Сжиженные углеводородные газы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Металлический пятилитровый баллон для сжиженных углеводородных газов
Стеклопластиковый баллон для сжиженных углеводородных газов

Сжи́женные углеводоро́дные га́зы (СУГ) (англ. Liquefied petroleum gas (LPG)) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от −50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.

Производится в основном из попутного нефтяного газа. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.

Классификация[править | править вики-текст]

В зависимости от компонентного состава СУГ подразделяются на следующие марки

Марки сжиженных углеводородных газов
Марка Наименование Код ОКПО

(общероссийский классификатор предприятий и организаций)

ПТ Пропан технический 02 7236 0101
ПА Пропан автомобильный 02 7239 0501
ПБА Пропан-бутан автомобильный 02 7239 0502
ПБТ Пропан-бутан технический 02 7236 0103
БТ Бутан технический 02 7236 0103

Свойства[править | править вики-текст]

Параметры торговых марок[править | править вики-текст]


Наименование показателя Пропан технический Пропан автомобильный Пропан-бутан автомобильный Пропан-бутан технический Бутан технический
1. Массовая доля компонентов
Сумма метана, этана и этилена   Не нормируется
Сумма пропана и пропилена не менее 75 % масс.   Не нормируется
в том числе пропана не нормируется не менее 85±10 % масс. не менее 50±10 % масс. не нормируется не нормируется
Сумма бутанов и бутиленов не нормируется не нормируется не нормируется не более 60 % масс. не менее 60 % масс.
Сумма непредельных углеводородов не нормируется не более 6 % масс. не более 6 % масс. не нормируется не нормируется
2. Доля жидкого остатка при 20оС не более 0,7 % об. не более 0,7 % об. не более 1,6 % об. не более 1,6 % об. не более 1,8 % об.
3. Давление насыщенных паров не менее 0,16 МПа

(при минус 20оС)

не менее 0,07 МПа

(при минус 30оС)

не более 1,6 МПа

(при плюс 45оС)

не нормируется не нормируется
4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы не более 0,013 % масс. не более 0,001 % масс. не более 0,001 % масс. не более 0,013 % масс. не более 0,013 % масс.
в том числе сероводорода  не более 0,003 % масс.
5. Содержание свободной воды   отсутствие
6. Интенсивность запаха, баллы   не менее 3

Сжиженные углеводородные газы пожаро- и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах углеводородов, по степени воздействия на организм относятся к веществам 4-го класса опасности. Предельно допустимая концентрация СУГ в воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) предельных углеводородов (пропан, бутан) – 300 мг/м3, непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) – 100 мг/м3. СУГ образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 до 9,5%, нормального бутана от 1,8 до 9,1 % (по объему), при давлении 0,1 МПа и температуре 15 – 20оС. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470оС, нормального бутана – 405оС.


Физические характеристики[править | править вики-текст]


Показатель Метан Этан Этилен Пропан Пропилен н-Бутан Изобутан н-Бутилен Изобутилен н-Пентан
Химическая формула СН4 С2Н6 С2Н4 С3Н8 С3Н6 С4Н10 С4Н10 С4Н8 С4Н8 С5Н12
Молекулярная масса, кг/кмоль 16,043 30,068 28,054 44,097 42,081 58,124 58,124 56,108 56,104 72,146
Молекулярный объем, м3/кмоль 22,38 22,174 22,263 21,997 21,974 21,50 21,743 22,442 22,442 20,87
Плотность газовой фазы, кг/м3, при 0оС 0,7168 1,356 1,260 2,0037 1,9149 2,7023 2,685 2,55 2,5022 3,457
Плотность газовой фазы, кг/м3, при 20о 0,668 1,263 1,174 1,872 1,784 2,519 2,486 2,329 2,329 3,221
Плотность жидкой фазы, кг/м3, при 0о 416 546 566 528 609 601 582 646 646 6455
Температура кипения, при 101,3 кПа минус 161 минус 88,6 минус 104 минус 42,1 минус 47,7 минус 0,5 минус 11,73 минус 6,9 3,72 36,07
Низшая теплота сгорания, МДж/м3 35,76 63,65 59,53 91,14 86,49 118,53 118,23 113,83 113,83 146,18
Высшая теплота сгорания, МДж/м3 40,16 69,69 63,04 99,17 91,95 128,5 128,28 121,4 121,4 158
Температура воспламенения, оС 545-800 530-694 510-543 504-588 455-550 430-569 490-570 440-500 400-440 284-510
Октановое число 110 125 100 125 115 912,0 993,5 803,0 875,0 644,5
Теоретически необходимое количество воздуха

для горения, м33

3,52 16,66 14,28 23,8 22,42 30,94 30,94 28,56 28,56 38,08


Критические параметры газов[править | править вики-текст]

Газы могут быть превращены в жидкое состояние при сжатии, если температура при этом не превышает определенного значения, характерного для каждого однородного газа. Температура при которой данный газ не может быть сжижен никаким повышением давления, называется критической температурой. Давление, необходимое для сжижения газа при этой критической температуре, называется критическим давлением.


