Глицерин является производным метана этана пропана бутана. Что такое пропан-бутан
Если загородный дом расположен невдалеке от сетевых магистралей, то выбор отопительной системы очевиден: на данный момент природный газ является самым экономичным видом топлива. Но и при отсутствии центрального газоснабжения многие домовладельцы отдают предпочтение газовому отоплению. Для этого используются автономные системы, работающие на сжиженном газе.
Природный газ, поставляемый в населённые пункты централизованно, является полезным ископаемым. Он на 98 % состоит из метана. Также в его состав входят этан, пропан, бутан, водород, сероводород, азот и другие элементы. Сжиженный газ, который используют при отсутствии природного, представляет собой смесь пропана и бутана.
Его получают искусственным путём при добыче и переработке нефтяных газов и нефти. Поскольку сам газ не имеет ни запаха, ни цвета, в него, в целях своевременного обнаружения возможных утечек, обязательно добавляют вещества с характерным резким запахом (одоранты).
Стоимость единицы тепловой энергии, получаемой при сжигании сжиженного газа, в 5 раз выше, чем при использовании магистрального природного газа, а электричество стоит ещё дороже. Правда, в эксплуатации электрооборудование очень удобно, так что высокая стоимость отопления в данном случае себя оправдывает.
К сожалению, далеко не во всех загородных домах имеется техническая возможность для установки электрической отопительной системы. На каждый участок у нас выделяется примерно по 5 кВт электричества. Для работы отопительной системы этого недостаточно, поэтому владельцам приходится наращивать мощности за свой счёт.
Особенно остро эта проблема стоит в садоводствах Ленобласти, где мощности трансформаторных подстанций не позволяют потреблять на одном участке более 3кВт единовременно ни при каких условиях. Этого хватает для холодильника и электрических лампочек, но не для современных электроприборов, и уж тем более не для отопительного оборудования.
Системы повышенной надёжности
Основное требование, предъявляемое к системам отопления загородных домов для круглогодичного проживания, - поддержание необходимой температуры в доме. Для этого должно быть соблюдено несколько условий: приемлемая цена энергоресурсов, обеспечение бесперебойной работы отопительного оборудования, а по возможности ещё и автоматическое управление помощи специальных датчиков (как вариант - подключение к системе «Умный дом») либо дистанционное управление, осуществляемое самим владельцем (например, с мобильного телефона).
Наименее удобны в этом отношении твердотопливные системы, которые при всех их плюсах (не требуют разработки отдельного проекта и согласования в государственных организациях, имеют несложную конструкцию и сравнительно невысокую стоимость) обладают одним очень существенным недостатком: тепла, получаемого при сжигании дров, угля и т.д., хватает обычно не более чем на б часов, после чего требуется повторная загрузка топлива.
Кроме того, оборудование, обеспечивающее обогрев твёрдым топливом не одной комнаты, а всего дома, тоже нельзя назвать дешёвым. Так, например, котёл на пелетах, способный обогреть площадь в 200 м2, стоит около 160 тыс. руб., и для его эксплуатации необходимо постоянно приобретать качественные пелеты, т.к. при использовании дешёвых аналогов будут всё время возникать проблемы. Дровяные камины и печи из материалов, удерживающих тепло в течение 12 часов (в частности, талькомагнезита), стоят ещё дороже.
Разумным выбором в условиях нашего северного климата являются комбинированные отопительные системы, работающие на разных видах топлива. Ещё один способ повышения надёжности - это так называемый каскадный метод, при котором вместо одного котла устанавливаются два.
Благодаря такому инженерному решению обеспечивается гибкая работа системы по принципу модуляции: в зависимости от поставленных задач может осуществляться бесперебойный обогрев помещения, подготовка того или иного количества горячей воды и изменение температуры теплоносителя в соответствии с показаниями датчиков наружной и внутренней температуры. Несмотря на относительно высокую стоимость и кажущуюся сложность данной системы, в эксплуатации она очень проста и быстро окупается.
Использование сжиженного газа
Первый вопрос, возникающий у потенциальных клиентов фирм-поставщиков газового отопительного оборудования, касается обычно устройства данных систем: какие приборы нужно будет приобрести при наличии магистрального газа, какая существует альтернатива в случае использования сжиженного; какие понадобятся котлы, ёмкости, подводящие коммуникации и комплектующие.
При использовании жидкого газа на участке вкапываются в землю специальные ёмкости для его хранения - газгольдеры, которые бывают двух видов: горизонтальные и вертикальные. Объём газгольдеров для отопления частных загородных владений колеблется от 2 до 10 м3. Для того чтобы выбрать подходящее оборудование и правильно расположить его относительно дома и других объектов, требуется составление специального проекта. Согласно установленным нормам, ёмкости для хранения сжиженного газа должны располагаться на расстоянии не менее 10 м от всех строений.
