необходимой температуры при резком расширении газа.

В процессах сжижения газа важна эффективность теплообменного оборудования и теплоизоляционных материалов.

При теплообмене в криогенной области увеличение разности температурного перепада между потоками всего на 0,5ºС может привести к дополнительному расходу мощности в интервале 2 — 5 кВт на сжатие каждых 100 тыс м3 газа.

Недостаток технологии дросселирования — низкий коэффициент ожижения — до 4%, что предполагает многократную перегонку.

Применение компрессорно-детандерной схемы позволяет повысить эффективность охлаждения газа до 14 % за счет совершения работы на лопатках турбины.

Термодинамические схемы позволяют достичь 100% эффективности сжижения природного газа:

  • каскадный цикл с последовательным использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана путем последовательного снижения их температуры кипения,
  • цикл с двойным хладагентом — смесью этана и метана,
  • расширительные циклы сжижения.

Известно 7 различных технологий и методы сжижения природного газа:

  • для производства больших объемов СПГ лидируют техпроцессы AP-SMR™, AP-C3MR™ и AP-X™ с долей рынка 82% компании Air Products,
  • технология Optimized Cascade, разработанная ConocoPhillips,
  • использование компактных GTL-установок, предназначенных для внутреннего использования на промышленных предприятиях,
  • локальные установки производства СПГ могут найти широкое применение для производства газомоторного топлива (ГМТ),
  • использование морских судов с установкой сжижения природного газа (FLNG), которые открывают доступ к газовым месторождениям, недоступным для объектов газопроводной инфраструктуры,
  • использование морских плавающих платформ СПГ, к примеру, которая строится компанией Shell в 25 км от западного берега Австралии.

Процесс сжижения газа:

Оборудование СПГ-завода:

  • установка предварительной очистки и сжижения газа,
  • технологические линии производства СПГ,
  • резервуары для хранения, в тч специальные криоцистерны, устроенные по принципу сосуда Дюара,
  • для загрузки на танкеры — газовозы,
  • для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.
Существует технология, позволяющая сэкономить на сжижении до 50% энергии, с использованием энергии, теряемой на газораспределительных станциях при дросселировании природного газа от давления магистрального трубопровода (4-6 МПа) до давления потребителя (0,3-1,2 МПа).

При этом используется как собственно потенциальная энергия сжатого газа, так и естественное охлаждение газа при снижении давления.

При этом дополнительно экономится энергия, необходимая для подогрева газа перед подачей к потребителю.

Чистый СПГ не горит, сам по себе не воспламеняем и не взрывается.

На открытом пространстве при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро растворяется в воздухе.

При испарении природный газ может воспламениться, если произойдет контакт с источником пламени.

Для воспламенения необходимо иметь концентрацию испарений в воздухе от 5 % до 15 %.

Если концентрация до 5 %, то испарений недостаточно для начала возгорания, а если более 15 %, то в окружающей среде становится слишком мало кислорода.

Для использования СПГ подвергается регазификации — испарению без присутствия воздуха.

СПГ является важным источником энергоресурсов для многих стран, в том числе Японии ,Франции, Бельгии, Испании, Южной Кореи.

Транспортировка СПГ — это процесс, включающий в себя несколько этапов:

  • морской переход танкера — газовоза,
  • автодоставка с использованием спецавтотранспорта,
  • ж/д доставка с использованием вагонов-цистерн,
  • регазификация СПГ до газообразного состояния.

Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по газопроводам.

Основные производители СПГ по данным 2009 г:

Катар -49,4 млрд м³, Малайзия — 29,5 млрд м³; Индонезия-26,0 млрд м³; Австралия — 24,2 млрд м³; Алжир — 20,9 млрд м³; Тринидад и Тобаго -19,7 млрд м³.

Основные импортеры СПГ в 2009 г: Япония — 85,9 млрд м³; Республика Корея -34,3 млрд м³; Испания- 27,0 млрд м³; Франция- 13,1 млрд м³; США — 12,8 млрд м³; Индия-12,6 млрд м³.

Производство СПГ в России

На 2018 г в РФ действует 2 СПГ-завода.

СПГ-завод проекта Сахалин-2 запущен в 2009 г, контрольный пакет принадлежит Газпрому, у Shell доля участия 27,5%, японских Mitsui и Mitsubishi — 12,5% и 10% . 

По итогам 2015 г производство составило 10,8 млн т/год, превысив проектную мощность на 1,2 млн т/год.

Однако из-за падения цен на мировом рынке доходы от экспорта СПГ в долларовом исчислении сократились по сравнению с 2014 г на 13,3% до 4,5 млрд долл США/год.

2м крупным игроком на рынке российского СПГ становится компания Новатэк, которая в январе 2018 г ввела в эксплуатацию СПГ — завод на проекте Ямал-СПГ.

Новатэк-Юрхаровнефтегаз (дочернее предприятие Новатэка ) выиграл аукцион на право пользования Няхартинским участком недр в ЯНАО.

Няхартинский участок нужен компании для развития проекта Арктик СПГ. Это 2й проект Новатэка, ориентированный на экспорт СПГ.

До 2020 г в США будут введены в эксплуатацию 5 терминалов по экспорту СПГ общей мощностью 57,8 млн т/год. 

На европейском газовом рынке начнется противостояние американского СПГ и российского сетевого газа.

Сжиженные углеводородные газы — это… Что такое Сжиженные углеводородные газы?

Бытовые 45-кг баллоны СУГ в Новой Зеландии

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) (англ. Liquefied petroleum gas (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, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.

Производится в основном из попутного нефтяного газа. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.

Моторное топливо

Баллон СУГ на газифицированной «Газели»

В качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания обычно используется смесь пропан-бутан. В некоторых странах СУГ использовались с 1940 года как альтернативное топливо для двигателей с искровым зажиганием. Недавние исследования СУГ-дизтопливных смесей выявили, что выбросы дыма и потребление топлива снижаются, но растет количество углеводородных выбросов. Измерялись выбросы СО, причем в одном случае они значительно увеличивались,[1] в другом росли незначительное при низкой нагрузке двигателя, но значительное снижались при полной мощности.[2] Преимуществом СУГ является нетоксичность, отсутствие коррозии, высокое октановое число (102—108 в зависимости от местных условий). СУГ горят намного чище, чем бензин или дизтопливо.

Пропан является третьим наиболее широко используемых моторных топливом в мире. В 2008 более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 млн тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.

Современные тепловозные дизели обычно улучшают характеристики при использовании сжиженного газа в качестве дополнительного топлива.

Примечания

  1. Zhang, Chunhua; Bian, Yaozhang; Si, Lizeng; Liao, Junzhi; Odbileg, N (2005). «A study on an electronically controlled liquefied petroleum gas-diesel dual-fuel automobile». Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 219 (2): 207. doi:10.1243/095440705X6470.
  2. Qi, D; Bian, Y; Ma, Z; Zhang, C; Liu, S (2007). «Combustion and exhaust emission characteristics of a compression ignition engine using liquefied petroleum gas-fuel-oil blended fuel». Energy Conversion and Management 48 (2): 500.

Ссылки

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о