Загрузка...Области применения сжиженных углеводородных газов
Использование сжиженных углеводородных газов
Транспорт и хранение
Сжиженные углеводородные газы хранят и транспортируют в жидком, а используют в газообразном состоянии. Доставляют их потребителям периодически о созданием запаса на определенный период. На рис. XIV.1 показана принципиальная схема распределения сжиженных газов, маршрутов их транспорта и мест хранения. С газо- или нефтеперерабатывающего завода газ в жидком виде доставляется на газораздаточпые станции или кустовые базы водньш путем на танкерах, а чаще — по железной дороге в цистернах объемом 54 или 98 м 3 . При небольших расстояниях от завода до газораздаточной станции или кустовой базы газ транспортируется в большегрузных автоцистернах емкостью 12 м 3 или по трубопроводам под давлением 15— 20 кгс/см 2 .
Железнодорожные и автомобильные цистерны для перевозки сжиженных газов изготовляют из высокопрочной стали и оборудуют сливо-наливной и контрольной арматурой. Для уменьшения нагрева солнечными лучами цистерны окрашивают в светлый цвет и оборудуют солнцезащитным кожухом.
На станциях и базах осуществляются прием сжиженного газа, хранение его в подземных или наземных емкостях и розлив в автоцистерны или баллоны для доставки в резервуарные установки потребителей или на пункты обмена баллонов. Годовой отпуск газа составляет для станции от 3 до 24 тыс. т/год, для базы — от 25 до 100 тыс. т/год. Геометрическая емкость всех резервуаров может быть не более 8000 м 3 . Располагаются они вне черты города или населенного пункта с подветренной стороны господствующих ветров.
В соответствии с «Правилами безопасности в газовом хозяйстве» расстояния от резервуарного парка в зависимости от общего объема парка и емкости одного резервуара до различных зданий и сооружений, не относящихся к газораздаточной станции, должны быть 110—500 м при наземном и 50—200 м при подземном размещении резервуаров. Подземными считаются резервуары, у которых верхняя образующая резервуара заглублена не менее чем на 0,2 м ниже планировочной отметки земли.
Рис. XIV.1. Принципиальная схема распределения сжиженных газов.
Для доставки сжиженного газа в резервуарные установки потребителей используют автоцистерны (АЦЖГ), смонтированные на шасси автомобилей. На автомобильных дорогах с усовершенствованным покрытием производительность перевозок газа может быть увеличена за счет использования автоприцеппых цистерн. При установке на автоцистернах шестеренчатых насосов НСГ-15 с приводом от двигателя автомобиля эти автоцистерны могут быть использованы как раздаточные для наполнения баллонов непосредственно на пунктах обмена баллонов, имеющих наливные отделения.
Максимальный геометрический объем резервуарных установок бытовых и коммунальных потребителей не должен превышать 20 при наземной и 50 м 3 при подземной установке резервуаров.
Промышленные предприятия для собственных нужд могут иметь резервуарные установки общим объемом до 500 м 3 .
Транспорт сжижейпого газа в баллонах может осуществляться с ГРС или кустовых баз автомобилями типа «клетка» или обычными малой грузоподъемности непосредственно потребителям или большегрузными автомобилями на обменные, районные и розничные пункты, а с них — непосредственно потребителям специальными автомобилями, обычными бортовыми, переоборудованными для этой цели, а в отдельных случаях и подводами.
На пунктах обмена баллонов и в районных пунктах, обслуживаемых силами и средствами этих пунктов, может храниться баллонов емкостью 50 л до 450 шт. и емкостью 27 л — до 3000 шт. В розничных пунктах, обслуживаемых местными службами газового хозяйства, хранится баллонов емкостью 50 л около 100 шт. и емкостью 27 л — до 360 шт.
В групповых газобаллонных установках, предназначенных для снабжения сжиженным газом коммунальных объектов или жилых домов, суммарная емкость баллонов не должна превышать 600 при расположении установки у несгораемой стены здания и 1000 л при размещении на расстоянии от зданий. Суммарная емкость групповых газобаллонных установок промышленных предприятий не должна превышать 1000 при размещении у стен зданий и 1500 л при размещении с разрывом от зданий. Индивидуальные газобаллонные установки могут иметь два баллона емкостью 27 или 50 л, из которых один является рабочим, а другой резервным.
