Пропан бутан где используется. Из чего делают пропан-бутан? химические свойства, строение, получение, применение
Характер, где каждая новая ступень означает сжатие в 5-12 раз, после чего следует охлаждение и переход на следующую ступень. СПГ становится жидким по завершению последней стадии сжатия.
Сжижение газа – очень процесс, на который уходит до четверти всей энергии содержащейся в данном объеме газа. Для сжижения газа используются несколько типов установок – турбинно-вихревые, дроссельные, турбодетандерные и другие. Иногда сжижение производится по комбинированным схемам, куда входят элементы вышеперечисленных циклов. Как показывает практика, большей простотой и надежностью отличаются дроссельные установки.
Развитие современных технологий способствует тому, что сжижение природного газа стало возможным в условиях специализированных мини-заводов. Это тем более актуально для России – страны с развитой сетью магистральных газопроводов, чему способствует наличие многочисленных крупных и мелких газораспределительных станций и автомобильных газонаполнительных станций. Именно на их базе очень выгодно строить мини-заводы по производству СПГ.
Установка по производству сжиженного газа состоит из блока очистки от паров воды и двуокиси углерода, блока ожижения, системы управления и автоматики, криогенного емкостного оборудования для хранения и накопления СПГ и компрессорного оборудования. При выборе места установки мини-завода должны быть учтены характеристики оборудования, наличие коммуникаций – электроснабжения, воды, телефона и газовой магистрали, наличие безопасных расстояний от объекта, дорого и подъездных путей.
Сжиженный природный газ востребован в различных областях деятельности человека - в промышленности, в автомобильном транспорте, в медицине, в сельском хозяйстве, в науке и пр. Немалую популярность сжиженные газы завоевали за счет удобства их использования и транспортировки, а также экологической чистоты и невысокой стоимости.
Инструкция
Перед сжижением углеводородного газа его необходимо предварительно очистить и удалить водяной пар. Углекислый газ удаляют, используя систему трехступенчатых молекулярных фильтров. Очищенный таким образом газ в небольших количествах используется в качестве регенерационного. Восстанавливаемый газ либо сжигается, либо применяется для получения в генераторах мощности.
Просушивание происходит с помощью 3-х молекулярных фильтров. Один фильтр поглощает водяной пар. Другой сушит газ, который далее и проходит через третий фильтр. Для понижения температуры газ пропускается через водяной охладитель.
После очистки и сушки газа начинается процесс его сжижения, который последовательно осуществляется по стадиям. Природный газ на каждой стадии сжижения уплотняется от 5 до 12 раз, далее охлаждается и переходит на другую стадию. При завершении последней стадии сжатия с охлаждением происходит собственно сжижение природного газа. Объем его уменьшается примерно в 600 раз.
Получить газ можно несколькими способами: турбодетандерным, азотным способом, смешанным и др. При турбодетандерном способе на ГРС получают сжиженный природный газ, используя энергию перепада давления. К плюсам этого метода можно отнести небольшие энергозатраты и капиталовложения. А к минусам – низкий КПД сжижения, зависимость от стабильного давления, негибкое производство.
Азотный способ подразумевает производство сжиженного углеводородного газа из любых газовых источников. К преимуществам этого метода можно отнести простоту технологии, высокий уровень безопасности, гибкость производства, легкость и малозатратность эксплуатации. Ограничения этого метода - необходимость источника электроэнергии и высоких капитальных затрат.
При смешанном способе производства сжиженного газа в качестве хладагента используют смесь азота и метана. Получают газ также из любых источников. Этот метод отличается гибкостью производственного цикла и небольшими переменными затратами на производство. Если сравнивать с азотным способом сжижения, здесь капитальные затраты более существенны. Также необходим источник электроэнергии.
Источники:
- Что такое сжижение газов?
- Сжиженный газ: получение, хранение и транспортировка
- что такое сжиженный газ
Любой газ можно превратить в жидкость, если его сжать и сильно охладить. Впервые такой лабораторный эксперимент был проведен с аммиаком в 1779 году. Знаменитый ученый Майкл Фарадей, первооткрыватель электромагнитной индукции, в XIX веке также провел целый ряд успешных опытов по сжижению газов. А в начале ХХ века с развитием низкотемпературных технологий стало возможным переводить в жидкое состояние абсолютно все газы, известные науке.
