Температура кипения пропана в зависимости от давления

Сжиженные углеводородные газы

Температура кипения пропана в зависимости от давления

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 (C3H8), 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 (C4H10) — 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 (C2H5SH);
  • 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 давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры

Зависимость давления насыщенных паров пропан-бутановой смеси от температуры

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, °C −25 −20 −15 −10 −5 0 5 10 15 20 25 P/B, % 100/0 90/10 80/20 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90 0/100
0,5590,5530,5480,5420,5350,5280,5210,5140,5070,4990,490
0,5650,5590,5540,5480,5420,5350,5280,5210,5140,5060,498
0,5710,5650,5610,5550,5480,5410,5350,5280,5210,5140,505
0,5770,5720,5670,5610,5550,5480,5420,5350,5290,5210,513
0,5830,5770,5720,5670,5610,5550,5490,5420,5360,5290,521
0,5890,5840,5790,5740,5680,5640,5560,5490,5430,5360,529
0,5950,5900,5860,5790,5750,5680,5620,5550,5500,5430,536
0,6010,5960,5920,5860,5810,5750,5690,5620,5570,5510,544
0,6070,6030,5980,5920,5880,5820,5760,5690,5650,5580,552
0,6130,6090,6050,5990,5940,5880,5830,5760,5720,5660,559
0,6190,6150,6110,6050,6010,5950,5900,5830,5790,5730,567

T — температура газовой смеси (среднесуточная температура воздуха); P/B — соотношение пропана и бутана в смеси, %

Источник: https://gazovoz.com/poleznaja-informacija/sug

Характеристика и свойства газовой смеси пропан-бутан

Температура кипения пропана в зависимости от давления

Монтаж системы СНГ на автомобиль требует опыта и ответственности.

Выполнение операций без надлежащей осторожности из-за некомпетентности, небрежности или несоблюдения действующих нормативов, может привести к чрезвычайно ОПАСНЫМ ситуациям.

Следовательно важно, чтобы монтажник был знаком со свойствами СНГ, хорошо знал все комплектующие системы и следовательно мог правильно выполнить их монтаж и техническое обслужиавние.

Сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Так называют коммерческую смесь пропан-бутана, получаемую после переработки сырой нефти, из побочных нефтепродуктов или из природного газа. Характеристики, приведенные в таблице 1.1, показывают физико-химические свойства пропана и бутана.

ГазПропанБутан
Химическая формулаC3 H8C4 H10
Молекулярный вес4458
Удельный вес0,510 кг/л0,580 кг/л
Точка кипения-43 °C-0,5 °C
Миним. теплотворная спосбность11070 Ккал/кг10920 Ккал/кг
Температура зажигания °C510 °C на воздухе490 °C на воздухе
Пределы зажигания в % от объема2,1 – 9,51,5 – 8,5
Скорость зажигания в см/сек32 на воздухе32 на воздухе
таб 1.1– Физико-химические свойства

Основные характеристики

Одной из основных характеристик, отличающих СНГ, и следовательно определяющих его применение, является насыщение пара, соответствующее давлению газообразной фазы, находящейся в равновесии с жидкой фазой в закрытом баллоне. то есть как насыщение испарений бутана при 0 градусах будет равно 0.

005 бар, а при 15 градусах – 0.8 бар, в то время как насыщение испарений пропана будет соответственно 4 бара и примерно 6,5 бар. Это определяет значительные перепады давления смеси при изменении процентного соотношения бутана и пропана.

Давление повышается также при повышении температуры и следовательно приводит к сильным изменениям объема СНГ в жидком состоянии.

Следовательно если баллон полностью заправлен СНГ в сжиженном состоянии, и температура продолжает подниматься, происходит резкое повышение давления, которое может привести к аварийному сбросу давления через мультиклапан .

Категорически запрещается полностью заправлять баллон сжиженным СНГ. Еще одной важной характеристикой, отличающей эти два газа (бутан и пропан), является точка их кипения, то есть температура, при которой газ переходит из жидкого состояния в газообразное.

В то время как пропан при температуре –43°C больше не переходит в газообразное состояние и остается в жидком, для бутана это происходит при температуре 0°C .

По этой причине в условиях особо холодного климата необходимо использовать смеси, содержащие повышенный процент пропана, который способствует переходу СНГ в газообразное состояние.

Использование СНГ в качестве топлива для автомобилей

СНГ дает высококачественную энергию и используется в жилищной сфере, в промышленности, в ремесленной и сельскохозяйственной отраслях, а также в автомобильной промышленности. Так как СНГ является эффективной заменой бензина и дизельного топлива, любопытно провести сравнение этих продуктов и проанализировать их характеристики (табл. 1.2).