Для обеспечения сжиженным газом временных потребителей, например строительных площадок или полевых станов, применяют передвижные резервуары емкостью 0,63; 1,0 и 1,6 м 3 , которые с газом доставляют потребителям на автомобилях или наполняют непосредственно на месте у потребителя из автоцистерн. При диаметре 800 мм эти емкости имеют длину 1362, 2062 и 3263 мм.
При транспортировке и хранении сжиженных газов в резервуарах, баллонах и других емкостях следует учитывать высокий объемный коэффициент термического расширения жидкой фазы углеводородных газов, примерно равный 0,003. Поэтому заполнение любой емкости сжиженным газом производится не более чем на 80—90% ее геометрического объема с тем, чтобы над жидкой фазой всегда оставалась паровая подушка. Из этих же соображений при перевозке баллонов их следует защищать от воздействия солнечных лучей. Переполнение баллонов или резервуаров сжиженным газом совершенно недопустимо и ведет к их разрушению.
VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум – 2015
СЖИЖЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) – смеси углеводородов, которые при нормальных условиях (атмосферное давление и Т воздуха = 0°С) находятся в газообразном состоянии, а при небольшом повышении давления (при постоянной температуре) или незначительном понижении температуры (при атмосферном давлении) переходят из газообразного состояния в жидкое. Основными компонентами СУГ являются пропан и бутан.
Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ) – это смесь двух газов. В состав сжиженного газа входят в небольших количествах также: пропилен, бутилен, этан, этилен, метан и жидкий неиспаряющийся остаток (пентан, гексан).
Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти.
С заводов СУГ в железнодорожных цистернах поступает на газонаполнительные станции (ГНС) газовых хозяйств, где хранится в специальных резервуарах до продажи (отпуска) потребителям.
В сосудах (цистернах, резервуарах, баллонах) для хранения и транспортировки СУГ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает СУГ удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном (газообразном или парообразном) состоянии, а распределяется по газопроводам и используется (сжигается) в газообразном виде.
Благодаря своей экологичности (чистота сгорания) и относительно низких затратах на производство и переработку газ пропан-бутан получил широкое применение для производственных и хозяйственных нужд населения. Область применения сжиженного углеводородного газа широка. Так, например, СУГ используется в качестве источника тепла, топлива для а/м, сырья для производства аэрозолей, в качестве топлива для автопрогрузчиков и т.д.
В промышленности сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан, изобутан) используется в качестве сырья и топлива. В строительной отрасли СПБТ (смесь пропана и бутана) применяется при переработке металлов, при газосварочных работах. Широк спектр применения СУГ на крупных складских предприятиях. Так, например, СПБТ используется для отопления больших складских и торговых площадей (в инфракрасных обогревателях (излучателях). Благодаря своей экологичности, отсутствию запаха газ используется в качестве топлива на автопогрузчиках на продуктовых складах и в пищевой промышленности.
Пропан-бутан – сжиженный углеводородный газ – применяется в качестве моторного топлива как альтернатива традиционному виду топлива – бензину. И успешно конкурирует по ним по цене.
Сегодня с появлением новых совершенных систем 4 поколения ГБО перевод а/м на газ становится все более популярным. В настоящее время принимается ряд региональных программ перевода автомобилей на газ. Но из-за отсутствия должного финансирования, к сожалению, процесс тормозится.
Традиционный вариант использования СУГ – это использование в быту: для отопления пропаном дома и приготовления пищи. Объемы потребления газа варьируются в зависимости потребителя: от небольших приусадебных хозяйств до коттеджных поселков и крупных строительных объектов.
Хранение СУГ осуществляют в резервуарных парках химических, нефтеперерабатывающих и газовых заводов; на перевалочных кустовых и портовых базах СУГ; в резервуарных парках газораздаточных станций (ГРС) и станций пикового газопотребления, а также в емкостях для газоснабжения населенных мест.
Рис.1. Резервуарный парк хранения СУГ
Резервуарные парки, базы СУГ, ГРС и станции пикового потребления помимо склада сжиженного газа имеют ряд других сооружений: эстакады для слива газа из железнодорожных цистерн в резервуары, насоснокомпрессорные станции для перемещения жидкой и паровой фаз, цехи для наполнения автоцистерн и баллонов, насосные для слива из баллонов остатков СУГ.
