Сравнительный анализ метановой и пропан-бутановой газовых смесей

Сжиженный   нефтяной  газ  (LPG)  обладает   всеми  качествами  полноценного   топлива для двигателей внутреннего сгорания.   Во  всем  мире  газ признан как дешевое,   экологически чистое топливо, по многим свойствам превосходящее бензин. Немаловажно, что использование LPG не требует изменения конструкции автомобиля, оставляя возможность использования как бензина, так и горючего газа в качестве топлива. Сжиженный нефтяной газ обладает  некоторыми  физико - химическими   свойствами,  которые  необходимо   учитывать  для  достижения   максимального экономического и эксплуатационного эффекта. Нефтяной газ представляет собой смесь пропана, бутана и незначительного количества (около 1%) непредельных углеводородов. Фактически на автомобильные газонаполнительные станции поступают  две  марки газа - зимняя (85-95% пропана) и летняя (45-55% пропана). Такое сочетание учитывает свойства LPG в зависимости от окружающей температуры и позволяет круглый год эксплуатировать автомобиль на газе.

Как  видно  из таблицы  свойства  компонентов LPG отличаются  от свойств бензина. Сжиженный нефтяной  газ  находится  в  баллоне под давлением собственных насыщенных паров при данной температуре,  которое  практически   не  зависит  от  количества  газа   в  баллоне.  Это  свойство позволяет израсходовать практически полностью содержимое баллона.

Жидкие газы, как и другие продукты, базирующиеся на нефти, основываются на углеводородах. Жидкие газы содержат энергию (12,8 КВтч/кг).Сырая нефть и конденсаты, собираемые с газовых полей, содержат жидкий газ.На нефтеперерабатывающих заводах жидкие газы разделяются на пропан и бутан. К ним добавляют жидкие газы, образующиеся в результате процессов последующей обработки, поступающие с химических заводов, эти жидкие газы базируются на олефине и содержат пропен и бутен.

Обычно под жидким коммерческим газом подразумеваются пропан, бутан или их смесь, которые могут содержать олефин. Как имеющие особое качество продаются безолефиновые жидкие газы.

Под пропаном подразумевается соединение углеводородов, которое содержит в основном углеводород С₃, наивысшее давление пара которого при температуре 40 град.C составляет 14,8 бар и где имеется не более 5 мол-% углеводорода C₄. Такая формулировка не разделяет пропана и пропена и других более легких углеводородов, таких как этан, поскольку давление пара не превышают.

Плотность при температуре 15 град.C составляет обычно 510 кг/м³.

Содержание серы <_ 50 мг/кг, используемый пропан не содержит серу.

Продукт не должен содержать влагу. Для предотвращения проблем при сжигании и хранении, предел содержания воды составляет <_200 мг/кг.

Полезная энергоемкость 46,3 МДж/кг (12,8 КВтч/кг).

  Под бутаном подразумевается соединение углеводородов, которое содержит в основном углеводород С₄, наивысшее давление пара которого при температуре 40 град.C составляет 4,9 бар и где имеется не более 2 мол-% углеводорода C₅ или более тяжелых углеводородов.

Плотность при температуре 15 град.C составляет обычно 580 кг/м³.

Содержание серы <_ 50 мг/кг, предел содержания воды составляет <_200 мг/кг.

Полезная энергоемкость 45,7 МДж/кг (12,6 КВтч/кг).

   Чистые жидкие газы не имеют запаха, бесцветные, к газам можно прибавлять ароматные вещества. Конденсированный жидкий газ существенно легче воды: 500-590 кг/м³ (+15 град.C). Плотность газа зависит от температуры. Возможную воду из цистерн хранения можно отделить через специальную систему отделения. По плотности газа можно приблизительно рассчитать состав жидкого газа.

В нормальном состоянии жидкие газы находятся в газообразном состоянии, но путем повышения давления их можно привести в жидкое состояние. При хранении жидкости в герметичных цистернах, где жидкость только частично заполняет резервуар, и там отсутствуют воздух и другие газы, в цистерне имеется определенное давление, которое называется давлением насыщенного пара. Давление зависит только от температуры и вещества, находящегося в цистерне. В случае отсутствия потребления из цистерны, по давлению и температуре можно примерно определить состав жидкого газа. Точки кипения: Пропан -42,2 град.C, Бутан -1 град.C

Жидкий газ применяют в виде пара. В случае транспортировки жидкого газа в виде жидкости, на месте потребления должна быть специальная установка для испарения газа. Для испарения жидкого газа потребуется тепловая энергия, необходимую температуру извлекают из самой жидкости. При испарении газа жидкость замораживается, между цистерной и окружающей средой возникает различие температур, и теплота переходит из окружающей среды в цистерну. При повышении потребления в окружающей среде должно содержаться больше теплоты. 1 кг жидкого бутана объемом около 1,7 л образует в нормальных условиях (абсолютное давление 1 бар, температура 0 град.C) газ объемом около 370 литров.1 кг жидкого пропана объемом около 1,9 л образует около 500 литров газа.

Область применения жидкого газа варьируется в больших пределах, но по опыту можно в общих чертах сказать, что способность испарения заполненного пропаном баллона весом 33 кг составляет летом 2 кг/час, а в зимнее время года – около 1 кг/час. Подземная цистерна объемом 9 м³ способна постоянно испарять около 18 кг/час.

В зимнее время года бутан нельзя использовать без внешнего испарителя. Такая ситуация знакома при использовании зажигалок, которые в холодное время необходимо согреть в руке, чтобы находящийся внутри газ испарился. При использовании смеси пропана-бутана давлением пара является сумма парциальных давлений. Зимой из этих цистерн и баллонов испаряется только пропан, а в цистерне остается бутан, который не испаряется.

При высоком потреблении газа потребуется специальный испаритель, однородное давление или неизменяемый состав газа. Об этом можно говорить тогда, когда используется смесь пропана и бутана. Жидкий газ поступает в испаритель в качестве жидкости, переход в испаритель происходит либо с помощью давления в цистерне, либо насосом. Необходимая температура испарителя обеспечивается при помощи электричества или при помощи возникающей в ходе процесса температуры.

Плотность газа (0 град.C, 1,0 бар): Пропан - 2,02 кг/м³n , Бутан  - 2,59 кг/м³n

Относительная плотность (воздух=1) Пропан  = 1,56 , Бутан =-  2,08

Испаренный жидкий газ тяжелее воздуха, таким образом, возможные утечки