Пропан

Сжиженный газ

Основными компонентами жидкого газа являются:

• пропан: С3Н8;
• пропилен: С3Н6;
• бутан: С4Н10.

Пропан и бутан являются цепочечными, насыщенными углеводородными соединениями. Ненасыщенные углеводороды пропен и бутен имеют двойную углеродную связь.

Молекулярная структура пропана и бутана относительно проста по сравнению с разветвленными цепями обычных видов топлива (бензин или дизельное топливо).

Соотношение смешивания пропана и бутана может быть различным. Поставщики газа варьируют состав в зависимости от температуры окружающей среды. Поэтому смесь может отличаться в зависимости от местоположения потребителя и времени года.

Чистые газы не имеют запаха. При необходимости в газ добавляется специальное вещество, чтобы можно было обнаружить утечку.

Использование сжиженного газа в качестве топлива для автомобилей

Газы имеют определенные недостатки по сравнению с жидкостями при заправке двигателей внутреннего сгорания. Сжиженный газ хранится в жидком виде в резервуаре, но преобразуется в газообразное состояние в испарителе на пути к двигателю и выдувается во впускной коллектор в газообразном виде.

Обычные виды топлива (бензин, дизельное топливо) обычно подают в камеру сгорания в виде мельчайших капель жидкости через карбюратор или форсунку. Поскольку плотность жидкостей намного больше, чем у газов, газообразное топливо занимает больше места во впускном коллекторе. Таким образом, газ вытесняет часть всасываемого воздуха.

Уменьшение воздуха по отношению к количеству топлива означает, что смесь становится богаче. Однако, если необходимо поддерживать постоянное соотношение воздуха, подача топлива должна быть уменьшена на соответствующую величину. Это приводит к образованию более однородной смеси с воздухом, что обеспечивает более равномерное сгорание.

Кроме того, более низкая скорость сжигания сжиженного нефтяного газа приводит к меньшим потерям тепла в двигателе, что несколько увеличивает КПД.

Сравнительная характеристика метана и пропана

Чтобы сделать вывод о том, какой газ лучше для авто: пропан или метан, нужно сравнить между собой эксплуатационные характеристики метана и пропана, удельный расход газа на километр пробега и некоторые другие показатели.Скачать Таблицу отличий метана от пропана (.DOCX)

Что общего

У метана и пропана при использовании их в автомобилях много общих качеств. Эксплуатируя автомобиль на метане или пропане, владелец получает неизменный выигрыш, ведь цена одного литра газа примерно вдвое ниже, чем стоимость литра традиционного топлива. Но пропан-бутан и метан сравнение с бензином выдерживают лишь в том случае, если для автовладельца не играют роль следующие факторы:

• пунктов заправки машин газом в РФ намного меньше, чем традиционных АЗС;
• в стране недостаёт центров по обслуживанию и ремонту ГБО;
• при замене бензина на газ мощность двигателя снижается.

Первые два из перечисленных недостатков относятся в основном к автомобилям на метане или пропане, эксплуатируемым вдалеке от крупных городов или территориальных центров, где всегда в достатке имеются любые ЦТО и пункты заправки машин газом.

Какие отличия

Анализ того, чем отличается метан от пропана при использовании их в качестве автомобильного топлива, требует более глубоко разобраться с природой обоих газов и их свойствами. Пропан относится к органической группе алканов, выделяемых при переработке (крекинге) сырой нефти, второй способ его получения — из природного газа. Если концентрация пропана в воздухе достигает 2,1%, смесь считается взрывоопасной. Процесс извлечения пропана из сырой нефти предопределяет наличие в нём масел и различных попутных примесей, из-за этого возникает необходимость его дополнительной очистки при подаче в автомобильный мотор. Метан относится к простейшим углеводородам, плотность его ниже, чем у воздуха. В силу этого обстоятельства он всегда устремляется вверх и скапливаться в ограниченном объёме не способен, у него нет цвета и запаха. Однако этих обстоятельств недостаточно, чтобы метан достиг такого же распространения в автомобилях, как пропан.

Добывают метан из-под земли и для того, чтобы он обладал запахом, в него вводятся специальные добавки — одоранты. Это предупреждает человека об опасной загазованности в зоне его пребывания, ведь при высокой концентрации метан ядовит. Чтобы получить из метана автомобильное топливо, его сжимают до 200 атм. и более, а для хранения используют прочные и тяжёлые баллоны.