На складах СУГ хранят под повышенным давлением при температуре окружающей среды — в стальных надземных резервуарах или подземных шахтного типа и образованных в соляных формациях; под давлением, близким к атмосферному, и при пониженной температуре (низкотемпературные изотермические хранилища) — в тонкостенных стальных резервуарах, покрытых теплоизоляцией, в железобетонных надземных и заглубленных, а также в ледопородных подземных резервуарах.
Несколько резервуаров, установленных в местах потребления газа (на предприятиях, во дворах жилых домов и общественных зданий), называются резервуарной установкой сжиженного газа (РУСГ)
Библиографический список
1. ГОСТ Р 52087-2003 «Газы углеводородные сжиженные топливные»
Сжиженный углеводородный газ — классификация, свойства и технологические преимущества
На постсоветском пространстве термин «СУГ» обычно вызывает ассоциацию с пропаном-бутаном и его применением в качестве топлива для автономных систем газификации объектов. Однако в действительности сжиженный углеводородный газ — это куда более широкая линейка углеводородов, к которой помимо пропана и бутана можно отнести метан, этилен, изобутан и их смеси.
Терминология СУГ
В мировой практике сжиженный пропан-бутан принято называть нефтяным газом (СНГ), поскольку данные углеводороды являются побочными продуктами в процессе переработке нефти. В России к СНГ также принято относить легкое углеводородное сырье, вроде фракций бутилена и пропилена. Отдельную классификацию имеет жидкий природный газ. Его сокращенно называют СПГ или сжиженный метан, так как основу природного газа составляет СН4.
Несмотря на такое разделение, в государственной документации и стандартизации в основном применяется одно название — «Сжиженные углеводородные газы», под которое попадает как СНГ, так и СПГ. Хотя с учетом развития отрасли производства и сбыта сжиженного природного газа не исключено, что в скором будущем будут разработаны отдельные стандартны для хранения, транспортировки и эксплуатации СПГ.
В целом, основываясь на анализе химического состава, к СУГ корректно относить все продукты с углеводородной основой, начиная от синтетического жидкого топлива, этилена, изобутана и заканчивая популярной смесью пропана и бутана. Кстати, зачем смешивают данные компоненты, можно прочитать здесь.
Свойства и способности сжиженных пропана, бутана и метана
Основное отличие СУГ от других видов топлива заключается в способности быстро менять свое состояние из жидкого в газообразное и обратно при определенных внешних условиях. К этим условиям относятся температура окружающей среды, внутреннее давление в резервуаре и объем вещества. Например, бутан сжижается при давлении 1,6 МПа, если температура воздуха равна 20 ºС. В то же время, температура его кипения всего -1 ºС, поэтому при серьезном морозе он будет сохранять жидкое состояние, даже если открыть вентиль баллона.
Пропан имеет более высокую энергоемкость, чем бутан. Температура его кипения равняется -42 ºС, поэтому даже в суровых климатических условиях он сохраняет способность к быстрому газообразованию.
Еще ниже температура кипения у метана. Он переходит в жидкое состояние при -160 ºС. Для бытовых условий СПГ практически не применяется, однако для импорта или транспортировки на серьезные расстояния способность природного газа сжижаться при определенной температуре и давлении имеют весомое значение.
Любой сжиженный углеводородный газ отличается высоким коэффициентом расширения. Так, в заполненном 50-литровом баллоне содержится 21 кг жидкого пропана-бутана. При испарении всей «жидкости» образуется 11 кубометров газообразного вещества, что эквивалентно 240 Мкал. Поэтому такой вид топлива считается одним из самых эффективных и экономически выгодных для систем автономного отопления. Больше об этом можно прочитать здесь.
При эксплуатации углеводородных газов необходимо учитывать их медленную диффузию в атмосферу, а также низкие пределы воспламеняемости и взрывчатости при контакте с воздухом. Поэтому с такими веществами нужно уметь правильно обращаться, учитывая их свойства и специальные требования безопасности.
Сжиженный углеводородный газ — чем он лучше других видов топлива
Индустрия применения СУГ достаточно широка, что обусловлено его теплофизическими характеристиками и эксплуатационными преимуществами по сравнению с другими видами топлива.