Сжиженные газы находят широкое в самых разных областях науки и техники. Например, жидкий используется в качестве хладоагента при хранении скоропортящихся продуктов. Жидкий водород используют как компонент ракетного топлива. Сжиженная смесь пропана и бутана применяется в качестве автомобильного топлива. Примеры можно продолжать бесконечно. Кроме того, сжижение газов экономически выгодно при их транспортировке на большие расстояния.
Таким образом транспортируется ценнейшее полезное – природный газ. До сих пор самый распространенный способ его передачи от производителя потребителю реализован с помощью трубопроводов. Газ прокачивают по трубам под высоким давлением (порядка 75 атмосфер). При этом газ постепенно теряет кинетическую энергию и , поэтому необходимо время от времени охлаждать его, одновременно увеличивая давление. Это делается на компрессорных станциях. Легко можно понять, что строительство и обслуживание газопровода требует больших затрат. Однако при транспортировке газа на относительно небольшие расстояния это самый дешевый способ.
Если же газ необходимо транспортировать на очень большие расстояния, то гораздо выгоднее использовать специальные суда – танкеры-газовозы. От места добычи газа до ближайшего подходящего места на морском побережье протягивают трубопровод, а на берегу строят газовый терминал. Там газ сильно сжимают и охлаждают, переводя в жидкое состояние, и закачивают в изотермические емкости танкеров (при температурах порядка -150оС).
Этот способ транспортировки имеет ряд преимуществ перед трубопроводным. Во-первых, один подобный танкер за один рейс может перевезти громадное количество газа, ведь плотность вещества, находящегося в жидком состоянии, гораздо выше. Во-вторых, основные расходы приходятся не на транспортировку, а на погрузку-разгрузку продукта. В-третьих, хранение и перевозка сжиженного газа гораздо безопаснее, чем сжатого. Можно не сомневаться, что доля природного газа, транспортируемого в сжиженном виде, будет неуклонно возрастать по сравнению с газопроводными поставками.
В современном мире экономических отношений компании нередко ищут возможность минимизировать затраты на все процессы, связанные с производством, хранением, транспортировкой того или иного продукта. Не исключение и продукты газа.
Природный газ является полезным ископаемым, который добывают при помощи скважин. На территории месторождения природного газа располагают большое количество таких скважин, чтобы обеспечить равномерное падение пластового давления в залежи. Конечным пунктом доставки добытого газа являются различные фабрики, заводы, предприятия, ТЭЦ, газовые службы города.
Тысячи ученых в различных лабораториях ежедневно проводят огромное количество экспериментов, технологи на заводах и фабриках, следуя четким предписаниям, ломают головы при поиске наиболее выгодных способов доведения до конечного потребителя газа - вещества в газообразном агрегатном состоянии, которое катастрофически плохо поддается обработке и тем более транспортировке в исходном виде.
Сегодня природный газ научились транспортировать в жиженном виде. Так как газ не имеет ни цвета, ни запаха, то с целью предупреждения его утечки, а как следствие, отравления людей или возгорания помещения, в него добавляют различные одоранты , то есть химические вещества, которые имеют неприятный для человека запах.
- Чистый сжиженный природный газ не горит и не может самовоспламеняться. Но в результате испарения и при контакте с огнем это свойство возобновляется. Для того чтобы начать его использовать, газ снова необходимо подогреть.
Как газ делают жидким
Для упрощения перемещения, хранения, использования газ сжижают. Весь процесс сжижения проходит в специальных регазификационных терминалах. Сжиженный природный газ – это абсолютно бесцветная жидкость, лишенная запаха.
- После перехода из газообразного состояния в жидкость, его объем уменьшается в раз.
Сам процесс состоит из последовательного сжатия и охлаждения, которое продолжается до тех пор, пока сжижение не происходит. Следует отметить, что процесс этот весьма энергозатратен. Для уменьшения количества затраченной энергии используют потенциальную энергию газа и его естественное охлаждение.
Хранение газа осуществляется в специализированных цистернах, которые называются криоцистернами. А перевоз осуществляется на морских судах и спецавтомобилях. Конечный путь следования происходит по трубопроводам.
