Пропан, бутан

Применение

Топливо

Несмотря на более высокую цену, пропан во многом удобнее природного газа (метана), так как в отличие от метана сжижается при комнатной температуре и сравнительно невысоком давлении (12-15 атм), а метан при комнатной температуре не сжижается, и его приходится хранить сжатым под высоким давлением (200—250 атм), либо транспортировать в жидком виде при криогенных температурах. Поэтому баллоны для пропана значительно легче и дешевле метановых, и содержат гораздо больше газа (например, 50-литровый метановый баллон весит 55 кг и вмещает 9 кг газа, а пропановый такого же объема весит 19 кг и вмещает 22 кг газа, кроме того, баллон для метана в 3-4 раза дороже. Композитные баллоны в 2-3 раза легче, но еще в несколько раз дороже). Это делает пропан гораздо более удобным для хранения и транспортировки, поэтому пропан (или его смесь с бутаном) широко применяется для подключения переносного газового оборудования (переносные газовые плитки, газовые горелки для кровельных работ и т. д.), в качестве автомобильного топлива, а также для газификации небольших отдаленных населенных пунктов или отдельных зданий, для которых строительство газопровода природного газа экономически нецелесообразно.

Пропан товарный — жидкость, содержащая не менее 93 % пропана или пропилена, упругость паров которой при 45 °С не превышает 1,6 МПа. Содержание бутанов-бутилен допускается до 3 %, этана-этилена (до 4 %) ограничивается максимальным давлением паров. Коррозионная активность, содержание серы, влаги и плотность товарного пропана регламентируются техническими условиями на его доставку. Если пропан используется в качестве моторного топлива, то ограничивается допустимое содержание пропилена. Жидкостный остаток при −20 °С ограничивается 2 %, содержание сероводорода — 50 мг/м3 газа.

Пропан-бутановая смесь товарная — жидкость, содержащая этан-этилена до 4 %, пентана до 3 %, сероводорода до 50 мг м3 газа. Упругость паров при 45 °С не должна превышать упругость паров пропана (см. Пропан товарный). Температура испарения (объемная доля 95 %) должна быть равной температуре испарения бутана. Состав смеси (сжиженного газа), которая используется в качестве топлива для коммунально-бытового потребления, ограничивается упругостью пара 1,6 МПа при температуре 45 °С. При этом обеспечивается достаточная летучестью газового топлива.

Пропан применяется:

Баллон пропана на лёгком грузовике

Классический стальной газовый баллон на 50 литров

• При выполнении газопламенных работ на заводах и предприятиях:
  • в заготовительном производстве;
  • для резки металлолома;
  • для сварки неответственных металлоконструкций.

• При кровельных работах.
• При дорожных работах для разогрева битума и асфальта.
• В качестве топлива для переносных электрогенераторов.
• Для обогрева производственных помещений в строительстве.
• Для обогрева производственных помещений (на фермах, птицефабриках, в теплицах).
• Для газовых плит, водогрейных колонок в пищевой промышленности.

• В быту
  • при приготовлении пищи в домашних и походных условиях;
  • для подогрева воды;
  • для сезонного обогрева отдалённых помещений — частных домов, отелей, ферм;
  • для сварки труб, теплиц, гаражей и других хозяйственных конструкций с использованием газосварочных постов.

В последнее время широко используется в качестве автомобильного топлива, так как дешевле бензина.

Хранится и перевозится в металлических баллонах ярко-красного цвета и полимерно-композитных баллонах (не путать с коричневыми баллонами для гелия)

Химия и пищевая промышленность

В химической промышленности используется для получения пропилена, сырья для производства полипропилена.

Является исходным сырьём для производства растворителей.

Используется как пропеллент.

В пищевой промышленности пропан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E944.

Хладагент

Смесь из осушенного чистого пропана (R-290a) (коммерческое обозначение для описания изобутаново-пропановых смесей) с изобутаном (R-600a) не разрушает озоновый слой и обладает низким коэффициентом парникового потенциала (GWP). Смесь подходит для функционального замещения устаревших хладагентов (R-12, R-22) в традиционных стационарных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха (с обязательной сменой типа компрессорного масла).

