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. 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.

Свойства СУГ

Чтобы понять, зачем смешивают пропан с бутаном, необходимо знать особенности каждого компонента, в том числе их взаимодействие с внешней средой. С точки зрения молекулярного строения они относятся к углеводородным соединениям, которые можно хранить в жидком состоянии, что значительно упрощает транспортировку и эксплуатацию.

Одним из условий образования жидкого газа является высокое давление, поэтому его хранят в специальных резервуарах под давлением 16 бар. Второе условие для перехода углеводородных газов из одного состояния в другое – внешняя температура воздуха. Пропан закипает при -43°С, тогда как преобразование из жидкого в газообразное состояние у бутана происходит при -0,5°С, что является основным отличием данных углеводородов.

Таблица с некоторыми другими свойствами данных газов

Дополнительную информацию о свойствах сжиженного углеводородного газа можно прочитать в статье: пропан-бутан для газгольдера – свойства и особенности применения .

Зачем смешивают пропан и бутан в автономной системе газоснабжения

Учитывая физико-химические характеристики насыщенных углеводородов, их применение во многом зависит от климатических условий. 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.

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%.

Процентное соотношение газов в разное время года

Кстати, больше статей нашего блога о газификации — в этом разделе.

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.

Ценовая политика при заправке СУГ

Стоимость пропана-бутана зависит от содержания в нем первого (более дорогого) компонента. Поэтому неудивительно, что «зимняя» смесь для заправки автономной системы газоснабжения будет дороже «летней». Однако, если какая-либо компания предлагает заправку по цене, значительно уступающей среднерыночной, тогда ее представителю необходимо задать следующие вопросы:

• Почему стоимость СУГ такая низкая?
• Какое соотношение пропана-бутана?
• Как этот состав будет работать зимой?
• Есть ли в наличии соответствующая техническая документация?
• Можно ли обратиться в компанию при возникновении проблем?

Будьте осторожны! Дешевая смесь может затем обойтись гораздо дороже.

Некоторые компании хитрят, предоставляя «зимнюю» смесь, которая не соответствует ГОСТу. Поэтому невысокая стоимость СУГ должна, как минимум, насторожить покупателя.

Чтобы избежать проблем с газификацией своего дома, обращайтесь в компанию «Промтехгаз», которая уже доказала свой профессионализм и надежность. О чем свидетельствуют хорошие позиции на рынке, и отсутствие отрицательных отзывов от клиентов.

Пропан и бутан являются химическими углеводородными соединениями, относящимися к классу алканов. В обычных условиях это горючие газы со схожими свойствами. Однако, несмотря на то, что в гомологическом ряду алканов эти газы – соседи, различия между ними все же существуют. Рассмотрим, чем отличается пропан от бутана и что у них общего.

Алканы

Другие названия этого класса углеводородных соединений – парафины, а также насыщенные алифатические углеводороды. Это ациклические соединения углерода и водорода, в которых атомы образуют прямые или разветвленные цепи; общая формула алканов – C n H 2 n+2 . В этой формуле С – атомы углерода, Н – атомы водорода, а нижние индексы обозначают их количество в молекуле. Первым в ряду алканов стоит метан, имеющий формулу СН 4 . Пропан и бутан с формулами (соответственно) С 3 Н 8 и С 4 Н 10 занимают третью и четвертую позиции.

Отличие пропана от бутана не только в количестве находящихся в молекуле атомов углерода и водорода, разными являются и свойства соединений. Первое, что бросается в глаза при изучении их физических свойств, – разные условия перехода из одного агрегатного состояния в другое (то есть из твердого в жидкое и далее в газообразное) при обычном атмосферном давлении. Например, пропан переходит из твердого состояния в жидкое (то есть «плавится») при температуре –187,6 градусов по Цельсию, а из жидкого в газообразное («кипит») – при температуре –42,09 градуса. Для бутана эти цифры другие: он плавится при температуре –138,4 градуса, кипит при температуре –0,5 градуса. Оба газа плохо растворяются в воде.

Сравнение

Поскольку и пропан, и бутан – горючие газы, общей областью их применения является использование в качестве топлива. Только, исходя из разных физических свойств, специализация у них несколько различается.

Пропан имеет более разноплановую специализацию, чем бутан. В качестве топлива он используется не только для заправки автомобилей и зажигалок, но и для резки металла, в дорожных работах (для прогрева битума и асфальта), в качестве топлива портативных электрогенераторов и так далее. Применять чистый бутан в столь широком диапазоне затруднительно в первую очередь из-за того, что у него слишком высокая температура сжижения. Это создает сложности при его эксплуатации в холодный период.