Пропан — это органическое соединение, третий представитель алканов в гомологическом ряду. При комнатной температуре он представляет собой газ без цвета и запаха. Химическая формула пропана - C 3 H 8 . Пожаро- и взрывоопасен. Обладает небольшой токсичностью. Он оказывает слабое воздействие на нервную систему и обладает наркотическими свойствами.
Строение
Пропан — это предельный углеводород, состоящий из трех атомов углерода. По этой причине он имеет изогнутую форму, но из-за постоянного вращения вокруг осей связей существует несколько молекулярных конформаций. Связи в молекуле ковалентные: С-С неполярные, C-H слабополярные. Из-за этого их сложно разорвать, а вещество довольно трудно вступает в химические реакции. Это и задает все химические свойства пропана. Изомеров у него нет. Молярная масса пропана - 44,1 г/моль.
Способы получения
В промышленности пропан почти не синтезируют искусственно. Его выделяют из природного газа и нефти с помощью перегонки. Для этого существуют специальные производственные установки.
В лаборатории пропан можно получить следующими химическими реакциями:
Физические свойства пропана
Как уже упоминалось, пропан — это газ без цвета и запаха. Он не растворяется в воде и других полярных растворителях. Зато растворяется в некоторых органических веществах (метанол, ацетон и другие). При - 42,1 °C сжижается, а при − 188 °C становится твердым. Огнеопасен, так как образует с воздухом легковоспламеняющиеся и взрывоопасные смеси.
Химические свойства пропана
Они представляют собой типичные свойства алканов.
Механизм реакций галогенирования — цепной. Под действием света или высокой температуры молекула галогена распадается на радикалы. Они вступают во взаимодействие с пропаном, отнимая у него атом водорода. В результате этого образуется свободный пропил. Он взаимодействует с молекулой галогена, вновь разбивая ее на радикалы.
Бромирование происходит по такому же механизму. Йодирование можно осуществлять только специальными йодсодержащими реагентами, так как пропан не взаимодействует с чистым йодом. При взаимодействии с фтором происходит взрыв, образуется полизамещенное производное пропана.
Нитрование может осуществятся разбавленной азотной кислотой (реакция Коновалова) или оксидом азота (IV) при повышенной температуре (130-150 °C).
Сульфоокисление и сульфохлорирование осуществляется при УФ-свете.
Реакция горения пропана: C 3 H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O.
Можно провести и более мягкое окисление, используя определенные катализаторы. Реакция горения пропана будет другой. В этом случае получают пропанол, пропаналь или пропионовую кислоту. В качестве окислителей, кроме кислорода, могут использоваться перекиси (чаще всего перекись водорода), оксиды переходных металлов, соединения хрома (VI) и марганца (VII).
Пропан реагирует с серой с образованием изопропилсульфида. Для этого в качестве катализаторов используется тетрабромэтан и бромид алюминия. Реакция идет при 20 °C в течение двух часов. Выход реакции составляет 60 %.
С теми же катализаторами может реагировать с оксидом углерода (I) с образованием изопропилового эфира 2-метилпропановой кислоты. Реакционная смесь после реакции должна быть обработана изопропанолом. Итак, мы рассмотрели химические свойства пропана.
Применение
Из-за хорошей горючести пропан находит применение в быту и промышленности как топливо. Он может быть использован также в качестве горючего для автомобилей. Пропан горит с температурой почти 2000° C, поэтому его используют для сварки и резки металла. Пропановыми горелками разогревают битум и асфальт в дорожном строительстве. Но зачастую на рынке используется не чистый пропан, а его смесь с
Как ни странно, но нашел он применение и в пищевой промышленности как добавка Е944. Благодаря своим химическим свойствам пропан используется там в качестве растворителя ароматизаторов, а также для обработки масел.
Смесь пропана и изобутана используется как хладагент R-290a. Он более эффективен, чем старые хладагенты, и также является экологически чистым, так как не разрушает озоновый слой.
Большое применение пропан нашел в органическом синтезе. Его используют для получения полипропилена и различного рода растворителей. В нефтепереработке его используют для деасфальтизации, то есть уменьшения доли тяжелых молекул в битумной смеси. Это необходимо для вторичного использования старого асфальта.
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.