Токсикомания

В 2000-е годы стало входить в моду употребление пропана в качестве наркотического средства. Главным образом дышали из баллонов для зажигалок или же из самих зажигалок .Вдыхание пропана вызывает галлюцинации, также может вызвать удушье. В России зафиксировано множество смертей, вызванных газовой токсикоманией.

Химические свойства пропилена (пропена):

Пропилен — химически активное вещество. Так как в молекуле между атомами углерода имеется двойная связь, то одна из них, менее прочная, легко разрывается, и по месту разрыва связи происходит присоединение, замещение, окисление, полимеризация молекул.

Химические свойства пропилена аналогичны свойствам других представителей ряда алкенов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. 1. каталитическое гидрирование (восстановление) пропилена:

CH₂=CH-CH₃ + H₂ → CH₃-CH₂-CH₃ (kat = Ni, Pd, Pt, to).

В результате данной химической реакции образуется пропан.

1. 2. галогенирование пропилена:

CH₂=CH-CH₃ + Br₂ → CH₂Br -CHBr-CH_3.

1. 3. гидрогалогенирование пропилена:

CH₂=CH-CH₃ + HBr → CH₃-CHBr-CH_3.

Водород кислоты HBr присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода при двойной связи. Соответственно остаток Br связывается с атомом углерода, при котором находится меньшее число атомов водорода.

1. 4. гидратация пропилена:

CH₂=CH-CH₃ + H₂O → CH₃-CHОН-CH₃ (H+, to).

Реакция происходит в присутствии минеральных кислот (серной, фосфорной). В результате данной химической реакции образуется изопропанол (изопропиловый спирт).

1. 5. горение пропилена:

2CH₂=CH-CH₃ + 9O₂ → 6CO₂ + 6H₂O.

В результате горения пропилена происходит разрыв всех связей в молекуле, а продуктами реакции являются углекислый газ и вода.

1. 6. полимеризация пропилена:

CH₂=CH-CH₃ → (-CH₂-CH(СН₃)-)n (kat, to).

В результате образуется полипропилен.

Откуда берется наледь на пропановом баллоне

Возникновение инея объясняется определенными физическими процессами, происходящие внутри сосуда при его включении к газоприемнику: отопительный котел или колонка, калорифер или газовая печка.

В этот момент будет происходить энергичное потребление голубого топлива, а значит, существенные объемы сжиженного газа станут преобразовываться в парообразную форму.

Подобное явление сопровождается чрезмерным потреблением тепловой энергии, в связи с чем металлические стенки пропанового сосуда делаются значительно холоднее температуры воздуха в помещении.

Начинается процесс конденсатообразования на стенках сосуда, с последующим превращением влаги в иней. Это абсолютно природное явление, с которым совсем ничего делать не нужно.

Вообще, пропан замерзает при температуре -40 градусов по Цельсию, а Бутан при -1 градус.

Помимо этого, абсолютно все эксперименты воспользоваться искусственной теплоизоляцией приводят к нарушению норм пожарной безопасности при эксплуатации газового оборудования, нарушают процесс теплообмена баллона с окружающей средой, что сильно сказывается на режиме газоснабжения.

Если горелка газовой плиты при обледенении недостаточно качественно работает, то после такого «утепления» она вообще перестанет работать

В этом случае нужно обратить внимание на режим работы оборудования и заправлять сосуд пропановой смесью с параметрами, соответствующим летнему и зимнему режимам работы

Штрафы за неправильную перевозку

Сотрудники ГИБДД не имеют права привлекать к ответственности водителей, которые перевозят газ в баллонах в том объеме, что считается безопасным.

Несмотря на это, штраф за перевозку газовых баллонов на легковом автомобиле может быть назначен, если водитель перевозит баллоны в своем автомобиле без тщательного соблюдения установленных правил безопасности.

Если баллоны должны образом не закреплены, если каждый из них не оснащен специальными предохранительными колпаками, если нет специальных надписей, водителю будет назначен административный штраф.

За нарушение правил может быть назначен штраф суммой до 2500 рублей. При обнаружении более серьезных случаев, у автолюбителя могут забрать водительское удостоверение на период от 4 до 6 месяцев.

Получить штрафы могут также водители, что установили на свое авто газовое оборудование – ГБО, но после этого не прошли обязательный для этого случая технический осмотр установленного оборудования. Его нужно проводить раз за два года.

