Газ пропан – от истоков до наших дней. Использование пропан-бутановой смеси, характеристики и рекомендации Как добывают газ пропан

Пропан - бесцветный, не обладающий запахом газ. Его химическая формула - C3H8 .

Существует совместно в ассорти с бутаном, который также, принадлежит к разряду алканов. В зависимости от времени года, пропорции каждого газа изменяются - летом в смеси преобладает пропан, зимой - бутан.
Пропан в воде плохо растворяется. Его точка кипения - 42,1°С. При такой пониженной температуре, газ пропан, имевший жидкий вид, переходит в газообразное состояние.

Как газ углеводородного типа, он очень взрывоопасен как обособленно, так и когда его концентрация в воздухе составляет от 2,1% - 9,5%.

В природных условиях, пропан распространен совместно с природным газом, однако в этой смеси его содержание небольшое. Для промышленного производства пропана, необходима переработка нефти, в условиях повышенной температуры.

Добыча пропана

Для получения пропана, при помощи природного газ, его для начала трансформируют в газово - паровую смесь, которая называется синтез - газ, и отправляют на синтезирование. После проведения синтеза, из полученного газа отделяют газовый бензин. Последний, транспортируется на фракционирующие оборудования, где из этого состава отторгается пропан.

Углеводородные тяжелые газы, такие как пропан, бутан и др. в составе нефти обладают высоко растворимыми свойствами. Они, в процессе обработки, собираются в специальном резервуаре, который называется газовым сепаратором. Именно в такой сепаратор нефть перебрасывается из места добычи. Далее, в этом сепараторе, при помощи изменения давления, и скорости перемещающегося нефтегазового течения, совершается отсоединение (сепарация) пропана от нефти, воды и других механических примесей. Процесс отделения происходит в результате различия в плотностях нефти, газа, воды и примесей. Из цокольной части трапа, выводится вода, из центральной части - нефть, из верхушки нефтяной тяжелый газ, который далее поступает в фильтрацию и по трубопроводу поступает на газоперерабатывающий комбинат.

Тяжелые нефтяные газы, употребляют как топливо, а также для извлечения различных химических веществ. Посредством химической обработки, из этих веществ, приобретают бутилен, пропилен, бутадиен. Эти вещества применяют для изготовления каучука и пластмассы.

Техника безопасности при наполнении баллонов

Для транспортировки и хранения пропана, необходимы баллоны и цистерны. В этих емкостях, для безопасного хранения пропана, не нужны стабилизирующие добавки, однако необходимо температурный баланс поддерживать не выше 50°С.

Перед наполнением пропановых баллонов, необходимо, чтобы жидкий объем массы, не превосходил 85% объема баллона. Кроме того, баллоны поступающие на заправку, должны в себе иметь остаточный газ.

Пропан – это газ с химической формулой C 3 H 8 , который не имеет запаха и цвета. Бутан – такой же бесцветный газ, как и пропан не имеющий запаха, формула бутана – С 4 Н 10 . Пропан и бутан относятся к ряду алканов и используются в качестве компонентов топлива СУГ. СУГ – это сжиженный углеводородный газ, пропан, как и бутан, имеет теплотворную способность, подходящую для использования в качестве топлива. Общая схожесть физических свойств двух газов не распространяется на их температуру кипения – у пропана она равна -43 о С, у бутана – гораздо выше (-0,5 о С).

Поэтому пропан можно использовать в качестве топлива при минусовых температурах, а бутан – нет, для чего и используют смесь газов – сжиженный углеводородный газ или пропан-бутан. Смесь газов делают для того, чтобы пропан (так коротко называют смесь пропана и бутана) можно было безопасно использовать при любых температурах. Отдельное использование пропана невозможно по следующей причине – при нагревании пропан существенно расширяется, что приводит к увеличению давления на стенки сосуда (в котором хранится газ) изнутри. Такое свойство пропана приводит к образованию трещин на внутренних стенках резервуара и его постепенному приходу в негодность (в силу потери возможности герметично сдерживать газ внутри себя). Утечка пропана – еще не самое худшее последствие его расширения. В случае резкого нагревания пропан способен взорвать баллон изнутри и нанести существенные повреждения находящимся неподалеку людям. В смесь пропана и бутана добавляют вещества, обладающие резким запахом для своевременного обнаружения утечки.