В отличие от дизельного топлива, использование газа экологически более безопасно. Утечки сжиженного газа из газгольдеров исключены, а в доме обязательно устанавливаются сигнализаторы загазованности (в том числе и в случае использования природного газа).
Доставка сжиженного газа к заказчику и заправка ёмкостей производится специальной машиной, оборудованной счётчиком. Обычно фирмы -производители газового оборудования предоставляют такие услуги своим клиентам ио льготным ценам. Производить заправку можно в любое время года, но лучше зимой, т.к. «зимняя» газовая смесь отличается большим содержанием пропана по отношению к бутану (пропан обладает лучшей, чем бутан, способностью к испарению в условиях низких температур).
Иногда для улучшения газообразования, особенно в наземных газгольдерах, применяются испарители - устройства, которые нагревают резервуары для хранения газа изнутри, способствуя тем самым повышению испарения. Из ёмкостей газ поступает в газопровод, который подведён к дому.
Циркуляция «добровольная» и принудительная
Устройство отопительной системы внутри дома практически не зависит от вида топлива: в качестве теплоносителя в любом случае используется обычно циркулирующая по трубам вода или антифриз. Соответственно, обязательными элементами такой системы являются котёл, трубопроводы, радиаторы (их изготавливают обычно из алюминия, стали или чугуна), а также необходимые комплектующие - запорно-регулирующая арматура, краны и воздухоудалители, или, как их ещё называют, воздухоспускники. Исключение составляет твердотопливное оборудование, требующее наличия разветвлённой системы дымоходов (если теплоносителем является не вода, а смесь из продуктов сгорания топлива и горячего воздуха).
Водяные отопительные системы, которые используются в современном строительстве чаще всего, специалисты подразделяют на два вида - с естественной циркуляцией и с принудительной. В первом случае нагретая вода естественным образом поднимается вверх, до чердака, затем проходит через радиаторы и сливается обратно в котёл. По такому принципу устроено 90 % твердотопливных систем. Во втором случае циркуляция обеспечивается при помощи насоса, что позволяет направлять теплоноситель не только но вертикали, но и по горизонтали.
При организации системы естественной циркуляции к качеству монтажа предъявляются повышенные требования: обязательно должны быть правильно выполнены все необходимые уклоны; соблюдены диаметры, направления и т.д. Принудительная циркуляция в этом отношении удобнее тем, что она позволяет за счёт применения насоса компенсировать различные ошибки монтажа, а также предоставляет гораздо больше конструктивных возможностей (например: несколько контуров отопления с разной температурой, водяной тёплый пол, тёплая приточная вентиляция и многое другое).
Выбор газового котла
В настоящее время существует множество различных видов газовых котлов. Основной характеристикой, определяющей производительность и стоимость данного оборудования, является его мощность, которая может колебаться в пределах от 14 до 90 и более кВт. Требуемая мощность рассчитывается проектировщиками в зависимости от объёма помещения, теплопотерь и средней разницы между наружной и желаемой внутренней температурой в холодное время года.
Учесть при этом нужно всё: характеристики материала, из которого изготовлены наружные стены, качество утеплителя, количество окон, дверей и т.д. Существуют, конечно, и приблизительные усреднённые нормы, согласно которым для обогрева помещения в 10 м2 нужен котёл мощностью 1кВт, а для дома площадью, например, 160 м2, соответственно потребуется оборудование на 16 кВт.
Есть котлы, предназначенные только для отопления. Другие модели позволяют помимо обогрева дома производить ещё и подготовку горячей воды. По расположению в помещении газовые приборы подразделяются на настенные и напольные, по способу отвода продуктов сгорания - на котлы с дымоходом и турбокотлы - с прямым выводом дыма на улицу через стену. Многие современные модели снабжены различными термостатами, программаторами и датчиками, что делает их эксплуатацию удобной и максимально экономичной.
При монтаже газового оборудования следует помнить, что оно, согласно существующим правилам, не может примыкать вплотную к стене (не ближе 10 см) и должно находиться на достаточном для обеспечения безопасной работы расстоянии от предметов из горючих материалов (не ближе 20 см). В помещении, где установлен газовый котёл, нужно организовать хорошую естественную вентиляцию. Нельзя устанавливать котёл с открытой камерой сгорания в помещении, где находится принудительная вытяжка.
Затраты на приобретение и установку
Поскольку цена газового оборудования напрямую зависит от его мощности, а стоимость эксплуатации определяется расходом топлива, то об экономии следует думать не в момент выбора отопительной системы, а задолго до этого: ещё на стадии возведения того самого дома, который потом нужно будет обогревать. Для повышения эффективности отопления очень важно свести к минимуму теплопотери строительной конструкции.
