Пропан

Метан

Метан также называют сжатым природным газом СПГ так как он имеет природное происхождение. Этот газ не имеет запаха и цвета и является простейшим углеводородом. Из-за особых химических характеристик хранение данного газа в жидком состоянии невозможно. Этот тип альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания используется реже нежели СНГ (пропан) по ряду причин, о которых вы скоро узнаете. Простые баллоны для метановой установки не подходят по той причине, что метан содержится в специальных резервуарах под высоким давлением порядка 220 атмосфер. Стенки такого баллона довольно толстые, от 0.6 см и толще. Для увеличения прочности используется бесшовная конструкция баллона. Вес такого баллона превышает 60 кг, а объем газа, который в них хранится, варьируется в диапазоне от 11 до 15 кубометров. Кроме того, баллоны для метана используются исключительно цилиндрические, тороидальные не подходят ни в коем случае. Отличается также и КПД топлива, на метане мотор сжигает на 10-20% больше нежели на бензине. То есть, в переводе на цифры получается, что 1 кубометр метана равен 1 литру бензина. Из-за чего на метановом ГБО принято использовать сразу несколько довольно громоздких баллонов. Снижение мощности при этом составляет порядка 20%, это объясняется тем, что метан имеет меньшую теплоотдачу, а при поступлении в двигатель занимает большой объем в цилиндрах. Отличия касаются также и степени сжатия, у СНГ приемлемым является соотношение 11:1, в то время как для СПГ этот показатель составляет — 13:1. При этом необходимо понимать, что существенное увеличение степени сжатия сделает невозможным использование бензина в качестве топлива.

Подача газового топлива осуществляется посредством мембранных редукторов, для пропана используются одноступенчатые редукторы, для метана — двух. Цена газовых редукторов примерно одинаковая, чего не скажешь о баллонах. Как я писал выше, для метана используется более прочный бесшовный баллон, цена которого может варьироваться в диапазоне от $400 до $800.

Коррекция зажигания. Для улучшения эффективности работы мотора при использовании ГБО применяют корректировку зажигания. Из-за более высокого октанового числа газовое топливо горит медленнее, а значит зажигать ее следует раньше. На ГБО 4 поколения используется специальное устройство под названием вариатор УОЗ, о котором я уже рассказывал в предыдущих своих статьях. Также может производиться перепрограммирование микроконтроллера. В карбюраторных ДВС производится ручная корректировка трамблера, он смещается на определенный угол.

Отличается также и установка пропан-бутанового ГБО и ГБО работающего на метане. В большей мере речь идет о безопасности. Так для метановых установок выносное заправочное устройство (ВЗУ) должно устанавливаться за пределами багажного отделения, то есть на внешней стороне кузова (как правило бампер). В то время как для пропана место ВЗУ может располагаться где угодно, в бампере, в лючке бензобака, в багажнике и т. д.

Большое внимание уделяется метановым газовым магистралям, которые должны проходить в специальных вентиляционных рукавах. Сам рукав должен оснащаться эжектором с выходом в забортное пространство

Магистрали должны быть оснащены деформационными навивками, которые позволяют предупредить разрыв, протирание от вибрации или деформацию в случае аварии.

Метановые баллоны крепятся максимально тщательно и надежно, в местах вероятных трений устанавливаются специальные мягкие прокладки.

Что касается пропан-бутана, здесь обязательно наличие мультиклапана, который выполняет сразу несколько функций: контролирует заполнение баллона, стравливает избыточное давление, а также выступает в качестве запорной арматуры. Баллоны должны регулярно проходить процедуру освидетельствования и располагаться вне краш-зоны. То есть в местах с наименьшей вероятностью повреждения в случае ДТП, как правило, это область заднего ряда сидений, багажник или место где располагается запаска.

На сегодня все

Как видите отличий между двумя типами газа довольно много и заключаются они даже не в химическом или молекулярном составе… Важно знать и понимать на каком именно газе ездит ваш автомобиль для того, чтобы знать на какой заправке вам заправляться, а также как именно и с какой частотой вам обслуживать ваш автомобиль

Свои вопросы и пожелания вы можете оставить, используя форму для комментариев. Буду рад если вы дополните меня, в случае если я упустил какой-то важный момент

Всем пока, спасибо за внимание и до новых встреч на ГБОшнике

Получение пропана. Химические реакции – уравнения получения пропана:

Так как пропан в достаточном количестве содержится в природном газе, попутном нефтяном газе и выделяется при крекинге нефтепродуктов, его не получают искусственно. Его выделяют при очистке и сепарации из природного газа, ПНГ и нефти при перегонке.