- Транспортировка.
Основная проблема доставки обычного газа в населенные пункты заключается в необходимости прокладки газовой магистрали, длина которой может достигать нескольких тысяч километров. Для транспортировки сжиженного пропан-бутана не требуется постройка сложных коммуникация. Для этого используются обычные баллоны или другие резервуары, которые перевозятся с помощью автомобильного, железнодорожного или морского транспорта на любые расстояния. Учитывая высокую энергоэффективность данного продукта (на одном баллоне СПБ можно месяц готовить еду для семьи), выгода очевидна.
- Произведенные ресурсы.
Цели применения сжиженных углеводородов аналогичны целям применения магистрального газа. К ним относятся: газификация частных объектов и населенных пунктов, производство электроэнергии посредством газогенераторов, эксплуатация двигателей транспортных средств, производство продуктов химической промышленности.
- Высокая теплотворная способность.
Жидкие пропан, бутан и метан очень быстро преобразуются в газообразное вещество, при сгорании которого выделяется большое количество тепла. Для бутана — 10,8 Мкал/кг, для пропана — 10,9 Мкал/кг, для метана — 11,9 Мкал/кг. Коэффициент полезного действия теплового оборудования, которое работает на СУГ, значительно выше КПД приборов, принимающих в качестве сырья твердотопливные материалы.
- Простота регулировки.
Подача сырья к потребителю может регулироваться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Для этого существует целый комплекс приборов, отвечающих за регулировку и безопасность эксплуатации сжиженного газа.
- Высокое октановое число.
СПБ имеет октановое 120, что делает его более эффективным сырьем для двигателей внутреннего сгорания, чем бензин. При использовании пропана-бутана в качестве моторного топлива повышается межремонтный период для двигателя и сокращается расход смазочных материалов.
- Сокращение расходов при газификации населенных пунктов.
Очень часто СУГ применяют для устранения пиковой нагрузки на магистральные газораспределительные системы. Более того, выгоднее установить для удаленного населенного пункта автономную систему газификации, чем тянуть сеть трубопроводов. По сравнению с прокладкой сетевого газа удельные капиталовложения уменьшаются в 2-3 раза. Кстати, больше информации можно найти здесь, в разделе об автономной газификации частных объектов.
Подводя итоги статьи, можно сделать вывод, что сжиженные углеводороды обладают широким набором полезных свойств, что сделало их достаточно популярным продуктом во многих сферах промышленности. Для бытовых нужд пропан-бутан и вовсе является незаменимым сырьем, поскольку позволяет готовить пищу и обогревать жилье даже в самых отдаленных районах. Тем более что заказать его доставку совсем не сложно. Достаточно перейти по этой ссылке и выбрать необходимый продукт.
Как и зачем сжижают газ: технология производства и сфера использования сжиженного газа
Связанные с добычей, транспортировкой и переработкой природного газа технологии развиваются стремительными темпами. И у многих сегодня на слуху аббревиатуры СПГ (LPG) и СУГ (LNG). Практически через день в новостях в том или ином контексте упоминается природное газовое топливо.
Но, согласитесь, чтобы иметь четкое понимание о происходящем, важно изначально разобраться, как сжижается газ, зачем это делается и какую выгоду дает либо не дает. А нюансов в данном вопросе существует масса.
Чтобы произвести сжижение газообразных углеводородов, строятся крупные высокотехнологичные заводы. Далее мы внимательно разберемся: для чего все это нужно и как происходит.
Зачем сжижают природный газ?
Из недр земли голубое топливо добывается в виде смеси из метана, этана, пропана, бутана, гелия, азота, сероводорода и других газов, а также различных их производных.
Часть из них применяется в химической промышленности, а часть сжигается в котлах или турбинах для генерации тепловой и электрической энергии. Плюс некоторый объем добытого используется в качестве газомоторного горючего.
Основная причина сжижения природного газа – упрощение его перевозки на дальние расстояния. Если потребитель и скважина добычи газового топлива находятся на суше недалеко друг от друга, то проще и выгодней проложить между ними трубу. Но в ряде случаев магистраль строить выходит слишком дорого и проблематично из-за географических нюансов. Поэтому и прибегают к различным технологиям получения СПГ либо СУГ в жидком виде.