Ацетиленовые баллоны

Питание постов газовой сварки и резки ацетиленом от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому в настоящее время большое распространение получило питание постов непосредственно от ацетиленовых баллонов. Они имеют те же размеры, что и кислородный. Ацетиленовый баллон заполняют пористой массой из активированного древесного угля (290- 320 г на 1 дм3 вместимости баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм3 вместимости баллона), в котором хорошо растворяется . Ацетилен, растворяясь в ацетоне и находясь в порах пористой массы, становится взрывобезопасным и его можно хранить в баллоне под давлением 2,5-3 МПа. Пористая масса должна иметь максимальную пористость, вести себя инертно по отношению к металлу баллона, ацетилену и ацетону, не давать в процессе эксплуатации. В настоящее время в качестве пористой массы применяют активированный древесный дробленый уголь (ГОСТ 6217-74) с размером зерен от 1 до 3,5 мм.Ацетон (химическая формула СН₃СОСН₃) является одним из лучших растворителей ацетилена, он пропитывает пористую массу и при наполнении баллонов ацетиленом растворяет его. Ацетилен, доставляемый потребителям в баллонах, называется растворенным ацетиленом.

Рисунок 2 — Ацетиленовый баллон

Максимальное давление ацетилена в баллоне составляет 3 МПа. Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры:

Давление наполненных баллонов не должно превышать при 20°С 1,9 МПа.

При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа поступает через редуктор и шланг в горелку или резак. Ацетон остается в порах пористой массы и растворяет новые порции ацетилена при последующих наполнениях баллона газом. Для уменьшения потерь ацетона во время работы необходимо ацетиленовые баллоны держать в вертикальном положении. При нормальном атмосферном давлении и 20°С в 1 кг (л) ацетона растворяется 28 кг (л) ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается примерно прямо пропорционально с увеличением давления и уменьшается с понижением температуры.

Для полного использования емкости баллона порожние ацетиленовые баллоны рекомендуется хранить в горизонтальном положении, так как это способствует равномерному распределению ацетона по всему объему, и с плотно закрытыми вентилями. При отборе ацетилена из баллона он уносит часть ацетона в виде паров. Это уменьшает количество ацетилена в баллоне при следующих наполнениях. Для уменьшения потерь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700 дм3/ч.

Для определения количества ацетилена баллон взвешивают до и после наполнения газом и по разнице определяют количество находящегося в баллоне ацетилена в кг.

Масса пустого ацетиленового баллона складывается из массы самого баллона, пористой массы и ацетона. При отборе ацетилена из баллона вместе с газом расходуется 30- 40 г ацетона на 1 м3 ацетилена. При отборе ацетилена из баллона необходимо следить за тем, чтобы в баллоне остаточное давление было не менее 0,05-0,1 МПа.

Использование ацетиленовых баллонов вместо ацетиленовых генераторов дает ряд преимуществ: компактность и простота обслуживания сварочной установки, безопасность и улучшение условий работы, повышение производительности труда газосварщиков. Кроме того, растворенный ацетилен содержит меньшее количество посторонних примесей, чем ацетилен, получаемый из ацетиленовых генераторов.

Причинами взрыва ацетиленовых баллонов могут быть резкие толчки и удары, сильный нагрев (свыше 40°С).

Ситуация на рынке

По мнению экспертов рынок автогазозаправочных станций в России продолжает бурно развиваться. В частности, развитию сети АГЗС в нашей стране способствует ряд факторов, в числе которых:

• Рост ВВП страны и её экономики способствует строительству новых автомобильных дорог, что влечет за собой появление соответствующего придорожного сервиса: кафе, гостиниц, СТО и конечно же автозаправочных станций.
• В России продолжается рост парка легковых и грузовых автомобилей, в среднем на 5-7% в год. Логично, что рост числа автомобилей способствует и росту количества заправочных станций.
• Насыщение автозаправочными станциями в нашей стране сильно отстает от ведущих стран мира. Так, в России работает около 3500 АГЗС, тогда как в США количество автогазозаправочных станций превышает 45 000 штук.
• В США число автомобилей, приходящихся на одну АГЗС составляет более 7000, тогда как в России данный показатель едва ли превышает 3000 авто.

Развитие рынка АГСЗ делает его привлекательным для разного рода инвестиций. Появление новых станций сегодня происходит преимущественно за счет покупки земельных участков и строительства на них АГЗС. Продажа действующих станций происходит крайне редко, что говорит об устойчивости бизнеса.