Пропан в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. гидрирования непредельных углеводородов, например, пропена:

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

1. 2. восстановления галогеналканов:

C₃H₇I + HI → C₃H₈ + I₂ (повышенная to);

C₃H₇Br + H₂ → C₃H₈ + HBr.

1. 3. взаимодействия галогеналканов с металлическим щелочным металлом, например, натрием (реакция Вюрца):

C₂H₅Br + СH₃Br + 2Na → CH₃-CH₂-CH₃ + 2NaBr;

C₂H₅CI + СH₃Cl + 2Na → CH₃-CH₂-CH₃ + 2NaCl.

Суть данной реакции в том, что две молекулы галогеналкана связываются в одну, реагируя с щелочным металлом.

1. 4. декарбоксилирования масляной кислоты и ее солей:

C₃H₇-COOH + NaOH → C₃H₈ + Na₂CO₃ (повышенная to);

C₃H₇-COONa + NaOH → C₃H₈ + NaHCO₃.

Пропан, формула, газ, характеристики:

Пропан (лат. propanum) –  органическое вещество класса алканов, состоящий из трех атомов углерода и восьми атомов водорода.

Химическая формула пропана C₃H₈, рациональная формула CH₃CH₂CH₃. Изомеров не имеет.

Строение молекулы:

Пропан – бесцветный газ, без вкуса и запаха. Однако в пропан, используемый в качестве технического газа, могут добавляться  одоранты – вещества, имеющие резкий неприятный запах для предупреждения его утечки.

В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе. Для выделения из природного и попутного нефтяного газа производят их очистку и сепарацию газа.

Образуется также при крекинге нефтепродуктов., в т.ч. сланцевой нефти.

Также содержится в сланцевом газе и сжиженном газе (сжиженном природном газе).

Пожаро- и взрывоопасен.

Не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых неполярных органических веществах (метанол, ацетон, бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и другие).

Пропан по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Хранение

Для хранения сжиженных углеводородных газов широко используются стальные резервуары цилиндрической и сферической форм. Сферические резервуары по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму и требуют меньшего расхода металла на единицу объёма ёмкости за счет уменьшения толщины стенки, благодаря равномерному распределению напряжений в сварных швах и по контуру всей оболочки .

На крупных предприятиях все чаще используется способ хранения сжиженных углеводородных газов при атмосферном давлении и низкой температуре. Применение этого способа достигается путём искусственного охлаждения, что приводит к снижению упругости паров сжиженных углеводородных газов. При температуре −42 °C сжиженный пропан может храниться при атмосферном давлении, в результате чего уменьшается расчетное давление при определении толщины стенок резервуаров. Достаточно, чтобы стенки выдержали только гидростатическое давление хранимого продукта. Это позволяет сократить расход металла в 8–15 раз в зависимости от хранимого продукта и объёма резервуара. Замена парка стальных резервуаров высокого давления для пропана объёмом 0,5 млн м3 низкотемпературными резервуарами такого же объёма обеспечивает экономию средств в капиталовложения в размере 90 млн долларов США и металла 146 тыс. тонн., эксплуатационные расходы при этом снижаются на 30–35%.
На практике, в низкотемпературных резервуарах газ хранится под небольшим избыточным давлением 200–500 мм. вод. ст. в теплоизолированном резервуаре, выполняющем в холодильном цикле функцию испарителя охлаждающего агента. Испаряющийся в результате притока тепла извне, газ поступает на прием компрессорного блока, где сжимается до 5–10 кгс/см². Затем газ подается в холодильник-конденсатор, где конденсируется при неизменном давлении (в качестве хладагента в данном случае чаще всего используется оборотная вода). Сконденсировавшаяся жидкость дросселируется до давления, соответствующего режиму хранения при этом температура образовавшейся газо-жидкостной смеси опускается ниже температуры кипения находящихся на хранении сжиженных углеводородных газов. Охлажденный продукт подается в резервуар, охлаждая сжиженные углеводородные газы.

Наземные низкотемпературные резервуары сооружаются различной геометрической формы(цилиндрические, сферические) и обычно с двойными стенками, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом. Наибольшее распространение получили вертикальные цилиндрические резервуары объёмом от 10 до 200 тыс. м³., выполненные из металла и железобетона.

