Сжиженные газы | Амистад

Содержание

Что такое сжиженный газ (суг)? — газбург
Автомобильный транспорт
Железнодорожный транспорт
Зависимость плотности от температуры
Параметры торговых марок
Перевозка сжиженных углеводородных газов танкерами
Примечания
Продукты для органического синтеза
Суг — госстандарт
Таблица 6. зависимость плотности от температуры: пропан, изобутан, н-бутан
Упругость насыщенных паров
Физические характеристики
Хранение

Что такое сжиженный газ (суг)? — газбург

5. СУГ имеют высокую теплотворную способность в 3-3,5 раза выше природного газа:

у пропана 21760-23686 ккал/куб.м. температура горения пропана 2110 °С;
у бутана 28310-30710 ккал/куб.м. температура горения бутана 2118°С;

6. Для полного сгорания 1 куб.м. газа пропана требуется 23,8 куб.м. воздуха, а для бутана 30,94 куб.м. воздуха. Это количество воздуха постоянно надо обеспечивать за счет трехкратного воздухообмена кухонь в течение 1 часа при пользовании газовыми приборами.

7. Необходимо помнить, что СУГ обладают невысокими температурами самовоспламенения относительно большинства других горючих газов. Для пропана она равна 466 °С, нормального бутана 405°С, изобутана 462°С при давлении 760 мм/рт.ст.

8. Пары сжиженного газа в 2 раза тяжелее воздуха, они могут скапливаться в низких непроветриваемых местах: стелиться по полу, проникать в подполья, колодцы и ямы. Диффузия газов в атмосферу осуществляется медленно в особенности при отсутствии ветра. Только при большой скорости ветра смешение паров сжиженных газов и воздуха могут ускориться. Поэтому шкафы под баллоны устанавливаются не ближе 3 м от подвалов и колодцев, а автомашины перевозящие газ должны останавливаться не ближе 5 м от колодцев.

9. Жидкая фаза газа, попадая на тело человека, вызывает обморожение, напоминающее ожог, из-за быстрого испарения и отбора тепла от живой ткани.

10. Коэффициент объемного расширения жидкой фазы СУГ в 11-16 раз больше чем у воды. Поэтому пр заполнении сосудов сжиженными газами сохраняют свободное пространство не менее 15% их вместимости. Категорически запрещается заполнять сосуды и резервуары полностью – для контроля баллоны взвешивают, заполнение резервуаров контролируют с помощью уровнемерных устройств, а при заполнении автомобильных газовых баллонов применяют клапаны-отсекатели.

11. Удельный вес жидкой фазы СУГ примерно в 2 раза легче воды. В 50-ти литровом баллоне не более 20 кг жидкой фазы СУГ. При растекании СУГ будут находиться на поверхности воды или земли.

12. При загорании СУГ применяют следующие средства пожаротушения: огнетушители углекислотные и пенные, воду в тонкораспыленном виде, сухой песок, водяной пар, асбестовое полотно.

Автомобильный транспорт

В России на сравнительно небольшие расстояния (до 300 км) сжиженные углеводородные газы перевозят в автоцистернах. Автомобильная цистерна представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд, в заднее днище которого вварен люк с приборами. Автоцистерны по конструкции и назначению подразделяются на транспортные и раздаточные.

Транспортные цистерны служат для перевозки относительно больших количеств сжиженного газа с заводов-поставщиков до кустовых баз и газонаполнительных станций, от КБ и ГНС до крупных потребителей и групповых установок со сливом газа в резервуары. Раздаточные автоцистерны предназначены для доставки сжиженного углеводородного газа потребителю с розливом в баллоны и снабжены полным комплектом оборудования (насос, раздаточная рамка) для розлива.

При необходимости раздаточные автоцистерны могут использоваться как транспортные.
Наружную поверхность всех автоцистерн окрашивают алюминиевой краской. С обеих сторон защитного кожуха цистерны по средней его линии на всю длину наносятся отличительные полосы красного цвета шириной 200 мм.

Над отличительными полосами и по окружности фланца чёрным цветом делаются надписи «Пропан» (или другой сжиженный газ) и «Огнеопасно».
На металлической табличке, прикрепляемой к автоцистерне, выбиваются следующие клейма: завод-изготовитель; номер цистерны по списку завода, год изготовления и дата освидетельствования, общая масса цистерны в тоннах, вместимость цистерны в м³, рабочее и пробное давление в МПа; клеймо ОТК завода.