Крупнейшими игроками рынка на сегодня являются: ОАО «СГ-транс», ООО «Кубаньгазификация», ОАО «Газэнергосеть», ООО «Ока-Пропан-НН», ООО «Акойл», ООО «21 Век», ОАО «Сибирская газовая компания», ЗАО «МНК-Газозаправка». Да их долю приходится около 50%  всего рынка розничной торговли сжиженным углеводородным газом. Оставшуюся часть рынка занимают малые предприятия и частные заправки.

На сегодняшний день существует три основных метода заправки сжиженным газом:  насосный, насосно-компрессорный и насосно-испарительный. Первый вариант, насосный — самый простой и самый «дешевый» способ заправки. При насосном способе сжиженный газ с помощью насоса закачивается из термоизолированной емкости под повышенным давлением и поступает в баллон. Самый же дорогой, но при этом и самый эффективный способ — насосно-испарительный метод. Здесь, помимо обычных насосов в систему подачи газа включены электрические нагревательно-испарительные блоки, позволяющие закачивать газ под повышенным давлением даже при температурах ниже — 20 гр.

Физико-технические свойства пропана и бутана

Жидкие газы пропан и бутан являются органическими соединениями и относятся к группе насыщенных углеводородов (также называемых парафинами или алканами).

Химические формулы:

• C3H8 (пропан);
• C4H10 (бутан).

Скорость горения

Скорость сгорания или воспламенения – это скорость, которой может достичь сжиженный газ при смешивании с воздухом или кислородом. Скорость выхода жидкого газа в воздух всегда превышает скорость его сгорания. Поэтому исключается обратная вспышка в резервуарах, в независимости от наполнения.

Плотность пропана и бутана 

Плотность пропана, бутана и всех других жидкостей и газов, как правило, зависит от давления и температуры. В случае с жидким газом также проводится различие между жидкой фазой и газовой фазой:

• пропан: 0,531 кг / л (жидкая фаза), 2,037 кг / м³ (газовая фаза),
• бутан: 0,597 кг / л (жидкая фаза), 2,66 кг / м³ (газовая фаза)

Как показывают эти значения плотности, бутан и пропан значительно тяжелее воздуха. Из-за более высокой плотности пропан или бутан, который вытекает из баллона, опускается и собирается в самой глубокой точке. Поэтому в целях безопасности сжиженный нефтяной газ в баллонах или резервуарах под давлением не должен храниться в помещениях ниже уровня земли.

Контейнеры и баллоны с жидким газом никогда не заполняются полностью. Это пустое пространство служит буфером, поскольку повышение давления в контейнере, полностью заполненном жидким газом, будет увеличивать давление на 7 бар при каждом градусе повышения температуры по Цельсию.

Пределы воспламенения пропана и бутана 

Сжиженный газ, смешанный с воздухом, воспламеняется (становится взрывоопасным) только в определенных диапазонах концентраций. Пределы воспламенения представляют собой концентрацию сжиженного газа в воздухе, ниже или выше которой воспламенение не приводит к сгоранию.

Нижний и верхний пределы воспламенения:

• Пропан: от 2,1 до 9,5%;
• Бутан: от 1,5 до 10%. 

Для сравнения – природный газ: от 4,4 до 16,5%. 

На практике это означает высокую степень безопасности, поскольку воспламенение или дефлаграция могут иметь место только в этих узких пределах. Природный газ, а также многие технические газы имеют гораздо больший спектр горения, что означает, что при их хранении необходимо принимать дополнительные меры безопасности. 

Точка кипения пропана и бутана 

Когда жидкость нагревается, переход из жидкого в газообразное состояние происходит при определенной температуре, так называемой температуре кипения (которая зависит от давления). При атмосферных условиях, то есть 1013 миллибар, точка кипения для:

• Пропана -42,1 C;
• н-бутана -0,5 C. 

Для сравнения: вода имеет температуру кипения +100 C. 

В дополнение к н-бутану (нормальному бутану), существует также изобутан. Химическая формула для обоих газов C4H10. Температура кипения изобутана составляет около -11 С.

Давление пара

Давление пара или давление насыщения – это давление, при котором происходит переход из газообразного состояния в жидкое. Давление паров жидкого газа в закрытом контейнере зависит только от состава газа и температуры, а не от степени наполнения.