Сведение к минимуму теплопотерь дома за счёт утепления окон, установки доводчиков дверей, применения пожаро- и экологически безопасных утеплителей фасада, крыши и пола позволит существенно экономить на отоплении. Снизит затраты и автоматическое управление внутренней температурой в зависимости от погоды, причём котёл самостоятельно уменьшит количество потребляемого топлива при повышении температуры наружного воздуха. Экономить можно и за счёт снижения комнатной температуры в то время, когда дома никого нет. Это автоматически сделает заранее настроенный комнатный программатор.
Решая вопрос о приобретении того или иного оборудования, домовладелец должен заранее обдумать и взвесить все его «плюсы» и «минусы». В наше время загородные дома для постоянного проживания не только ничем не уступают городским квартирам, но во многом даже превосходят их по уровню комфорта, надёжности, безопасности и уюта. Оборудовать свой коттедж по последнему слову техники не сложно. Главное - это не растеряться среди многообразия предложений, которыми изобилует сегодняшний рынок, и сделать правильный выбор.
1. О пропан-бутане
Большое преимущество пропан-бутановых смесей — их близость по основным характеристикам к традиционным моторным видам топлива. Именно это качество позволило им занять уверенные позиции на рынке.
Углеводороды, входящие в состав попутного нефтяного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, но при увеличении внешнего давления меняют свое агрегатное состояние и превращаются в жидкость. Это свойство позволяет добиться высокой энергетической плотности и хранить сжиженный углеводородный газ (СУГ) в сравнительно простых по конструкции резервуарах.
Производство СУГ
Основными компонентами сжиженного углеводородного газа являются пропан С 3 Н 8 и бутан С 4 Н 10 . Главным образом промышленное производство сжиженного газа осуществляется из следующих источников:
- попутные нефтяные газы;
- конденсатные фракции природного газа;
- газы процессов стабилизации нефти и конденсата;
- нефтезаводские газы, получаемые с установок переработки нефти.
Таблица 1. Физико-химические показатели сжиженного углеводородного газа по ГОСТ 27578-87
Компонентный состав сжиженного газа регламентируется техническими нормами ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия» и ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия» . Первый стандарт описывает состав сжиженного газа, используемом в автомобильном транспорте. На сайте компании Техносоюз покрасочные камеры представлены в широком ассортименте, а так же различное оборудование для автосервиса. Зимой предписывается применять сжиженный газ марки ПА (пропан автомобильный), содержащий 85±10% пропана, летом — ПБА (пропан-бутан автомобильный), содержащий 50±10% пропана, бутан и не более 6% непредельных углеводородов.
ГОСТ 20448-90 имеет более широкие допуски на содержание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздейст-вия на газовую аппаратуру (например, серу и ее соединения, непредельные углеводороды и т.д.). По этим техническим условиям газовое топливо поступает двух марок: смесь пропан-бутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропан-бутановая летняя (СПБТЛ).
Марка газа ПБА допускается к применению во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха не ниже -20°С. Марка ПА используется в зимний период в тех климатических районах, где температура воздуха опускается ниже -20°С (рекомендуемый интервал — -25...-20°С). В весенний период времени для полной выработки запасов сжиженного газа марки ПА допускается его применение при температуре до 10°С.
Давление в баллоне
В закрытом резервуаре СУГ образует двухфазную систему. Давление в баллоне зависит от давления насыщенных паров (давления паров в замкнутом объеме в присутствии жидкой фазы) и характеризует испаряемость сжиженного газа, которая, в свою очередь, зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней. Испаряемость пропана выше, чем бутана, поэтому и давление при отрицательных температурах у него выше.
Опыт многолетней практичес-кой эксплуатации показывает:
- при низких температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с повышенным содержанием пропана, так как при этом обеспечивается надежное испарение газа, а следовательно, и стабильная подача продукта;
- при высоких положительных температурах окружающего воздуха эффективнее использовать СУГ с пониженным содержанием пропана, иначе в резервуаре и трубопроводах будет создаваться значительное избыточное давление, что может отрицательно повлиять на герметичность газовой системы.
Кроме пропана и бутана, в состав СУГ входит незначительное количество метана, этана и других углеводородов, которые могут изменять свойства смеси. Так, этан обладает повышенным, по сравнению с пропаном, давлением насыщенных паров, что может оказать отрицательное влияние при положительных температурах.
Изменение объема жидкой фазы при нагревании
Пропан-бутановая смесь обладает большим коэффициентом объемного расширения жидкой фазы, который для пропана составляет 0,003, а для бутана — 0,002 на 1°С повышения температуры газа. Для сравнения: коэффициент объемного расширения пропана в 15 раз, а бутана — в 10 раз, больше, чем у воды. Техническими нормативами и регламентами устанавливается, что cтепень заполнения резервуаров и баллонов зависит от марки газа и разности его температур во время заполнения и при последующем хранении. Для резервуаров, разность температур которых не превышает 40° С, степень заполнения принимается равной 85%, при большей разности температур степень заполнения должна снижаться. Баллоны заполняются по массе в соответствии с указаниями «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Максимальная допустимая температура нагрева баллона не должна превышать 45°С, при этом упругость паров бутана достигает 0,385 МПа, а пропана — 1,4-1,5 МПа. Баллоны должны предохраняться от нагрева солнечными лучами или другими источниками тепла.