Пропан

Пропан технический — бесцветный горючий газ с резким запахом, состоящий из пропана С₃Н₈ или из пропана и пропилена С₃Н₈, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. При нормальных условиях пропан находится в газообразном состоянии, а при понижении температуры или повышении давления переходит в жидкое состояние. Так, при температуре 293 К пропан переходит в жидкое состояние при давлении 0,85 МПа. Испарение 1 кг жидкого пропана дает 0,53 м3 паров.

Пропан-бутановая смесь — бесцветный горючий газ с резким запахом, является побочным продуктом при переработке нефти.

Смесь легко превращается в жидкое состояние, например при температуре 233 К пропан-бутановая смесь сжижается при атмосферном давлении. Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 273 К.

Плотность пропан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения. Заполнение емкостей пропаном и пропан-бутановой смесью, транспортирование их, а также слив газа должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором.

Пропан-бутановые смеси широко применяются при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 1,6 МПа или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм3 газа.

Окраска и маркировка газовых баллонов

Удивительно, но мир до сих пор не пришел к единой системе маркировки газовых баллонов. Поэтому при выборе источника горючего за границей необходимо изучить местные правила. В России все емкости с газовыми смесями, использующимися для готовки на плите, имеют белую поперечную надпись на однотонном красном фоне.

Пропан никогда не используется для заполнения баллонов в чистом виде. Однако надпись делается по превалирующему веществу. Это правило распространяется и на другие смеси

Все остальные сведения находятся на металлической табличке – своеобразном паспорте изделия. Это срок службы, заводской номер, масса пустой емкости, даты выпуска и следующей аттестации, товарный знак производителя, пробное давление.

Стандарты окраски и маркировки едины для метановых и пропан-бутановых смесей – для использования на кухне подходят только красные баллоны с белой надписью. Другие цвета могут означать, что емкость заполнена азотом, аргоном, аммиаком, гелием, фреоном.

Добыча природного газа

Методы добычи газообразных углеводородов схожи с добычей нефти – газ извлекают из недр с помощью скважин. Для того, чтобы пластовое давление залежи падало постепенно, скважины размещают равномерно по всей территории месторождения. Такой метод также препятствует возникновению перетоков газа между областями месторождения и преждевременному обводнению залежи.

Более подробнов статье: Добыча природного газа.

Согласно отчету BP в 2017 год мировая добыча природного газа составила 3680 млрд м3. Лидером по добыче стала США — 734,5 млрд м3, или 20% от общего мирового показателя. Россия заняла вторую строчку с 635,6 млрд м3.

Природный газ в качестве автомобильного топлива

Пропан или метан – что выбрать?

Большинство автомобилей, который переходят на газовое топливо используют пропан-бутан. Но как дела обстоят с метаном, ведь авто производители серийно выпускают машины именно на этом топливе и считают его перспективным. Так почему это происходит.

В третьих, запасы природного газа огромны, их хватит на ближайшие 150 лет, а цена в 3 раза дешевле автомобильного топлива. Но надо учитывать, что расход на газовом топливе будет чуть выше, т.к. на одном кубометре метана можно проехать столько же, сколько на 1,1 литре бензина.

Какие недостатки у метана? Главная причина – слабо развитая инфраструктура метановых заправок – в России их всего 250 штук. Получается, что метан экологичнее, дешевле, безопаснее бензина – и увеличивает ресурс двигателя: он не оставляет нагара в камере сгорания и не смывает масляную пленку со стенок цилиндров. Но заправок почти нет. Поэтому предпочтителен среди частников другой тип газа – это пропан-бутан.

Плюсы и минусы пропан-бутана

Несмотря на то, что расход газа примерно на 10-15% больше, чем бензина, экономия получается значительная. Все затраты на покупку и установку газового оборудования окупаются за 10-20 тысяч километров, т.к. стоимость пропана-бутана в полтора раза дешевле бензина. С заправкой, как правило, проблем не бывает – сеть пропан-бутановых заправок обширна по всей стране.