ХАРАКТЕРИСТИКАПРОПАНБУТАНБЕНЗИНДИЗЕЛЬ
Плотность 15°C (кг/л)0,5080,5840,73 – 0,780,81-0,85
Напряжение пара при 37,8°C (бар)12,12,60,5 – 0,90,003
Точка кипения (°C)– 43– 0,530 – 225150-560
Октановое число по исследовательскому методу R.O.N.11110396 – 98
Октановое число по моторному методу M.O.N.978985 – 87
Миним. теплотворная способность (МДж/кг)46,145,4644,0342,4
Миним. теплотворная способность (МДж/л)23,426,532,335,6
Стехиометрическая смесь (кг/кг)15,815,614,7
Теплотворная способность стехиом. смеси (КДж/м3)341434463482
Табл. 1.2 – Характеристики основных типов топлива.

Из анализа данных, приведенных в таблице, видно, что диапазон кипения бензина и дизеля выше температуры окружающей среды, в то время как СНГ кипит при более низкой температуре. Это значит, что бензин и дизель остаются в жидком состоянии в бензобаке при атмосферном давлении, в то время как СНГ должен подвергнуться воздействию определенного давления.

Это давление, как следует из таблицы 1.2, является довольно низким (несколько бар). Даже если теоретически для бензина точка кипения выше температуры окружающей среды, он также подвержен испарению, поэтому в современных автомобилях он содержится в герметичных бензобаках. Из анализа значений октанового числа по исследовательскому методу (R.O.N.

) и значений октанового числа по моторному методу (M.O.N.) видно, что антидетонационная способность СНГ значительно выше по сравнению с бензином Супер-98. Теплотворная способность СНГ по сравнению с дизелем и бензином является более высокой.

В случае дизеля и бензина, их расход автомобилем, по отношению к кг/массы, более низкий по сравнению с СНГ; если сравнить расход по отношению к объему, результат получается противоположным по причине иного удельного веса.

Источник: http://gas-auto-servis.ru/harakteristika-i-svoystva-gazovoy-smesi-propan-butan/

Физико-химические свойства пропан-бутановой смеси. Пропан. Бутан. Пропан-бутан vs бензин

Температура кипения пропана в зависимости от давления

Углеводороды, входящие в состав попутного нефтяного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, но при увеличении внешнего давления меняют свое агрегатное состояние и превращаются в жидкость.

Это свойство позволяет добиться высокой энергетической плотности и хранить сжиженный углеводородный газ (СУГ) в сравнительно простых по конструкции резервуарах.

В отличие от попутного нефтяного газа, углеводороды, входящие в состав природного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии и не меняют своего агрегатного состояния даже при значительном изменении давления.

Поэтому хранение сжатого (компримированного) природного газа (КПГ) сопряжено со значительными сложностями — так, резервуар должен выдерживать значительное давление до 200 атмосфер.

Интенсивно продвигаются технологии получения и использования сжиженного природного газа (СПГ), который можно хранить в специальных изотермических сосудах при температуре ниже -160°С и давлении около 40 бар.

Во многом преимущества высокой энергетической плотности СПГ теряются из-за сложности криогенного оборудования, значительно более дорогого и требующего постоянного контроля высококвалифицированного персонала.

Производство СУГ
Основными компонентами сжиженного углеводородного газа являются пропан С3Н8 и бутан С4Н10. Главным образом промышленное производство сжиженного газа осуществляется из следующих источников:

  • попутные нефтяные газы; 
  • конденсатные фракции природного газа; 
  • газы процессов стабилизации нефти и конденсата; 
  • нефтезаводские газы, получаемые с установок переработки нефти.

Таблица 1. Физико-химические показатели сжиженного углеводородного газа (ПА  и ПБА)  по ГОСТ 27578-87

ПоказательМарка ГСН
ПАПБА
Массовая доля компонентов, %:
метан и этанНе нормируется
пропан90±1050±10
углеводороды С4 и вышеНе нормируется
непредельные углеводороды, (не более)66
Объем жидкого остатка при +40°С, %Отсутствует
Давление насыщенных паров, МПа:
при +45°С, не более1,6
при -20°С, не менее0,07
при -35°С, не менее0,07
Массовая доля серы и сернистых соединений, %, не более0,010,01
В том числе сероводорода, %, не более0,0030,003
свободной воды и щелочиОтсутствует

Компонентный состав сжиженного газа регламентируется техническими нормами ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия» и ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия».

Первый стандарт описывает состав сжиженного газа, используемом в автомобильном транспорте. На сайте компании Техносоюз покрасочные камеры представлены в широком ассортименте, а так же различное оборудование для автосервиса.