Изменение объема газа при испарении
При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250 л газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка СУГ может быть очень опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз. Плотность газовой фазы в 1,5-2,0 раза больше плотности воздуха. Этим объясняется тот факт, что при утечках газ с трудом рассеивается в воздухе, особенно в закрытом помещении. Пары его могут накапливаться в естественных и искусственных углублениях, образуя взрывоопасную смесь.
Таблица 2. Физико-химические свойства составляющих сжиженного газа и бензина.
| Показатель | Пропан | Бутан (нормальный) | Бензин |
|---|---|---|---|
| Молекулярная масса | 44,10 | 58,12 | 114,20 |
| Плотность жидкой фазы при нормальных условиях, кг/м 3 | 510 | 580 | 720 |
| Плотность газовой фазы, кг/м 3: | |||
| при нормальных условиях | 2,019 | 2,703 | - |
| при температуре 15°С | 1,900 | 2,550 | - |
| Удельная теплота испарения, кДж/кг | 484,5 | 395,0 | 397,5 |
| Теплота сгорания низшая: | |||
| в жидком состоянии, МДж/л | 65,6 | 26,4 | 62,7 |
| в газообразном состоянии, МДж/кг | 45,9 | 45,4 | 48,7 |
| в газообразном состоянии, МДж/м 3 | 85,6 | 111,6 | 213,2 |
| Октановое число | 120 | 93 | 72-98 |
| Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при нормальных условиях, % | 2,1-9,5 | 1,5-8,5 | 1,0-6,0 |
| Температура самовоспламенения, °С | 466 | 405 | 255-370 |
| Теоретически необходимое для сгорания 1 м 3 газа количество воздуха, м3 |
23,80 | 30,94 | 14,70 |
| Коэффициент объемного расширения жидкой фракции, % на 1°С | 0,003 | 0,002 | - |
| Температура кипения при давлении 1 бар, °С | -42,1 | -0,5 | +98...104 (50%-я точка) |
2. Основные характеристики горючих газов
Природные газы. Горючие природные газы — результат биохимического и термического разложения органических остатков. Чаще месторождения природного газа сосредоточены в пористых осадочных породах (пески, песчаники, галечники), подстеленных или покрытых плотными (например, глинистыми), породами. Во многих случаях «подошвой» для них служат нефть и вода.
В сухих месторождениях газ находится преимущественно в виде чистого метана с очень малым количеством этана, пропана и бутанов. В газоконденсатных, помимо метана, в значительной доле содержатся этан, пропан, бутан и других более тяжелые углеводороды, вплоть до бензиновых и керосиновых фракций. В попутных нефтяных газах находятся легкие и тяжелые углеводороды, растворенные в нефти.
Требования, предъявляемые к природным топливным газам для коммунально-бытового назначения, показаны в табл. 3.1.
Согласно требованиям ГОСТ 5542-87, горючие свойства природных газов характеризуются числом Воббе, которое представляет собой отношение теплоты сгорания (низшей или высшей) к корню квадратному из относительной (по воздуху) плотности газа:
W o = Q н /V d (3.1)
Пределы колебания числа Воббе весьма широки, поэтому для каждой газораспределительной системы (по согласованию между поставщиком газа и потребителем) требуется установить номинальное значение числа Воббе с отклонением от него не более ±5%, чтобы учесть неоднородность и непостоянство состава природных газов.
По этим причинам при переводе тепловых установок с одного газа на другой необходимо обращать внимание на близость не только значений чисел Воббе обоих газов, которые обеспечивают постоянство тепловой мощности всех горелок, но и всех их физико-химических характеристик. Подсчет чисел Воббе производится по ГОСТ 22667-82 (табл. 3.2), в котором приведены все необходимые для этого данные (высшая и низшая теплота сгорания газов и их относительная плотность) с учетом коэффициента сжимаемости Z различных газов и паров.
Сжиженные углеводородные газы. К сжиженным углеводородным газам относят такие, которые при нормальных физических условиях находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления (без снижения температуры) переходят в жидкое. Это -позволяет перевозить и хранить сжиженные углеводороды как жидкости, а газообразные регулировать и сжигать как природные газы.
Основные газообразные углеводороды, входящие в состав сжиженных газов, характеризуются высокой теплотой сгорания, низкими пределами воспламеняемости, высокой плотностью (значительно превосходящей плотность воздуха), высоким объемным коэффициентом расширения жидкости (значительно большим, чем у бензина и керосина), что обусловливает необходимость заполнять баллоны и резервуары не более чем на 85-90% их геометрического объема, значительной упругостью насыщенных паров, возрастающей с ростом температуры, и малой плотностью жидкости относительно воды.