Газовое оборудование – это фактически дополнительный бак, увеличивающий запас хода на 200-500 км. В эксплуатации такой автомобиль не доставит хлопот. Двигатель пускается на бензине и при достижении температуры +25 о С в системе охлаждения переходит на газовое топливо. Автоматика тем самым следит, чтобы не обледенел газовый редуктор. Кроме того, переход с одного вида топлива на другое может производится непосредственно из салона вручную.

Если сравнивать езду в городе, то заметной разницы между ездой на газе и бензине не ощущается. Не будет ни каких проблем с троганием и реакций на педаль “газа”, но в предельных режимах – мощности не достает. Так, работа на газе уменьшает отдачу серийного двигателя мощностью 106 л.с. до 98 л.с. Это может стать неудобным при обгонах на трассе, но решение – это заранее переключиться на работу бензина.

Главный минус – значительное сокращение объема багажника. Дополнительный бак устанавливают в нишу запаски, а само запасное колесо придется перенести в багажник. В хэтчбеках газовый баллон вообще оказывается в салоне. Тем самым сводятся на нет конструктивные преимущества, позволяющие увеличивать объем багажника за счет складывания задних сидений.

Еще один минус: газ потенциально более опасен, чем бензин. Разумеется, качественно установленное оборудование не доставляет владельцу хлопот

Тем не менее, его техническому состоянию следует уделять пристальное внимание. Отметим, что газ взрывоопасен лишь в 5-10-процентном соотношении с воздухом, а такую концентрацию создать на открытом воздухе невозможно. И тем более на движущемся автомобиле

И тем более на движущемся автомобиле.

К менее существенным недостаткам заправки автомобиля газовым топливом можно отнести некоторое ухудшение разгонной динамики автомобиля (на 5%), что, впрочем, компенсируется некоторым увеличением расхода газа. Кроме того, время горения газа более продолжительное, чем у бензина, и температура в камере сгорания выше.

Что такое бутан?

Бутан – это так называемый сжиженный природный (нефтяной) газ, который получается при перегонке нефти. Как и пропан, бутан по своей природе является газом, но это относится не ко всем горючим газам. Бутан становится жидким при -0,5 градусах Цельсия или ниже, в то время как пропан становится жидким только при -40 градусах Цельсия.

Другим большим отличием между бутаном и пропаном является давление: при температуре 20 градусов Цельсия бутан имеет давление около 1,2 бар, тогда как пропан не менее 7,0 бар.

Оба изомера бутана являются газами при комнатной температуре, потому что (n-) бутан имеет температуру плавления -138 C и температуру кипения -0,5 C, а метилпропан (изобутан) имеет температуру плавления -160 C и температуру кипения −12 °С.

Бутан практически не растворим в воде (90 мг / л).

Оба изомера ведут себя схожим образом: они легко воспламеняются, не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия, подвергаются воздействию только галогенов хлора и брома под воздействием света.

Что такое пропан

Пропа́н, C₃H₈ и бутан — органические вещества класса алканов. Бесцветный газ без запаха. Очень мало растворим в воде. Точка кипения −42,1С. Точка замерзания -188С. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 2,1 до 9,5%. Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен.

В небольшом количестве пропан содержится в природном газе, в промышленных количествах пропан получают в процессе высокотемпературной переработки нефти.

Так как сам газ практически не пахнет,  для безопасности и своевременной диагностики утечек газа органами обоняния человека в него добавляют  одоранты, содержащие пахучие вещества. Именно их называют «запахами газа».

Где применяется пропан?

Этот газ знаком абсолютно всем современным людям. Пропан сегодня применяется практически повсеместно. В первую очередь это касается производственных процессов.

Так, технический газ пропан с успехом применяется для производства газопламенных работ на различных производственных объектах. С его помощью производят как резку металла, так и сварку  конструкций. При работе с металлоломом этот газ практически незаменим для заготовки сырья.

С не меньшим успехом пропан применяется и при производстве тепловой энергии. В последующем тепло, полученное при помощи технического газа пропана, используется для обеспечения теплоснабжения, как производственных помещений, так и для подачи тепла в жилые комплексы.