Зимой предписывается применять сжиженный газ марки ПА (пропан автомобильный), содержащий 85±10% пропана, летом— ПБА (пропан-бутан автомобильный), содержащий 50±10% пропана, бутан и не более 6% непредельных углеводородов.

ГОСТ 20448-90 имеет более широкие допуски на содержание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздейст­вия на газовую аппаратуру (например, серу и ее соединения, непредельные углеводороды и т.д.). По этим техническим условиям газовое топливо поступает двух марок: смесь пропан-бутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропан-бутановая летняя (СПБТЛ).

Марка газа ПБА допускается к применению во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха не ниже -20°С.

Марка ПА используется в зимний период в тех климатических районах, где температура воздуха опускается ниже -20°С (рекомендуемый интервал — -25…-20°С).

В весенний период времени для полной выработки запасов сжиженного газа марки ПА допускается его применение при температуре до 10°С.

Давление в баллоне
В закрытом резервуаре СУГ образует двухфазную систему.

Давление в баллоне зависит от давления насыщенных паров (давления паров в замкнутом объеме в присутствии жидкой фазы) и характеризует испаряемость сжиженного газа, которая, в свою очередь, зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней. Испаряемость пропана выше, чем бутана, поэтому и давление при отрицательных температурах у него выше.

Опыт многолетней практической эксплуатации показывает:

  • при низких температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с повышенным содержанием пропана, так как при этом обеспечивается надежное испарение газа, а следовательно, и стабильная подача продукта;
  • при высоких положительных температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с пониженным содержанием пропана, иначе в резервуаре и трубопроводах будет создаваться значительное избыточное давление, что может отрицательно повлиять на герметичность газовой системы.

Кроме пропана и бутана, в состав СУГ входит незначительное количество метана, этана и других углеводородов, которые могут изменять свойства смеси. Так, этан обладает повышенным, по сравнению с пропаном, давлением насыщенных паров, что может оказать отрицательное влияние при положительных температурах.

Изменение объема жидкой фазы при нагревании
Пропан-бутановая смесь обладает большим коэффициентом объемного расширения жидкой фазы, который для пропана составляет 0,003, а для бутана — 0,002 на 1°С повышения температуры газа. Для сравнения: коэффициент объемного расширения пропана в 15 раз, а бутана — в 10 раз, больше, чем у воды.

Техническими нормативами и регламентами устанавливается, что cтепень заполнения резервуаров и баллонов зависит от марки газа и разности его температур во время заполнения и при последующем хранении.

Для резервуаров, разность температур которых не превышает 40° С, степень заполнения принимается равной 85%, при большей разности температур степень заполнения должна снижаться. Баллоны заполняются по массе в соответствии с указаниями «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Максимальная допустимая температура нагрева баллона не должна превышать 45°С, при этом упругость паров бутана достигает 0,385 МПа, а пропана — 1,4–1,5 МПа. Баллоны должны предохраняться от нагрева солнечными лучами или другими источниками тепла.

Изменение объема газа при испарении
При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250 л газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка СУГ может быть очень опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз.

Плотность газовой фазы в 1,5–2,0?раза больше плотности воздуха. Этим объясняется тот факт, что при утечках газ с трудом рассеивается в воздухе, особенно в закрытом помещении.

Пары его могут накапливаться в естественных и искусственных углублениях, образуя взрывоопасную смесь.

Таблица 2. Физико-химические свойства составляющих сжиженного газа пропана, бутана и бензина.

ПоказательПропанБутан (нормальный)Бензин
Молекулярная масса44,1058,12114,20
Плотность жидкой фазы при нормальных условиях, кг/м3510580720
Плотность газовой фазы, кг/м3:
при нормальных условиях2,0192,703
при температуре 15°С1,9002,550
Удельная теплота испарения, кДж/кг484,5395,0397,5
Теплота сгорания низшая:
в жидком состоянии, МДж/л65,626,462,7
в газообразном состоянии, МДж/кг45,945,448,7
в газообразном состоянии, МДж/м385,6111,6213,2
Октановое число1209372-98
Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при нормальных условиях, %2,1–9,51,5–8,51,0–6,0
Температура самовоспламенения, °С466405255–370
Теоретически необходимое для сгорания 1 м3 газа количество воздуха, м323,8030,9414,70
Коэффициент объемного расширения жидкой фракции, % на 1°С0,0030,002
Температура кипения при давлении 1 бар, °С-42,1-0,5+98…104 (50%-я точка)

Источник: https://dpva.ru/Guide/GuideMedias/NaturalGas/PropanButan/

ПроГипертонию
Добавить комментарий