И пропан, и бутан (второй чаще) используются в качестве пропеллентов. Так называют вещества, с помощью которых в аэрозольных баллонах создается избыточное давление, позволяющее вытеснять из емкости летучее вещество и распылять его в воздухе. Применение этих газов в данном качестве возможно, поскольку в чистом виде они не имеют запаха, а в их рабочие горючие смеси добавляют специальные ароматические вещества, чтобы наличие пропана и бутана в воздухе определялось без использования специальных анализаторов. Из других их «профессий» можно упомянуть пищевую: пропан – пищевая добавка Е944, бутан – Е943. Кроме этого, они используются в качестве хладагентов в холодильных установках, так как экологичнее ныне популярных фреонов и не разрушают озонового слоя.

Таблица

Ответ на вопрос, в чем разница между пропаном и бутаном, очевиден. Эти соединения углерода и водорода, стоящие в гомологическом ряду по соседству, отличаются друг от друга немного. Разность их свойств зависит в первую очередь от разного количества атомов составляющих их простых веществ, которые содержат молекулы соединений.

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 (C 3 H 8), 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 (C 4 H 10) — 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 (C 2 H 5 SH);
• 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 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, %

Пропан-бутан - смесь двух нефтяных углеводородных газов, пропана C 3 H 8 и бутана C 4 H 10 . Пропан-бутановая смесь в газообразном состоянии является бесцветной, не ядовитой, тяжелее воздуха, обладает резким запахом от одорантов - сильнопахнущих веществ, добавляемых в газ для обнаружения возможной утечки. При понижении температуры и повышении давления смесь переходит в жидкое состояние.

Пропан технический состоит из пропана C 3 H 8 с примесью пропилена C 3 H 6 и представляет собой бесцветный газ с резким запахом от одорантов.

Бутан C 4 H 10 обладает большей теплотворной способностью, чем пропан, однако имеет более высокую температуру начала газообразования (-0,5 °С у бутана и -42°С у пропана). В связи с этим при температуре ниже -0,5°С отбор газообразного бутана не представляется возможным. Смесь с содержанием бутана от 5 до 30% (с преобладанием пропана) имеет повышенную теплотворную способность и может использоваться в условиях холодного климата с температурой окружающей среды примерно до -25°С.

Пропан-бутановые смеси получают в качестве попутных при добыче природного газа, переработке нефти и нефтепродуктов.

Баллоны стальные сварные с пропаном (пропан-бутаном) согласно ГОСТ 15860-84, ГОСТ 949-73 окрашивают в красный цвет, с надписью «Пропан» («Пропан-бутан») белого цвета. Давление газа в баллоне до 1,6 МПа. При испарении 1кг жидкого пропана образуется около 530 л газа, при испарении 1 кг жидкого бутана - около 460 л газа.

Опасные факторы и меры безопасности при работе с пропан-бутаном (согласно ГОСТ 20448-90):

• сжиженные углеводородные газы взрыво- и пожароопасны; они образуют с воздухом взрывоопасные смеси при содержании паров пропана в диапазоне 2,1-9,5%, нормального бутана 1,5-8,5% (по объему) при давлении 1 атм и температуре от 15 до 20°С;
• температура самовоспламенения газов в воздухе при давлении 760 мм рт. ст.
  • пропана - 466°С;
  • нормального бутана - 405°С;
  • изобутана - 462°С;
• при попадании на тело человека сжиженные газы вызывают обморожение;
• сжиженные углеводородные газы оказывают на организм наркотическое воздействие;
• при небольших концентрациях газов в воздухе для защиты от кислородного голодания применяют фильтрующие противогазы, при высоких концентрациях - изолирующие шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха;
• производственные помещения должны оборудоваться приточно-вытяжной вентиляцией;
• при загорании используют такие средства пожаротушения как пенные и углекислотные огнетушители, сухой песок, тонкораспыленные струи воды, водяной пар и др.

Применение пропан-бутана при сварке и резке

Пропан-бутановые смеси широко используются в качестве горючего газа при кислородной резке . Они также распространены в качестве заменителей ацетилена при газовой сварке .

Эффективная тепловая мощность пламени при сгорании пропан-бутана в кислороде даже выше, чем для ацетилена. Однако из-за значительно меньшей скорости распространения пламени для этих смесей длина конуса пламени резко увеличена и концентрация пламени ниже. Меньше и температура пламени при сгорании пропан-бутановых смесей по сравнению с ацетиленом.

Таблица. Сравнительные характеристики горючих газов - пропана, ацетилена и метилацетилен-алленовой фракции (МАФ)