В быту газ пропан находит свое применение в самых различных сферах деятельности человека. Самым распространенным способом применения этого газа является использование его в качестве энергоносителя для газовых плит и газовых колонок. С его помощью человек готовит пищу, нагревает воду. Также в индивидуальном секторе жилья пропан используется для организации отопления помещений. Для этого устанавливается специальное оборудование. Газ пропан в жилые помещения подается с помощью газопроводов. В некоторых случаях также может иметь место доставка сжиженного пропана в специальных баллонах. Соотношение между пропаном и бутаном в смеси меняется в зависимости от времени года – зимой преобладает пропан, а летом бутан.

Широко используется качестве автомобильного топлива.

В химической промышленности используется при получении мономеров для производства полипропилена.

Является исходным сырьём для производства растворителей.

Хранится и транспортируется в специальных емкостях (баллоны, цистерны) без стабилизирующих добавок при температуре до 50 °С.

     В чем опасность пропана?

В первую очередь- его высокая взрывоопасность. Пропано- бутановая смесь примерно в два раза тяжелее воздуха поэтому при утечке не улетучивается, а накапливаться и тогда будет достаточно одной искры. А в смеси с воздухом его взрывоопасность увеличивается.

Вторая опасность в том, что пропан, попадая в воздух, смешивается с ним, вытесняет и уменьшает содержание кислорода в воздухе Человек, находящийся в такой атмосфере, будет испытывать кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа в воздухе может погибнуть от удушья.

Пропан – бутановые смеси в жидком виде разъедают резину, поэтому необходимо тщательно следить за резиновыми изделиями, применяемыми в аппаратуре газопламенной обработки металлов, и в случае необходимости, производить их замену. Наибольшая опасность разъедания резины существует зимой, когда имеется большая вероятность попадания жидкой фракции в шланги.

При работе с пропан-бутаном не допускается попадания жидкой фракции на кожные покровы тела, так как в связи с быстрым ее испарением и отбором тепла наступает обморожение.

Пропан – бутановая семь обладает большим коэффициентом объемного расширения Так у пропана он в 16 раз больше чем у воды, а у бутана в 11 раз. Поэтому наполнять баллоны пропан – бутановой смесью более 85% по объему нельзя – очень опасно.

В целом можно говорить о том, что для безопасности и спокойствия необходимо периодически  контролировать предельно допустимую концентрацию газа в помещении . Если вы чувствуете «запах газа» обязательно пригласите специалистов для проведения экспертизы воздуха.

Химические и физические свойства

Пропан-бутан обладает уникальнейшими химическими, физическим свойствами, что буквально и сделало его столь популярным среди потребителей всего мира.

Во-первых, этот представитель сжиженных углеродных газов остается в жидкой форме исключительно при большом давлении, которое равно 16-ти атмосферам. Поэтому при транспортировке вещество перевозят только в газовых баллонах с соответствующим давлением.

Температура горения пропана не равна какому-то определенному числу и колеблется в пределах между 800-1970 градусов по Цельсию. Столь высокие показатели полностью оправдывают ту пользу, которую он приносит в быту человека, ведь горение этой смеси имеет большой КПД при исполнении любых задач, связанных с использованием данного газа.

Температура кипения пропана составляет -42 градуса по Цельсию, что свидетельствует о гарантии безопасности эксплуатации в нормальных условиях.

Но так как мы рассматриваем смесь пропана с бутаном, то эта цифра может подняться до отметки -25 градусов и даже выше, в зависимости от процентного соотношения составляющих в веществе. Стоит учесть, что пропан замерзает при температуре -188 градусов.

При перевозке вещества не стоит забывать о температуре пропана в баллоне, которая не должна превышать отметку выше 15 градусов по Цельсию.

Такой подход считается наиболее безопасным, поскольку при транспортировке с высшей температурой газовых баллонов, существенно возрастает риск возгорания.

Кстати, что касается температуры воспламенения пропана-бутана, то и здесь они отличаются – у первого она составляет 504 градуса по Цельсию, а у второго – 430. Но, не смотря на столь большое количество отличий между своими составляющими, этот представитель сжиженных углеродных газов вполне конкурентный с бензиновыми горючими смесями.

Природный или сжиженный – в чем разница?

Выбирая источник топлива, пользователь может натолкнуться на два понятия: природный газ и сжиженный. Первый, в большинстве случаев, передается посредством городских магистральных сетей. Гораздо реже его можно приобрести в сжатом состоянии в емкостях. Второй – традиционный состав для баллонов из пропана и бутана.