Если газ отбирается из контейнера со сжиженным газом, сжиженный газ пытается восстановить свое равновесное состояние путем повторного испарения фазы сжиженного газа. Давление падает только тогда, когда отводится больше жидкого газа, чем позволяет испарительная емкость контейнера.

Какое оборудование нужно для газовой заправки

Это самая затратная статья расходов. Так как вы работаете с огнеопасными веществами, экономить здесь нельзя. Используйте только новое и качественное оборудование.

Необходимо наличие газораздаточной станции (хотя бы одной). Она понадобится для заправки баллонов газом. Список остального оборудование зависит от того, с каким газом вы будете работать.

Какой газ выбрать

Газообразное топливо для заправки автомобилей бывает двух видов: метан и пропан. Выбрать топливо нужно до того, как вы приступите к закупке оборудования.  

Метан

Газовая заправка на метане имеет существенный минус в стоимости оборудования, но при этом стоимость метана, значительно ниже, чем пропана. Причина в том, что автомобили работают только на сжиженном газе. Метан поставляется по газопроводу и сжижается уже на месте с помощью специального дорогостоящего оборудования.

Пропан

АЗС на пропане обойдутся дешевле в вопросе оборудования, так как пропан поставляется уже сжиженным. Но при этом стоимость самого газа будет дороже, чем метана. Какой газ лучше выбрать, будет зависеть от спроса в вашем регионе и цен у поставщиков.

Видео: последствия плохого закрепления газовых баллонов

При погрузке и выгрузке пропановых баллонов следует придерживаться следующих правил:

• запрещается работать одному, участвовать могут минимум 2 человека;
• нельзя носить баллоны на руках или на плече;
• погружать и разгружать баллоны следует таким образом, чтобы они не ударялись друг об друга и не бились об землю;
• запрещается удерживать и подавать баллоны вентилем вниз;
• баллоны должны быть с колпаками и заглушками;
• необходимо оберегать баллоны от ржавчины о окисления;
• при транспортировке надо крепить баллоны к жесткому основанию;
• затягивание защитных колпаков следует делать рукой, чтобы избежать появления искры;
• температура баллона с пропаном при транспортировке не должна превышать 45 градусов по Цельсию;
• перевозить пропан и кислород в одной машине категорически запрещено;

Классы опасности при перевозках

Государственный стандарт 19433-88 выделяет 9 классов веществ за степенью их опасности при перевозке:

1. взрывчатые материалы;
2. сжатые газы;
3. легковоспламеняющиеся жидкие вещества;
4. твердые самовоспламеняющиеся и легковоспламеняющиеся вещества;
5. вещества с достаточной окисляемостью и пероксиды;
6. грузы с ядовитыми и инфекционными веществами;
7. радиоактивные вещества;
8. едкие грузы и вещества с коррозией;
9. остальные вещества с повышенной опасностью.

Правила при перевозках баллонов с газом на автотранспорте

Законодатель выделяет такие правила, по которым осуществляется перевозка газовых баллонов автомобильным транспортом для частного лица:

• баллоны располагаются лишь в горизонтальном положении;
• расположены в кузове транспортного средства;
• емкости должны предусматривать недопустимость разгерметизации;
• баллоны отделены друг от друга прокладками;
• в транспортном средстве должны быть огнетушители – углекислотный и порошковый (минимум по 2 литра каждый).

Правила при перевозках газовых баллонов легковым автомобилем

В соответствии с ПДД:

• баллоны должны быть полностью исправны;
• оснащены знаками опасности и нужными средствами защиты;
• не могут превышать установленный объем наполнения;
• должны быть закреплены, в соответствии с правилами (для предотвращения ударов, перемещений – гнезда, крепления);
• перевозка осуществляется только в багажнике;
• проводить проверки герметичности;
• груз перевозится горизонтально, с соблюдением правил безопасности и учетом условий на дороге.

Перевозка кислорода на необорудованном автомобиле

Правила предусматривают, что перевозка газовых баллонов с кислородом на необорудованном транспорте осуществляется по таким условиям:

• одновременно перевозятся не больше 4 баллонов;
• расположены в специальном оборудовании (ограждены, с прокладками между ними);
• вентилями уложены в одну сторону.