Технические характеристики автоцистерн-полуприцепов
Показатель	Марка автоцистерны-полуприцепа
Показатель	ППЦТ-12	ППЦТ-15	ППЦТ-20	ППЦТ-31	ППЦТ-45
Давление, МПа, не более
Рабочее	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
Расчетное	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
Пробное	2,3	2,3	2,3	2,3	2,3
Вместимость геометричекая сосуда, м³	12,45	14,5 ± 0,1	19,72 ± 0,1	31,2 ± 0,1	45,75
Вместимость полезная резевуара, м³ (при коэффициенте наполнения 0,85)	10,58	12,32	16,76 ± 0,1	26,5 ± 0,1	38,89
Масса транспортируемого газа, кг, не более	6080	7076	9620	15 237	21 000
Тип тележки			ТПК-16, САТ-109	ТПК-16-0001100	ТПА-301
Полная масса полуприцепа, кг, не более	13 080	13 600	19 780, 20 160	26 762	35 000
Распределение полной массы полуприцеп-цистерны по осям, кг, не более
На седельное сцепное устройство	5880	6440	7980, 8100	11 027	11 000
На ось колес	7200	7200		15735	24000
На переднюю ось, кг, не более			5910, 6030
На заднюю ось, кг, не более			5910, 6030
Колея колес, мм	1850	1850	1850	1850	1850
Количество осей / колес полуприцепа-цистерны	1/4	1/4	2/8	2/8	3/6
База, мм	4765	5300	5365 1320, 5365 1370	5490 1320	4330 1320 1320
Производительност насоса, л/мин.	90	до 90
Габаритные размеры, мм, не более
Длина	8350	7890	10 420	10 435	11 500
Ширина	2500	2500	2430	2430	2490
Высота	3150	3190	3190	3535	3650
Мощность электродвигателя, кВт		2	2	2	5
Напряжение питанияэлектродвигателя насоса, В		380	380	380	380
Производительность насоса, л/мин.		90	90	90	220

Также автомобильный транспорт используется для перевозки сжиженных углеводородных газов в баллонах. Баллоны имеют два типа-размера 50 и 27 литров.

Железнодорожный транспорт

Для транспортировки сжиженных углеводородных газов по сети железных дорог используют железнодорожные вагон-цистерны специальной конструкции. Цистерна представляет собой сварной цилиндрический резервуар с эллиптическими днищами, расположенный на железнодорожных тележках. Крепление резервуара к раме осуществляется стяжными болтами.

Техническая характеристика специальных вагонов-цистерн для перевозки сжиженных углеводородных газов
Модель	15-1200	15-1200-02	15-1228	15-1209	15-1229
Грузоподъёмность, т	31	40,8	56,1	51	53,5
Масса тары, т	36 ± 3 %	37,6 ± 3 %	36,4…37,9 ± 3 %	36,7 ± 3 %	40
Объём кузова (котла), м³ (полный)	55,7	73,9	110	83,83	96,68
Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН	170	194,8	200	217,78	230,3
на один погонный метр, кН/м	56,6	64,8	70	72,5	76,6
Скорость конструкционная, км/ч	120	120	120	120	120
Габарит по ГОСТ 9238-83	02-BM	1-T	1-T	1-T	1-T
Длина, м
по осям автосцепок	12,02	12,02	15,28	12,02	15,28
по концевым балкам рамы	10,8	10,8	14,06	10,8	14,06
Ширина максимальная, м	3,056	3,056		3,282	3,198
Модель тележки	18-100	18-100	18-100	18-100	18-100
Диаметр котла внутренний, мм	2600	3000		3200	3000
Давление в котле, МПа
избыточное	2,0	2,0		1,65	1,8
создаваемое при гидравлическом испытании	3,0	3,0		2,5	2,5
Основной материал	Сталь 09Г2С — 13 ГОСТ 5520-79
Ширина колеи, мм	1520 (1435)	1520		1520	1520
Срок службы, лет	40	40	40	40	40

Зависимость плотности от температуры

Плотность жидкой и газовой фаз СУГ существенно зависит от температуры. Так плотность жидкой фазы с ростом температуры падает, и наоборот, плотность паровой фазы — растет.

Необходимо отметить, что при изменении условий хранения (температура, давление) компонентный состав фаз СУГ также изменяется, что важно учитывать для некоторых приложений [1].

Данные о значениях плотности компонентов СУГ при различных значениях температуры даны табл.