Химический состав сжиженных углеводородных газов различен и зависит от источников их получения. Сжиженные газы из попутных неф-тяных и газоконденсатных месторождений состоят из предельных (насыщенных) углеводородов — алканов, имеющих общую химическую формулу С n Н 2n+2 . Основными компонентами этих углеводородов являются пропан и бутан.
Недопустимо наличие в сжиженном газе в значительных количествах этана и метана (они резко увеличивают упругость насыщенных паров), пентана и его изомеров (поскольку это влечет за собой резкое снижение упругости насыщенных паров и повышение точки росы).
Сжиженные газы, получаемые на предприятиях в процессе переработки нефти, кроме алканов содержат непредельные (ненасыщенные) углеводороды — алкены, имеющие общую химическую формулу С n Н 2n (начиная с n = 2). Основными компонентами этих газов, помимо пропана и бутана, являются пропилен и бутилен. Наличие в сжиженном газе в значительных количествах этилена недопустимо, так как ведет к повышению упругости насыщенных паров.
Свойства сжиженных газов для бытовых целей регламентирует ГОСТ Р 52087-2003 «Газы углеводородные сжиженные топливные» (табл. 3.3 и 3.4).
Таблица 3. Теплота сгорания и относительная плотность компонентов сухого природного газа (н.у.) (ГОСТ 22667-82).
| Компонент | Теплота сгорания, мДж/м3 | Относительная плотность d | |
|---|---|---|---|
| высшая | низшая | ||
| Метан СН 4 | 39,82 | 35,88 | 0,555 |
| Этан С 2 Н 6 | 70,31 | 64,36 | 1,048 |
| Пропан С 3 Н 8 | 101,21 | 93,18 | 1,554 |
| н-Бутан С 4 Н 10 | 133,80 | 123,57 | 2,090 |
| Изобутан С 4 Н 10 | 132,96 | 122,78 | 2,081 |
| Пентан С 5 Н 12 | 169,27 | 156,63 | 2,671 |
| Бензол С 6 Н 6 | 162,62 | 155,67 | 2,967 |
| Толуол С 7 Н 8 | 176,26 | 168,18 | 3,180 |
| Водород Н 2 | 12,75 | 10,79 | 0,070 |
| Оксид углерода СО | 12,64 | 12,64 | 0,967 |
| Сероводород Н 2 S | 25,35 | 23,37 | 1,188 |
| Диоксид углерода СО 2 | - | - | 1,529 |
| Азот N 2 | - | - | 0,967 |
| Кислород О 2 | - | - | 1,050 |
| Гелий He | - | - | 0,138 |
Таблица 4. Области применения различных марок сжиженных газов в различных регионах (ГОСТ Р 52087-2003).
| Система газоснабжения | Применяемый сжиженный газ для микроклиматического района по ГОСТ 16350 | |||
|---|---|---|---|---|
| Умеренная зона | Холодная зона | |||
| Летний период | Зимний период | Летний период | Зимний период | |
| Газобалонная | ||||
| с наружной установкой баллонов | ПБТ. П5А | ПТ. ПА | ПБТ. ПБА | ПТ, ПА |
| с внутриквартирной установкой баллонов | ПБТ. ПБА | |||
| портативные баллоны | БТ | |||
| Групповые установки | ||||
| без испарителей | ПБТ, ПБА | ПТ, ПА | ПТ, ПА, ПБТ, ПБА | ПТ, ПА |
| с испарителями | ПБТ. ПБА. БТ | ПТ. ПА. ПБТ, ПБА, БТ | ПТ. ПА. ПБТ, ПБА | ПТ. ПА. ПБТ, ПБА |
Примечания:
- Для всех климатических районов, за исключением холодного и очень холодного: летний период — с 1 апреля по 1 октября, зимний период — с 1 октября по 1 апреля.
- Для холодных районов: летний период — с 1 июня по 1 октября; зимний периол — с 1 октября по 1 июня. 4. Для очень холодных районов: летний период — с 1 июня по 1 сентября, зимний период — с 1 сентября по 1 июня.
Таблица 5. Физико-химические и эксплуатационные показатели сжиженных газов (ГОСТ Р 52087-2003).