Экономика и безопасность перевозок
После того как газ сжижен, он уже в виде жидкости закачивается в специальные емкости для перевозки морским, речным, автомобильным и/или железнодорожным транспортом. При этом технологически сжижение является достаточно затратным с энергетической точки зрения процессом.
На разных заводах на это уходит до 25% от исходного объема топлива. То есть для выработки нужной по технологии энергии приходиться сжигать до 1 тонны СПГ на каждые его три тонны в готовом виде. Но природный газ сейчас сильно востребован, все окупается.
Пока природный газ находится в состоянии жидкости, он не горюч и взрывобезопасен. Только после испарения в ходе регазификации, полученная газовая смесь оказывается пригодна для сжигания в котлах и варочных плитах. Поэтому, если СПГ или СУГ используются как углеводородное топливо, то их обязательно приходится регазифицировать.
Использование в различных сферах
Чаще всего термины «сжиженный газ» и «сжижение газа» упоминаются в контексте перевозки углеводородного энергоносителя. То есть сначала происходит добыча голубого топлива, а потом его преобразование в СУГ или СПГ. Дальше полученную жидкость перевозят и после вновь возвращают в газообразное состояние для того или иного применения.
СУГ из пропан-бутана в основном используют в качестве:
- газомоторного топлива;
- горючего для закачки в газгольдеры автономных систем отопления;
- жидкостей для заправки зажигалок и газовых баллонов емкостью от 200 мл до 50 л.
СПГ обычно производят исключительно для перевозки на дальние расстояния. Если для хранения СУГ достаточно емкости, способной выдержать давление в несколько атмосфер, то для сжиженного метана требуются специальные криогенные резервуары.
Оборудование для хранения СПГ отличается высокой технологичностью и занимает много места. Использовать такое топливо в легковых автомобилях не выгодно из-за дороговизны баллонов. Грузовики на СПГ в виде единичных экспериментальных моделей уже по дорогам ездят, но в сегменте легковушек это «жидкое» горючее вряд ли в ближайшем будущем найдет себе широкое применение.
Сжиженный метан как топливо сейчас все чаще используется при эксплуатации:
- железнодорожных тепловозов;
- морских судов;
- речного транспорта.
Помимо использования в качестве энергоносителя LPG и LNG также применяются непосредственно в жидком виде на газо-нефтехимических заводах. Из них делают различные пластмассы и иные материалы на углеводородной основе.
Технологии получения СУГ и СПГ
Чтобы перевести метан из газового состояния в жидкое, его необходимо охладить до -163 °С. А пропан-бутан сжижается уже при -40 ° С. Соответственно технологии и затраты в обоих случаях сильно различаются.
Для сжижения природного газа используются следующие технологии от разных фирм:
В основе всех них лежат процессы компримирования и/или теплового обмена. Операция по сжижению происходит на заводе в несколько этапов, в ходе которых газ постепенно сжимается и охлаждается до температуры перехода в жидкую фазу.
Подготовка газовой смеси
Перед тем как начать сжижать сырой природный газ, из него требуется удалить воду, гелий, водород, азот, соединения серы и другие примеси. Для этого обычно применяют адсорбционную технологию глубокой очистки газовой смеси путем пропускания ее через молекулярные сита.
Затем происходит второй этап подготовки исходного сырья, в ходе которого удаляются тяжелые углеводороды. В итоге в газе остаются лишь этан и метан (либо пропан и бутан) с объемом примесей менее 5%, чтобы уже эту фракцию начать охлаждать и сжижать.
Фракционирование позволяет избавиться от вредных примесей и выделить только основной газ для последующего сжижения. При давлении 1 атм температура перехода в жидкое состояние у метана -163 °С, у этана -88 °С, у пропана -42 °С, а у бутана -0,5 °С.
Как раз эти температурные различия и объясняют причину, зачем разделяют на фракции и только потом сжижают газ, поступающий на завод. Единой технологии сжижения для всех типов газообразных углеводородных соединений не существует. Для каждого из них приходится строить и применять свою технологическую линию.
Основной процесс сжижения
Основой для перевода газ в жидкое состояние служит холодильный цикл, в ходе которого тем или иным хладагентом теплота переносится от среды с низкой температурой к среде с более высокой. Процесс этот многоступенчатый и требует наличия мощных компрессоров для расширения/сжатия теплоносителя и теплообменников.