Смесь пропана и бутана хранится внутри баллона или газгольдера в сжиженном виде. Сжижение пропан-бутана происходит под воздействием давления – компрессорным методом, под давлением смесь пропана и бутана хранится внутри резервуара. Сжижение пропана делает его удобным для транспортировки и хранения – в сжиженном виде смесь пропана и бутана занимает в 600 раз меньше места. Хранение осуществляется при обычной температуре, в результате чего пропан частично переходит из жидкого состояния в газообразное (в таком состоянии пропан-бутан и используется в качестве топлива, в газообразном состоянии он подается к газовому котлу).

Как происходит получение пропан-бутана?

Пропан получают в результате операций по добыче или переработке нефти. При добыче нефти происходит высвобождение попутного нефтяного газа – смеси различных углеводородных газов, в том числе, пропана. Такое получение пропана происходит при фрекинге – технологии добычи нефти с гидроразрывом пласта. Часть пропана получается в качестве побочного продукта при переработке нефти на НПЗ. Далее пропан сжижается и перевозится к газонаполнительным станциям.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях (при 25 o С и атмосферном давлении) пропан представляет собой бесцветный газ без запаха (строение молекулы приведено на рис. 1), который при концентрации паров 1,7 - 10,9% образует с воздухом взрывоопасную смесь.

Пропан практически не растворим в воде, так как его молекулы малополярны и не взаимодействуют с молекулами воды. Он хорошо растворяется в неполярных органических растворителях, таких как бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и др.

Рис. 1. Строение молекулы пропана.

Таблица 1. Физические свойства пропана.

Получение пропана

Основными источниками пропана являются нефть и природный газ. Его можно выделить фракционной перегонкой природного газа или бензиновой фракции нефти.

В лабораторных условиях пропан получают следующими способами:

— гидрированием непредельных углеводородов

CH 3 -CH=CH 2 + H 2 →CH 3 -CH 2 -CH 3 (kat = Ni, t o);

— восстановлением галогеналканов

C 3 H 7 I + HI →C 3 H 8 + I 2 (t o);

— по реакции щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

C 3 H 7 -COONa + NaOH → C 3 H 8 + Na 2 CO 3 (t o);

— взаимодействием галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца)

C 2 H 5 Br + СH 3 Br + 2Na → CH 3 -CH 2 -CH 3 + 2NaBr.

Химические свойства пропана

В обычных условиях пропан не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Для пропана наиболее характерны реакции, протекающие по радикальному механизму. Энергетически более выгоден гомолитический разрыв связей C-H и C-C, чем их гетеролитический разрыв.

Все химические превращения пропана протекают с расщеплением:

1. cвязей C-H

• галогенирование (S R)

CH 3 -CH 2 -CH 3 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 3 + HBr (hv ).

• нитрование (S R)

CH 3 -CH 2 -CH 3 + HONO 2 (dilute) → CH 3 -C(NO 2)H-CH 3 + H 2 O (t o).

• сульфохлорирование (S R)

C 3 H 8 + SO 2 + Cl 2 → C 3 H 7 -SO 2 Cl + HCl (hv ).

• дегидрирование

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH-CH 3 + H 2 (kat = Ni, t o).

• дегидроциклизация

CH 3 -CH 2 -CH 3 → C 3 H 6 + H 2 (kat = Cr 2 O 3 , t o).

1. связей C-H и C-C

• окисление

C 3 H 8 + 5O 2 →3CO 2 + 4H 2 O (t o).