Хранение

Для хранения сжиженных углеводородных газов широко используются стальные резервуары цилиндрической и сферической форм. Сферические резервуары по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму и требуют меньшего расхода металла на единицу объёма ёмкости за счёт уменьшения толщины стенки, благодаря равномерному распределению напряжений в сварных швах и по контуру всей оболочки.

На крупных предприятиях все чаще используется способ хранения сжиженных углеводородных газов при атмосферном давлении и низкой температуре. Применение этого способа достигается путём искусственного охлаждения, что приводит к снижению упругости паров сжиженных углеводородных газов. При температуре −42 °C сжиженный пропан может храниться при атмосферном давлении, в результате чего уменьшается расчетное давление при определении толщины стенок резервуаров. Достаточно, чтобы стенки выдержали только гидростатическое давление хранимого продукта. Это позволяет сократить расход металла в 8-15 раз в зависимости от хранимого продукта и объёма резервуара. Замена парка стальных резервуаров высокого давления для пропана объёмом 0,5 млн м3 низкотемпературными резервуарами такого же объёма обеспечивает экономию средств в капиталовложения в размере 90 млн долларов США и металла 146 тыс. тонн., эксплуатационные расходы при этом снижаются на 30-35 %.
На практике, в низкотемпературных резервуарах газ хранится под небольшим избыточным давлением 200—500 мм вод. ст. в теплоизолированном резервуаре, выполняющем в холодильном цикле функцию испарителя охлаждающего агента. Испаряющийся в результате притока тепла извне, газ поступает на приём компрессорного блока, где сжимается до 5-10 кгс/см². Затем газ подается в холодильник-конденсатор, где конденсируется при неизменном давлении (в качестве хладагента в данном случае чаще всего используется оборотная вода). Сконденсировавшаяся жидкость дросселируется до давления, соответствующего режиму хранения при этом температура образовавшейся газо-жидкостной смеси опускается ниже температуры кипения находящихся на хранении сжиженных углеводородных газов. Охлаждённый продукт подается в резервуар, охлаждая сжиженные углеводородные газы.

Наземные низкотемпературные резервуары сооружаются различной геометрической формы(цилиндрические, сферические) и обычно с двойными стенками, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом. Наибольшее распространение получили вертикальные цилиндрические резервуары объёмом от 10 до 200 тыс. м³., выполненные из металла и железобетона.

Химические свойства бутана:

Бутан трудно вступает в химические реакции. В обычных условиях не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

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

1. 1. каталитическое дегидрирование бутана:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ → CH₂=CH-CH₂-CH₃ + H₂ (kat = Pt, Ni, Al₂O₃, Cr₂O₃, повышенная to).

1. 2. галогенирование бутана:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + Br₂ → CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + HBr (hv или повышенная to);

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + I₂ → CH₃-CHI-CH₂-CH₃ + HI (hv или повышенная to).

Реакция носит цепной характер. Молекула брома или йода под действием света распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы бутана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуется свободный бутил  CH₃-CH·-CH₃, который сталкиваются с молекулами брома (йода), разрушая их и образуя новые радикалы йода или брома:

Br₂ → Br·+ Br· (hv); – инициирование реакции галогенирования;

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + Br· → CH₃-CH·-CH₂-CH₃ + HBr; – рост цепи реакции галогенирования;

CH₃-CH·-CH₂-CH₃ + Br → CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + Br·;

CH₃-CH·-CH₂-CH₃ + Br· → CH₃-CHBr-CH₂-CH₃; – обрыв цепи реакции галогенирования.

Галогенирование — это одна из реакций замещения. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование бутана проходит поэтапно – за один этап замещается не более одного атома водорода.

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + Br₂ → CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + HBr (hv или повышенная to);

CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + Br₂ → CH₃-CBr₂-CH₂-CH₃ + HBr (hv или повышенная to);

и т.д.

Галогенирование будет происходить и далее, пока не будут замещены все атомы водорода.

1. 3. нитрование бутана:

См. нитрование этана.

1. 4. окисление (горение) бутана:

При избытке кислорода:

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O.

При нехватке кислорода вместо углекислого газа (СО₂) получается оксид углерода (СО), при еще меньшем количестве кислорода выделяется мелкодисперсный углерод сажа (в различном виде, в т.ч. в виде графена, фуллерена и пр.) либо их смесь.

1. 5. сульфохлорирование бутана:

C₄H₁₀ + SO₂ + Cl₂ → C₄H₉-SO₂Cl + … (hv).

1. 6. сульфоокисление бутана:

2C₄H₁₀ + 2SO₂ + О₂ → 2C₄H₉-SO₂ОН (повышенная to).