В качестве хладагента на разных стадиях сжижения применяются:
Например, для первичного охлаждения природного газа на «Ямал-СПГ» Новатэка используется прохладный арктический воздух, который позволяет понизить температуру исходного сырья с минимальными затратами сразу до +10 °С. А в жаркие летние месяцы вместо него предусмотрено использование морской воды из Северного Ледовитого океана, имеющей независимо от времени года на глубине постоянные 3–4 °С.
При этом в качестве конечного хладагента на Ямале применяют азот, получаемый прямо на месте из воздуха. В результате Арктика дает все необходимое для получения СПГ – от исходного природного газа до используемых в процессе сжижения рабочих агентов.
Пропан сжижается по аналогичной с метаном схеме. Только температуры охлаждения ему требуются гораздо менее низкие – минус 42 °С против минус 163 °С. Поэтому сжижение газа для газгольдеров стоит в разы дешевле, однако сам получаемый пропан-бутановый СУГ востребован на рынке меньше.
Транспортировка и хранение
Практически весь объем СПГ перевозится крупногабаритными морскими танкерами-газовозами от одного берега к другому. Транспортировка по суше ограничена необходимостью поддерживать температуру «жидкого голубого топлива» на значениях около -160 °С, иначе метан начинает переходить в газовое состояние и становится взрывоопасным.
Давление в емкости с СПГ близко к атмосферному. Однако, если температура жидкого метана поднимется выше -160 °С, то он начнет превращаться из жидкости в газ. В результате давление в емкости начнет повышаться, что представляет серьезную опасность. Поэтому танкеры для перевозки СПГ оборудуются установками поддержания низких температур и мощным слоем теплоизолятора.
СУГ регазифицируется в газ прямо в газгольдере. А регазификация СПГ производится на специальных промышленных установках без доступа кислорода. По физике жидкий метан при положительной температуре постепенно превращается в газ. Однако если это будет происходить прямо на воздухе вне специальных условий, то такой процесс приведет к взрыву.
После того, как природный газ в виде СПГ сжижают на заводе, его перевозят, а потом опять на заводе (только регазификационном) превращают обратно в газообразное состояние для дальнейшего применения.
Перспективы сжиженного водорода
Помимо непосредственного сжижения и использования в таком виде из природного газа также можно получить еще один энергоноситель – водород. Метан это СН4, пропан С3Н8, а бутан С4Н10.
Водородная составляющая присутствует во всех этих ископаемых топливах, надо лишь выделить ее.
Чтобы водород из состояния газа перевести в жидкость, его требуется охладить до -253 °С. Для этого используются многоступенчатые системы охлаждения и установки «сжатия/расширения». Пока подобные технологии слишком дороги, но работа по их удешевлению ведется.
Рекомендуем также прочесть другую нашу статью, где мы подробно рассказали, как сделать водородный генератор для дома своими руками. Подробнее – переходите по ссылке.
Также в отличие от LPG и LNG сжиженный водород гораздо более взрывоопасен. Малейшая его утечка в соединении с кислородом дает газовоздушную смесь, которая воспламеняется от малейшей искры. А хранение жидкого водорода возможно лишь в специальных криогенных контейнерах. Минусов у водородного топлива пока слишком много.
Выводы и полезное видео по теме
Как производят сжиженный газ и зачем его сжижают:
Все про сжиженные газы:
Технологий сжижения газов существует несколько. Для метана они свои, а для пропан-бутана свои. При этом СУГ получить дешевле, а перевозить/хранить проще и безопасней. Получение метанового СПГ является более затратным и сложным процессом. Плюс его регазификация требует специализированного оборудования. При этом метан более востребован сегодня на рынке, поэтому его сжижают гораздо в больших объемах.
Имеются уточняющие вопросы или свое экспертное мнение по теме сжижения газа? Возможно, у вас есть что добавить к вышеизложенному. Не стесняйтесь, спрашивайте и/или комментируйте статью в расположенном ниже блоке.
Сжиженные углеводородные газы
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 — температура газовой смеси (среднесуточная температура воздуха); P/B — соотношение пропана и бутана в смеси, %