Применение пропана

Пропан применяется как автомобильное топливо, а также используется в быту (баллонный газ).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Основным компонентом автономной системы газоснабжения является пропан-бутановая смесь. При этом многие не понимают, зачем смешивают пропан и бутан , ведь каждый газ может использоваться как самостоятельное топливо. Тем не менее, в некоторых регионах России данные углеводороды нельзя применять в чистом виде для газификации объектов, что связано с их физико-химическими свойствами и климатическим фактором.

Свойства СУГ

Чтобы понять, зачем смешивают пропан с бутаном, необходимо знать особенности каждого компонента, в том числе их взаимодействие с внешней средой. С точки зрения молекулярного строения они относятся к углеводородным соединениям, которые можно хранить в жидком состоянии, что значительно упрощает транспортировку и эксплуатацию.

Одним из условий образования жидкого газа является высокое давление, поэтому его хранят в специальных резервуарах под давлением 16 бар. Второе условие для перехода углеводородных газов из одного состояния в другое – внешняя температура воздуха. Пропан закипает при -43°С, тогда как преобразование из жидкого в газообразное состояние у бутана происходит при -0,5°С, что является основным отличием данных углеводородов.

Таблица с некоторыми другими свойствами данных газов

Дополнительную информацию о свойствах сжиженного углеводородного газа можно прочитать в статье: пропан-бутан для газгольдера – свойства и особенности применения .

Зачем смешивают пропан и бутан в автономной системе газоснабжения

Учитывая физико-химические характеристики насыщенных углеводородов, их применение во многом зависит от климатических условий. Сжиженный бутан в чистом виде не будет работать при отрицательных температурах. Тогда как применение чистого пропана противопоказано в условиях жаркого климата, поскольку высокая температура вызывает чрезмерное повышение давления в газовом резервуаре.

Так как для каждого региона нецелесообразно производить отдельную марку газа, с целью унификации ГОСТом предусмотрена смесь с определенным содержанием двух компонентов в рамках установленных норм. Согласно ГОСТ 20448-90 максимальное содержание бутана в данной смеси не должно превышать 60%, при этом для северных регионов и в зимнее время года доля пропана должно быть не меньше 75%.

Процентное соотношение газов в разное время года

Кстати, больше статей нашего блога о газификации — в этом разделе.

Технологический фактор

Помимо климатического фактора, существует технологическое обоснование того, зачем смешивают пропан и бутан. На нефтеперерабатывающих предприятиях в процессе переработки попутных газов пропан и бутан производятся в разных количествах. Поэтому для оптимизации сырьевой политики данные углеводороды смешивают между собой в определенной пропорции. При этом, независимо от технологии изготовления сжиженного углеводородного газа, процентное содержание двух составляющих должно находиться в рамках, установленных ГОСТом.

Ценовая политика при заправке СУГ

Стоимость пропана-бутана зависит от содержания в нем первого (более дорогого) компонента. Поэтому неудивительно, что «зимняя» смесь для заправки автономной системы газоснабжения будет дороже «летней». Однако, если какая-либо компания предлагает заправку по цене, значительно уступающей среднерыночной, тогда ее представителю необходимо задать следующие вопросы:

• Почему стоимость СУГ такая низкая?
• Какое соотношение пропана-бутана?
• Как этот состав будет работать зимой?
• Есть ли в наличии соответствующая техническая документация?
• Можно ли обратиться в компанию при возникновении проблем?

Будьте осторожны! Дешевая смесь может затем обойтись гораздо дороже.

Некоторые компании хитрят, предоставляя «зимнюю» смесь, которая не соответствует ГОСТу. Поэтому невысокая стоимость СУГ должна, как минимум, насторожить покупателя.

Чтобы избежать проблем с газификацией своего дома, обращайтесь в компанию «Промтехгаз», которая уже доказала свой профессионализм и надежность. О чем свидетельствуют хорошие позиции на рынке, и отсутствие отрицательных отзывов от клиентов.