| Показатель | Норма для марки | Метод,испытания | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ПТ | ПА | ПБА | ПБТ | БТ | ||
| Массовая доля компонентов, %: | ||||||
| сумма метана, этана и этилена | не нормируется | По ГОСТ 10679 | ||||
| сумма пропана и пропилена, не менее | 75 | - | - | не нормируется | ||
| в том числе пропана | - | 85±10 | 50±10 | - | - | |
| сумма бутанов и бутиленов: | не нормируется | - | - | |||
| не более | - | - | - | 60 | - | |
| не менее | - | - | - | - | 60 | |
| сумма непредельных углеводородов, не более | - | 6 | 6 | - | - | |
| Объемная доля жидкого остатка при 20°С, %, не более | 0,7 | 0,7 | 1,6 | 1,6 | 1,8 | По 8.2 |
| Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре: | ||||||
| +45°С, не более | 1,6 | По ГОСТ Р 50994 или ГОСТ 28656 | ||||
| -20°С, не менее | 0,16 | - | 0,07 | - | - | |
| -30°С, не менее | - | 0,07 | - | - | - | |
| Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более | 0,013 | 0,010 | 0,010 | 0,013 | 0,013 | |
| в том числе сероводорода, не более | 0,003 | По ГОСТ 229S5 или ГОСТ Р 50802 | ||||
| Содержание свободной воды и щелочи | Отсутствие | По 8.2 | ||||
| Интенсивность запаха, баллы, не менее | 3 | По ГОСТ 22387.5 или 8.3 | ||||
Примечания:
- Допускается не определять интенсивность запаха при массовой доле меркаптановой серы в сжиженных газах марок ПТ, ПБТ и БТ 0,002% и более, а марок ПА и ПБА — 0,001% и более. При массовой доле меркаптановой серы менее указанных значений или интенсивности запаха менее 3 баллов сжиженные газы должны быть одорированы в установленном порядке.
- При температурах -20°С и -30°С давление насыщенных паров сжиженных газов определяют только в зимний период.
- При применении сжиженных газов марок ПТ и ПБТ в качестве топлива для автомобильного транспорта массовая доля суммы непредельных углеводородов не должка превышать 6%, а давление насыщенных паров должно быть не менее 0,07 МПа для марок ПТ и ПБТ при температурах -30°С и -20°С соответственно.
3. Виды горючих газов, их основные свойства и состав
Газоснабжение жилых зданий значительно улучшает условия быта населения городов и населенных пунктов. Применение газа в городском хозяйстве, промышленности и энергетике создает благоприятные условия для улучшения технологических процессов производства, позволяет применять прогрессивную и экономически эффективную технологию, повышает технический и культурный уровень производственных, коммунальных и энергетических установок, позволяет повысить экономическую эффективность работы производства в целом.
Для газоснабжения жилых зданий, коммунальных и промышленных предприятий используют природные, искусственные и смешанные газы. Базой для широкого развития газовой промышленности являются значительные запасы природного газа. По запасам природного газа наша страна занимает первое место в мире. Добыча природного газа в стране непрерывно растет, что объясняется его высокими экономическими показателями, особенно благодаря его низкой себестоимости.
Если сравнить природный газ с другими видами топлива, то его себестоимость в три раза ниже себестоимости торфа и мазута, в 15 - 20 раз ниже себестоимости угля подземной выработки. Только в наиболее отдаленных от месторождений районах себестоимость газа выше себестоимости мазута.
Применение газа в быту и промышленности в сравнении с твердым топливом в 4 - 5 раз эффективнее. Газ сгорает без образования дыма, в котором много продуктов неполного сгорания твердого и жидкого топлива, поэтому замена газом других видов топлива способствует очистке воздушного бассейна населенных пунктов.
Газы как топливо с успехом применяют для приготовления пищи, в системах горячего водоснабжения для подогрева воды, в системах отопления зданий, в технологических процессах промышленных предприятий.
В качестве топлива используют газы природных нефтяных и газовых месторождений, их газовоздушные смеси, а также сжиженные углеводородные газы, отвечающие требованиям ГОСТ 5542-87 для природного газа и ГОСТ 20448-90 для сжиженных углеводородных газов (в дальнейшем - СУГ).
Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество примесей. К горючим газам относятся углеводороды, водород и окись углеводов. Негорючие компоненты - это азот, двуокись углерода и кислород. Они составляют балласт газообразного топлива. К примесям относятся водяные пары, сероводород, пыль. От вредных примесей газообразное топливо очищают. В соответствии с требованиями ГОСТ допускается на 100 м3 газа примесей не более: 2 г сероводорода или аммиака; 5 г цианистых соединений; 10 г нафталина, смолы, пыли и других веществ не более 0,1 %.
Газообразное топливо имеет большое народнохозяйственное значение.
Отклонение теплоты сгорания от номинального значения не должно быть более ± 5 %. Для газоснабжения применяют влажные и сухие газы. Содержание влаги не должно превосходить количества, насыщающего газ при t = − 20° С (зимой) и 35° С (летом). Влагосодержание насыщенного газа в зависимости от его температуры приведено в табл. 1.
Таблица 1. Зависимость влагосодержания насыщенного газа от температуры.
Если газ транспортируют на большие расстояния, то его предварительно осушают. Большинство искусственных газов имеет резкий запах, что облегчает обнаружить утечки газа из трубопроводов и арматуры. Природный газ совсем не имеет запаха. До подачи в сеть его одорируют (смешивают со специальными веществами), т.е. придают ему резкий неприятный запах, который должен ощущаться при концентрации в воздухе, равной 1 %.