Показатель Метан Этан Этилен Пропан Пропилен н-Бутан Изобутан н-Бутилен Изобутилен н-Пентан
Критическая температура, оС минус 82,5 32,3 9,9 96,84 91,94 152,01 134,98 144,4 155 196,6
Критическое давление, МПа 4,58 4,82 5,033 4,21 4,54 3,747 3,6 3,945 4,10 3,331


Упругость насыщенных паров[править | править вики-текст]

Упругостью насыщенных паров сжиженных газов называется давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии со своей газовой фазой. При такой двухфазной системе не происходит ни конденсации паров ни испарения жидкости. Каждому компоненту СУГ при определенной температуре соответствует определенная упругость паров, возрастающая с ростом температуры.


Температура, оС Этан Пропан Изобутан н-Бутан н-Пентан Этилен Пропилен н-Бутилен Изобутилен
минус 50 0,553 0,07 1,047 0,100 0,070 0,073
минус 45 0,655 0,088 1,228 0,123 0,086 0,089
минус 40 0,771 0,109 1,432 0,150 0,105 0,108
минус 35 0,902 0,134 1,660 0,181 0,127 0,130
минус 30 1,050 0,164 1,912 0,216 0,152 0,155
минус 25 1,215 0,197 2,192 0,259 0,182 0,184
минус 20 1,400 0,236 2,498 0,308 0,215 0,217
минус 15 1,604 0,285 0,088 0,056 2,833 0,362 0,252 0,255
минус 10 1,831 0,338 0,107 0,0680 3,199 0,423 0,295 0,297
минус 5 2,081 0,399 0,128 0,084 3,596 0,497 0,343 0,345
0 2,355 0,466 0,153 0,102 0,024 4,025 0,575 0,396 0,399
плюс 5 2,555 0,543 0,182 0,123 0,030 4,488 0,665 0,456 0,458
плюс 10 2,982 0,629 0,215 0,146 0,037 5,000 0,764 0,522 0,524
плюс 15 3,336 0,725 0,252 0,174 0,046 0,874 0,594 0,598
плюс 20 3,721 0,833 0,294 0,205 0,058 1,020 0,688 0,613
плюс 25 4,137 0,951 0,341 0,240 0,067 1,132 0,694 0,678
плюс 30 4,460 1,080 0,394 0,280 0,081 1,280 0,856 0,864
плюс 35 4,889 1,226 0,452 0,324 0,096 1,444 0,960 0,969
плюс 40 1,382 0,513 0,374 0,114 1,623 1,072 1,084
плюс 45 1,552 0,590 0,429 0,134 1,817 1,193 1,206
плюс 50 1,740 0,670 0,490 0,157 2,028 1,323 1,344
плюс 55 1,943 0,759 0,557 0,183 2,257 1,464 1,489
плюс 60 2,162 0,853 0,631 0,212 2,505 1,588 1,645


Зависимость плотности от температуры[править | править вики-текст]

