Сжиженные углеводородные газы, или СУГ,— это углеводороды или их комбинации, которые при атмосферном давлении и комнатной температуре находятся в газообразном состоянии. Однако при незначительном повышении давления они переходят в жидкое состояние без изменения температуры. Источником СУГ служат попутные нефтяные газы и газоконденсатные месторождения, из которых на перерабатывающих заводах извлекаются этан, пропан и газовый бензин. Из них наибольшую ценность для газовой отрасли представляют пропан и бутан, так как их можно хранить и транспортировать в жидком виде, а затем использовать как газ. Таким образом, жидкая фаза удобна для транспортировки и хранения, а газовая — для сжигания.
Использование сжиженного углеводородного газа
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) стал распространенным источником энергии во многих странах, в том числе и в России, для различных нужд промышленности, быта и нефтехимических предприятий. В частности, для российских систем газоснабжения наиболее подходящим является технический пропан (C3H8). Это обусловлено тем, что он обладает высокой упругостью паров даже при температурах до −35°С, что ниже температуры кипения пропана при атмосферном давлении (-42,1°С). Это означает, что паровая фаза может быть извлечена из баллонов или емкостей, заполненных пропаном, даже при отрицательных температурах, что позволяет хранить баллоны с газом на улице в зимнее время.
Бутан
Бутан (C4H10) является экономичным газом, однако давление его паров не так высоко, как у пропана, поэтому он пригоден для использования только в теплых помещениях. Температура кипения бутана при обычном атмосферном давлении составляет −0,5°C. Поэтому для обеспечения испарения бутановой составляющей СУГ необходимо поддерживать температуру газового баллона в системе автономного газоснабжения выше нуля. Для этого используется геотермальное тепло, при этом газовый баллон частного дома располагается под землей.
Смесь пропана и бутана
В коммунально-бытовых условиях используется смесь пропана и технического бутана (СПБТ), которую в обиходе называют пропан-бутаном. Если количество бутана в СПБТ превышает 60%, то поддержание стабильной работы баллонных устройств в условиях российского климата становится нецелесообразным. В этих условиях для принудительного перевода жидкой фазы в паровую используются испарители СУГ.
Особенности и свойства сжиженного газа
Сжиженные газы обладают уникальными свойствами, которые необходимо учитывать при разработке протоколов безопасности, а также конструкции и технических элементов оборудования, в котором они сохраняются, передаются и используются.
Специфические свойства сжиженных газов.
-
Высокая упругость паров;
-
Отсутствие запаха. Для своевременного обнаружения возможных утечек сжиженным газам придают особый запах путем добавления этилмеркаптана (c2h5sh).
Низкие температуры и горючесть
Температура воспламенения бутана составляет 430°C, а пропана — 504°C. Нижняя граница горючести пропана составляет 2,3%, а бутана — 1,9%.
Тяжелее воздуха
Пропан, бутан и их смеси тяжелее воздуха. В случае утечки или разлива сжиженный газ может скапливаться в колодцах и подвалах. Не допускается нахождение в подвальных помещениях оборудования, работающего на сжиженном газе.
Свойства сжиженного газа
-
При повышении давления или понижении температуры происходит переход в жидкую фазу;
-
Высокий выход энергии при горении;
-
Для сжигания 1 м3 пропана требуется 24 м3 воздуха, для бутана — 31 м3;
-
Объемное расширение жидкой фазы очень велико (в 16 раз больше, чем у воды);
-
Баллоны и емкости не следует заполнять более чем на 85% от их емкости, так как избыточное давление может привести к их разрыву, что приведет к быстрому испарению газа и воспламенению газовоздушной смеси.
Результаты испарения смеси пропан-бутан
При испарении 1 кг жидкой фазы пропан-бутановой смеси образуется 450 л паровой фазы. Это означает, что масса 1 м3 паровой фазы смеси составляет 2,2 кг.
Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании пропан-бутановой смеси
При сгорании 1 кг пропан-бутановой смеси выделяется около 11,5 кВт-ч тепловой энергии.
Опасность для здоровья при испарении пропан-бутановой смеси
Пары этого вещества быстро испаряются и при контакте с кожей человека могут вызвать обморожение.