Запах токсичных газов должен ощущаться при концентрации, допускаемой санитарными нормами. Сжиженный газ, используемый коммунально-бытовыми потребителями, по ГОСТ 20448-90 не должен содержать сероводорода более 5 г на 100 м 3 газа, а его запах должен ощущаться при содержании в воздухе 0,5 %.
Концентрация кислорода в газообразном топливе не должна превышать 1 %. При использовании для газоснабжения смеси сжиженного газа с воздухом концентрация газа в смеси составляет не менее удвоенного верхнего предела воспламеняемости.
Величина расхода газа на нужды потребителей целиком зависит от его теплоты сгорания (теплотворной способности), и чем она меньше, тем больше расходуется газа.
Физические характеристики и теплота сгорания некоторых газов приведены в табл. 1 и 2. Используя данные этих таблиц, можно рассчитать теплоту сгорания, плотность и другие характеристики газообразного топлива. Температура воспламенения природных и искусственны газов составляет 640 - 700 °С. Природные газы добывают из газовых или нефтяных месторождений, а искусственных получают при термической переработке жидкого или твердого топлива без доступа воздуха.
Для централизованного снабжения населенных пунктов и производственных объектов широко применяют природные газы. Если нет природных газов или газовоздушных смесей, то применяют сжиженные углеводородные газы.
К сжиженным углеводородным газам относятся такие углеводороды, которые в нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, а при небольшом повышении давления переходят в жидкое состояние. Сжиженные газы хранят в баллонах и металлических резервуарах. Температура воспламенения сжиженных пропана и бутана составляет соответственно 510 и 490° С.
Сжиженные газы в сравнении с природными обладают в 2 - 3 раза большей теплотой сгорания и скоростью воспламенения. Пропан С3Н8 и бутан С4Н10 извлекают из природного нефтяного газа или получают искусственно как побочный продукт при термической переработке нефти на газобензиновых заводах. Избыточное давление насыщенных паров сжиженного газа обычно составляет не менее 0,16 МПа.
Солнечной системы. При температуре свыше 1000оС метан разлагается до сажи и водорода: CH4→C+2H2.Этот процесс называется крекингом метана . При крекинге другого углеводорода - этана - получается этилен . Поэтому для получения этилен а первоначально из метана получают этан, а затем этан подвергают крекингу.
С помощью реакции Вюрца можно получить из соединений метана этан, а затем начать процесс крекинга, в результате чего получится этилен . Эта реакция заключается в том, что к йодистому метилу добавляется металлический натрий, в результате чего получается этан: CH3-Y++CH3-Y→C2H6Затем проводится реакция крекинга этана: C2H6→CH2=CH2+CH4+H2 (при t=500оС)
Существует и более современный и простой способ получения этилен а из метана . В этом случае, реакцию обычно проводят при температуре 500-900оС в присутствии кислорода и оксидов марганца, кадмия. Затем газы разделяют абсорбцией, глубоким охлаждением и ректификацией под давлением. Уравнение получения этилен а из метана выглядит следующим образом: 2CH4→C2H4+H2
Второй способ, ввиду его простоты, применяется чаще. Из этилен а, в свою очередь, получают другие органические вещества, в том числе, полиэтилен , уксусную кислоту, этиловый спирт, винилацетат и стирол. В прошлом он также использовался в медицине для наркоза. Кроме того, этилен применяют для регуляции роста растений и созревания плодов. Также из него изготавливают синтетические смазочные масла, которые используются в промышленности и быту.
Этилен – это горючий газ, он обладает слабым запахом. Этилен используют в производстве гидролизного этилового спирта, этиленгликоля (основная часть тосола), стирола, полиэтилена и многого другого. Получают его при помощи пиролиза (нагревания без доступа воздуха) нефтяных фракций, например прямогонного бензина и т.п. Но существуют способы получения этилена без использования нефтепродуктов.
Вам понадобится
- Этиловый спирт, оксид алюминия, серная кислота, лабораторная посуда.
Инструкция
В емкость из жаропрочного материала поместите немного оксида алюминия и закройте ее крышкой с двумя газоотводными трубками, одну из которых поместите в пробирку с концентрированной серной кислотой . Нагрейте емкость на газовой горелке, температура оксида алюминия должна быть примерно, от 350 до 500 градусов.
Далее, в отдельную пробирку налейте немного чистого этилового спирта. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагрейте ее на спиртовой горелке. Газоотводную трубку соедините с емкостью, в которой находится оксид алюминия. При нагревании спирт начнет испаряться, проходя по газоотводу, попадет в емкость с оксидом алюминия, а при высокой температуре на оксиде алюминия будет происходить дегидратация, т.е. отщепление воды от молекул спирта. Из емкости будет выходить этилен с водяным паром и не прореагировавший спирт в газообразном состоянии. Эта смесь попадет в пробирку с серной кислотой, которая служит для обезвоживания смеси.