Температура,оС Пропан Изобутан н-Бутан
Удельный объем Плотность Удельный объем Плотность Удельный объем Плотность
Жидкость, л/кг Пар,м3/кг Жидкость, л/кг Пар,м3/кг Жидкость, л/кг Пар,м3/кг Жидкость, л/кг Пар,м3/кг Жидкость, л/кг Пар,м3/кг Жидкость, л/кг Пар,м3/кг
минус 60 1,650 0,901 0,606 1,11
минус 55 1,672 0,735 0,598 1,36
минус 50 1,686 0,552 0,593 1,810
минус 45 1,704 0,483 0,587 2,07
минус 40 1,721 0,383 0,581 2,610
минус 35 1,739 0,308 0,575 3,250
минус 30 1,770 0,258 0,565 3,870 1,616 0,671 0,619 1,490
минус 25 1,789 0,216 0,559 4,620 1,639 0,606 0,610 1,650
минус 20 1,808 0,1825 0,553 5,480 1,650 0,510 0,606 1,960
минус 15 1,825 0,156 0,548 6,400 1,667 0,400 0,600 2,500 1,626 0,624 0,615 1,602
минус 10 1,845 0,132 0,542 7,570 1,684 0,329 0,594 3,040 1,635 0,514 0,612 1,947
минус 5 1,869 0,110 0,535 9,050 1,701 0,279 0,588 3,590 1,653 0,476 0,605 2,100
0 1,894 0,097 0,528 10,340 1,718 0,232 0,582 4,310 1,664 0,355 0,601 2,820
плюс 5 1,919 0,084 0,521 11,900 1,742 0,197 0,574 5,070 1,678 0,299 0,596 3,350
плюс 10 1,946 0,074 0,514 13,600 1,756 0,169 0,5694 5,920 1,694 0,254 0,5902 3,94
плюс 15 1,972 0,064 0,507 15,51 1,770 0,144 0,565 6,950 1,715 0,215 0,583 4,650
плюс 20 2,004 0,056 0,499 17,740 1,794 0,126 0,5573 7,940 1,727 0,186 0,5709 5,390
плюс 25 2,041 0,0496 0,490 20,150 1,815 0,109 0,5511 9,210 1,745 0,162 0,5732 6,180
плюс 30 2,070 0,0439 0,483 22,800 1,836 0,087 0,5448 11,50 1,763 0,139 0,5673 7,190
плюс 35 2,110 0,0395 0,474 25,30 1,852 0,077 0,540 13,00 1,779 0,122 0,562 8,170
плюс 40 2,155 0,035 0,464 28,60 1,873 0,068 0,534 14,700 1,801 0,107 0,5552 9,334
плюс 45 2,217 0,029 0,451 34,50 1,898 0,060 0,527 16,800 1,821 0,0946 0,549 10,571
плюс 50 2,242 0,027 0,446 36,800 1,9298 0,053 0,5182 18,940 1,843 0,0826 0,5426 12,10
плюс 55 2,288 0,0249 0,437 40,220 1,949 0,049 0,513 20,560 1,866 0,0808 0,536 12,380
плюс 60 2,304 0,224 0,434 44,60 1,980 0,041 0,505 24,200 1,880 0,0643 0,532 15,400

Применение[править | править вики-текст]

Баллон для сжиженных углеводородных газов на газифицированной «Газели»

Наиболее распространенным является использование СУГ в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Обычно для этого используется смесь пропан-бутан. В некоторых странах СУГ использовались с 1940 года как альтернативное топливо для двигателей с искровым зажиганием.[1] [2]. СУГ являются третьим наиболее широко используемым моторным топливом в мире. В 2008 более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 млн тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.

СУГ могут не только заменить традиционное жидкое топливо, но и при незначительной реконструкции двигателей (увеличение степени сжатия) способны значительно повысить их номинальную мощность. Можно выделить следующие основные преимущества СУГ:

  • Максимально полное сгорание, а следовательно снижается количество вредных выбросов, что особенно важно в случае двигателей внутреннего сгорания в крупных городах, где вопросы экологии имеют первостепенное значение;
  • Снижение нагарообразования на поверхности поршней цилиндров, камеры сгорания и свечей двигателей;
  • Отсутствие конденсации топлива в цилиндрах двигателя (пары сжиженных газов перегреты), при этом не происходит смыва масляной пленки с поверхности поршней и цилиндров, что значительно увеличивает срок службы двигателя;
  • Высокие антидетоционные свойства СУГ по сравнению с бензином, что повышает мощность двигателя и снижает удельный расход топлива.
Сравнительные технико-экономические показатели работы автомобилей на бензине и пропан-бутане
Марка автомобиля Расход топлива Пробег на 1 заправке, км. при установке ГБО Выбросы СО, %
Бензин Газ Бензин Газ Увеличение массы, кг Уменьшение багажника, % Бензин Газ
ВАЗ 2106-10 9 10,3 440 390 40 20 0,3 0,1
Газ 31029 13 14,95 460 400 60 10 0,3 0,2
Москвич 412 10 11,5 400 350 40 15 0,3 0,1
ГАЗ 33022 16,5 19 380 420 70 0,4 0,2
ГАЗ 53 25 29 520 450 90 1,0 0,4
ЗИЛ-130 41 47 490 425 120 1,0 0,4

Использование СУГ в качестве топлива в промышленных и коммунально-бытовых нагревательных аппаратах позволяет осуществлять регулирование процесса горения в широком диапазоне, а возможность хранения СУГ в резервуарах делает его более предпочтительным по сравнению с природным газом в случае использования СУГ на автономных узлах теплоснабжения.

Основное направление химической переработки СУГ - это термические и термокаталитические превращения. В первую очередь здесь подразумеваются процессы пиролиза и дегидрирования, приводящие к образованию ненасыщенных углеводородов - ацетилена, олефинов, диенов, которые широко применяются для производства высокомолекулярных соединений и кислородсодержащих продуктов. Это направление включает в себя также процесс производства сажи термическим разложением в газовой фазе, а также процесс производства ароматических углеводородов. Схема превращений углеводородных газов в конечные продукты представлена в таблице.