Характеристики природного газа

Основная составляющая – метан. На его долю приходится почти не менее 70%.

Остальные части распределяются между тяжелыми углеводородами:

• пропаном;
• бутаном;
• этаном;
• пентаном.

Кроме того, в состав входят водород, азот, углекислый газ и незначительное количество сероводорода

Важно знать, что в добытый в природе газ лишен запаха и цвета. Поэтому природный газ в баллонах принято обогащать одорантами – веществами, обладающими резким запахом

Для того, чтобы определить утечку, не придется принюхиваться

Благодаря летучести, соединение мгновенно распространяется в помещении, быстро привлекает внимание

Почувствовав неприятный запах, первым делом необходимо открыть окна в том помещении, где находится баллон. Затем выйти и вызвать службу газа. Проверять концентрацию смеси в воздухе с помощью спички или зажигалки запрещено

Из одорантов наиболее распространенным является этантиол, отдающий гнилью или тухлым яйцом. В больших количествах это соединение токсично. В малой концентрации, характерной для классического состава бытовой газовой смеси, абсолютно безвредно.

Преимущества сжиженного газа

В качестве сжиженного газа выступают пропан и бутан, смешанные в разных пропорциях. Под высоким давлением эти углероды превращаются в жидкость и заметно уменьшаются в объеме. Обратный процесс возможен при повышении температуры – нагревание влечет за собой расширение вещества. Поэтому баллоны для сжиженных углеводородных газов изготавливаются строго по ГОСТам и заполняются не более, чем на 85%.

Неоспоримое преимущество пропан-бутанового газа – легкость. Баллон, наполненный такой смесью, окажется в несколько раз легче аналогичной емкости с метаном.

Другие плюсы:

• экологическая безопасность;
• сильный специфичный запах – полезный индикатор утечки;
• невысокая стоимость.

Правильно настроенная плита, подключенная к баллону с углеводородным газом, будет работать без копоти, выдавать ровные струйки горящего топлива.

Пропан

Молекулярная формула — C3H6

Плотность жидкости при атмосферном давлении- 584 кг/м3

Температура кипения при атмосферном давлении -42,1 С

Критическая температура +95,7 С

Основные свойства сжиженного газа

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость — пар, вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. В качестве примера рассмотрим рис

1. Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0 °С и 0,17 МПа при 15 °С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.

Поэтому никогда не заполняйте баллон сжиженным газом полностью, Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.

Эти два газа (пропан и бутан) различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре -43 °С, для бутана эта температура равна 0° С.

В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе — смеси пропана и бутана, — предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси. На газозаправочные станции, поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА — пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 + 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА — пропан автомобильный с содержанием 90 + 10% пропана. Изменение давления насыщенных паров Р смеси пропана и бутана в зависимости от температуры в баллоне показано на рис. 2.

Теплота сгорания газа несколько больше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько уменьшается.

Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%, но не надо забывать об экономии денежных средств. Мировое соотношение цены бензина к газу — 10:6.

Снижение мощности двигателя происходит по причине более низкой, чем у бензина, теплоты сгорания газа. И в результате происходит неполное наполнение цилиндров двигателя газо-воздушной смесью. Иногда ранней установкой угла опережения зажигания до ВМТ на 3 — 5° этот недостаток пытаются устранить. В условиях эксплуатации большой разницы при движении автомобиля на газе или на бензине не ощущается.

Пропан и пропан-бутан как газ и топливо для автомобилей. Сжиженный газ

Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ, СНГ, по-английски — liquified petroleum gas, LPG) — это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Процесс заправки машин пропаном внешне очень похож на заправку бензином, потому что это — сжижженный газ.

Количество заправок пропана в Украине увеличивается из года в год. Установка пропана-бутана на автомобили в Украине растет такими же высокими темпами. Это связано со многими преимуществами пропана, как моторного топлива, перед бензином. Прежде всего стоимость: цена на сжижженный газ пропан традиционно сохраняется на уровне 50% от цены на 95-й бензин. (пропан-бутан производится в Украине, в отличие от метана). Кроме этого, он обладает более высоким октановым числом и лучшими экологическими и эксплуатационными свойствами.