Видео по теме
Обратите внимание
При работе с кислотами пользуйтесь средствами защиты, берегите глаза и кожу. Соблюдайте меры пожарной безопасности.
Этан - один из часто встречающихся в природе газов. Это органическое вещество, которое наравне с метаном входит в состав нефти и природного газа. Из него получают этилен, который, в свою очередь, является сырьем для получения уксусной кислоты, этилового спирта, винилацетата ряда других веществ. В качестве исходного материала для получения этана обычно используется метан.
Инструкция
Как метан, так и этан относятся к классу органических соединений, называемых алканами . Они, в свою очередь, являются частными случаями предельных углеводородов. Углеводороды представляют собой органические соединения, молекулы которых состоят, как и следует из их названия , из атомов углерода и водорода.Метан является первым представителем гомологического ряда алканов. Далее за ним следуют этан, пропан , бутан и ряд других веществ. Формулы предельных углеводородов выражаются следующим образом: CnH2n+2. Метан и этан между собой являются гомологами. Так называются вещества, одинаковые по химическим свойствам, но разные по составу , и, следовательно, физическим свойствам. Состав гомологов отличается на CH2-группу.
Существует два основных способа получения этана из метана
. Первый из них заключается в применении реакции Вюрца, открытой в 1870 году. Данная реакция основана на взаимодействии галогенопроизводных предельных углеводородов с металлическим натрием. В частности, она может быть осуществлена в отношении хлорметана
. Для облегчения хода реакции необходимо добавить к этому соединению натрий. Он вступит в реакцию с молекулами хлора. Натрий присоединит к себе молекулы хлора, в результате чего получится этан:CH3-{Cl+2Na+Cl}-CH3
хлорметан ↓-2NaCl→C2H6Для того, чтобы получить этан, следует предварительно подготовить хлорметан. Он получается путем нагрева метана
и хлора до 400 градусов. После этого, проводят реакцию Вюрца как показано выше.
Второй способ является многоступенчатым. Вначале метан окисляют до ацетилена , а затем ацетилен гидрируют до этана. Окисление метана до ацетилена проходит следующим образом:4CH4+4O2→CH≡CH+CO2+CO+5H2O+2H2Далее приступают к гидрированию ацетилена. В результате двойного гидрирования окончательным продуктом реакции становится этан:CH3≡CH3→CH2=CH2→C2H6 (Гидрирование по водородному радикалу H2)Несмотря на то, что этан чаще всего получают несколько иными способами -это метод все равно иногда применяется, особенно когда исходным веществом может быть только метан. Метан и этан -газы одного класса и одной группы, поэтому одно из другого легко получить.
Обратите внимание
Все алканы являются ядовитыми и огнеопасными веществами.
Этан – бесцветный газ, представитель класса алканов, имеющий химическую формулу С2Н6. Этилен – также бесцветный газ, но, в отличие от этана, в природе почти не представлен. Это вещество - простейший представитель родственного алканам класса алкенов, то есть углеводородов, в молекуле которых есть двойная связь. Практически нерастворим в воде, хорошо растворяется в ацетоне, некоторых эфирах.
Инструкция
Но иногда может быть поставлена и обратная задача: получить из этилена этан. Разумеется, в промышленности никто не будет заниматься совершенно абсурдным, убыточным делом. А в лабораторной практике, для наглядного подтверждения свойств этилена , это вполне реально . Каким образом можно осуществить подобное превращение?
Достаточно посмотреть на формулы этих двух веществ, чтобы получить ответ . Благодаря наличию в молекуле двойной связи , этилен может присоединить еще два иона водорода. То есть, надо провести реакцию гидрирования:
С2Н4 + Н2 = С2Н6 Эта реакция идет при повышенных температуре и давлении, с использованием никелевых катализаторов.
Видео по теме
Этан чрезвычайно широко распространен (один из постоянных компонентов природного газа). Вступает во все реакции, характерные для алканов, прежде всего – галогенирования. Оно протекает под действием ультрафиолетового облучения, в ходе которого образуются свободные радикалы – инициаторы, может быть ускорено путем нагрева. Этилен используется в промышленности: является сырьем для получения дихлорэтана, винилацетата, окиси этилена, полиэтилена разных марок, стирола, который, в свою очередь, идет на производство полистирола. Также из этилена получают этиловый спирт, уксусную кислоту, этиленгликоль. Мало того – этот газ используется для ускорения созревания овощей и фруктов.
Этанол, или этиловый спирт, как и этилен относятся к органическим соединениям. Этанол – это одноатомный спирт, а этилен – непредельный углеводород класса алкенов. Однако между ними существует генетическая связь, согласно которой из одного вещества можно получить другое, в частности, из этанола – этилен .