Органические промышленные продукты, получаемые из продуктов крекинга и ароматизации углеводородных газов
Продукты прямого превращения

углеводородных газов

Производное вещество Конечный продукт
первичное вторичное
Этилен Полиэтилен Полиэтиленовые пластмассы
Окись этилена Поверхностно-активные вещества
Этиленгликоль Полиэфирное волокно, антифриз и смолы
Этаноламины Промышленные растворители, моющие вещества, мыло
Хлорвинил Хлорполивинил Пластиковые трубы, пленки
Этанол Этиловый эфир, уксусная кислота Растворители, химические преобразователи
Ацетальдегид Уксусный ангидрид Ацетатная целлюлоза, аспирин
Нормальный бутан
Винилцетат Поливиниловый спирт Пластификаторы
Поливинилацетат Пластиковые пленки
Этилбензол Стирол Полистироловые пластмассы
Акриловая кислота Волокна, пластмассы
Пропиональдегид Пропанол Гербициды
Пропионовая кислота Консервирующие средства для зерна
Пропилен Акрилонитрил Адипонитрил Волокна (нейлон-66)
Полипропилен Пластичные пленки, волокна
Окись пропилена Пропиленкарбонат Полиуретановые пены
Полипропиленгликоль Специальные растворители
Аллиловый спирт Полиэфирные смолы
Изопропанол Изопропилацетат Растворители типографических красок
Ацетон Растворитель
Изопропилбензол Фенол Фенольные смолы
Акролеин Акрилаты Латексные покрытия
Аллилхлориды Глицероль Смазочные вещества
Нормальные и изомолярные альдегиды Нормальный бутанол Растворитель
Изобутанол Амидные смолы
Изопропилбензол
Номальные бутены Полибутены Смолы
Вторичный бутиловый спирт Метилэтиловый кетон Промышленные растворители, покрытия, связывающие вещества
Депарафинизирующие добавки к нефти
Изобутилен Изобутиленметиловый бутадиеновый сополимер
Бутиловая смола Пластмассовые трубы, герметики
Третичный бутиловый спирт Растворители, смолы
Метилбутиловый третичный эфир Повыситель октанового числа бензина
Метакролеин Метилметакрилат Чистые пластиковые листы
Бутадиен Стирилбутадиеновые полимеры Буна-каучуковая синтетическая резина
Адипонитрил Гексаметилендиамин Нейлон
Сульфолен Сульфолан Очиститель промышленного газа
Хлоропрен Синтетическая резина
Бензол Этилбензол Стирол Полистироловые пластмассы
Изопропилбензол Фенол Фенольные смолы
Нитробензол Анилин Красители, резина, фотохимикаты
Линейный алкилбензол Разлагающиеся под действием бактерий моющие вещества
Малеиновый ангидрид Модификаторы пластмасс
Циклогексан Капролактам Нейлон-6
Адипиновая кислота Нейлон-66
Толуол Бензол Этилбензол, стирол Полистироловые пластмассы
Изопропилбензол, фенол Фенольные смолы
Нитробензол, хлорбензол, анилин, фенол Красители, резина, фотохимикаты

Кроме перечисленного СУГ используют в качестве аэрозольного энергоносителя. Аэрозолем является смесь активного компонента (духов, воды, эмульгатора) с пропиленом. Это коллоидный раствор, в котором тонкодиспергированные (размером 10 - 15 мкм) жидкие или твердые вещества взвешены в газовой или жидкой, легкоиспаряющейся фазе сжиженного углеводородного газа. Дисперсная фаза - активный компонент, из-за которого и вводят пропеллент в аэрозольные системы, применяющиеся для распыления духов, туалетной воды, полирующих веществ и др.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Zhang, Chunhua; Bian, Yaozhang; Si, Lizeng; Liao, Junzhi; Odbileg, N (2005). «A study on an electronically controlled liquefied petroleum gas-diesel dual-fuel automobile». Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 219 (2): 207. doi:10.1243/095440705X6470.
  2. Qi, D; Bian, Y; Ma, Z; Zhang, C; Liu, S (2007). «Combustion and exhaust emission characteristics of a compression ignition engine using liquefied petroleum gas-fuel-oil blended fuel». Energy Conversion and Management 48 (2): 500.

Литература[править | править вики-текст]

  • Оборудование для сжиженных углеводородных газов: Справочник, 1-е изд./ под. ред. Е. А. Карякина — Саратов: газовик, 2015. ISBN 978-5-9758-1552-1
  • Б.С. Рачевский Сжиженные углеводородные газы — Москва, 2009. 164с.
  • Н.Л.Стаскевич, Д.Я. Вигдорчик Справочник по сжиженным углеводородным газам — Лениниград, 1986. 36с.
  • ГОССТАНДАРТ РОССИИ ГОСТ Р 52087-2003 Технические условия - Газы углеводородные сжиженные топливные. — Москва, 2003. 164с.

Ссылки[править | править вики-текст]