Температура,°C	Пропан				Изобутан				н-Бутан
	Удельный объём		Плотность		Удельный объём		Плотность		Удельный объём		Плотность
	Жидкость, л/кг	Пар, м³/кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м³	Жидкость, л/кг	Пар, м³/кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м³	Жидкость, л/кг	Пар, м³/кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м³
−60	1,650	0,901	0,606	1,11
−55	1,672	0,735	0,598	1,36
−50	1,686	0,552	0,593	1,810
−45	1,704	0,483	0,587	2,07
−40	1,721	0,383	0,581	2,610
−35	1,739	0,308	0,575	3,250
−30	1,770	0,258	0,565	3,870	1,616	0,671	0,619	1,490
−25	1,789	0,216	0,559	4,620	1,639	0,606	0,610	1,650
−20	1,808	0,1825	0,553	5,480	1,650	0,510	0,606	1,960
−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
−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
−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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
60	2,304	0,0224	0,434	44,60	1,980	0,041	0,505	24,200	1,880	0,0643	0,532	15,400

Параметры торговых марок


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 20 °C	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 −20 °C)	не менее 0,07 МПа (при −30 °C)	не более 1,6 МПа (при 45 °C)	не нормируется	не нормируется
4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы	не более 0,013 % масс.	не более 0,01 % масс.	не более 0,01 % 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

Другие сокращения: УЗО что это такое в электрике, схема подключения

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 пересчёте 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 объёму), при давлении 0,1 МПа и температуре 15 — 20 °C. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470 °C, нормального бутана — 405 °C.

Перевозка сжиженных углеводородных газов танкерами

В 2006 году в мире насчитывалось 934 танкера-газовоза с суммарной вместимостью 8650 тыс. м³.

Современный танкер-газовоз представляет собой огромное судно, по размеру сравнимое с нефтяным супертанкером. В среднем грузовместимость газовозов в зависимости от вида газа и способа его сжижения составляет 100—200 тыс. м³.

Скорость газовозов варьируется от 9 до 20 узлов (16,7-37 км в час). В качестве двигателей чаще всего используются дизели. Средняя стоимость газовоза составляет 160—180 млн долл. США, что примерно в пять раз превышает затраты на постройку аналогичного по водоизмещению нефтяного танкера.

По архитектурно-конструктивному типу газовозы представляют собой суда с кормовым расположением машинного отделения и надстройки, двойным дном (в последнее время строятся исключительно газовозы с двойными бортами) и цистернами балласта.

Для перевозки сжиженных углеводородных газов, применяют вкладные грузовые танки с расчетным давлением в среднем не более 2 МПа. Они размещаются как на палубе, так и в трюмах на специальных фундаментах. В качестве материала для танков обычно выступает углеродистая сталь.

Существует три типа судов для транспорта сжиженных углеводородных газов.

Характеристика некоторых танкеров сжиженных углеводородных газов
Танкер	Вместимость м³ (т)	Резервуары				Технологическая характеристика			Двигатель
Танкер	Вместимость м³ (т)	Число	Тип	Давление, кгс/см²	Температура	Число компрессоров	Число насосов	Скорость загрузки, т/ч	Тип	Мощность, л. с.	Скорость, км/ч	Топливо
«Кегумс» (Россия)	2080 (1125)	4	Сферический	17,5	Окружающей среды	2	2	200	Двухтактный цилиндровый	2400	24	Газойль
«Краслава» (Россия)	2080 (1125)	4	Сферический	17,5	Окружающей среды	2	2	200	Двухтактный цилиндровый	3400	24	Дизельное
«Размус Толструм» (Дания)	1042 (520)	5	Вертикальный (2) Сферический (3)	17,5	Окружающей среды	2	2	45	Четырёхтактный восьмицилиндровый	1000	19	Газойль
«Медгаз» (Греция)	800 (400)	14	Вертикальный	17,45	Окружающей среды				Два двухтактных каждый по 4 цилиндра		13	Газойль
«Тоо Со Мару» (Япония)	13 355		Изотермический	0,05	Соответственно давлению				Турбоэлектрический	6000		Сжиженный газ, нефть
«Кеп Мартин» (Франция)	13 196 (6900)	9	Горизонтальный полуизотермический	5	Соответственно давлению	3		420	Двухтактный пятицилиндровый	4650	27	Нефть
«Фростон» (Норвегия)	4100 (2215)	6	Горизонтальный полуизотермический	5	Соответственно давлению	3	4	250	Двухтактный шестицилиндровый	3450	25	Дизельное
«Джуле» (Англия)	2456 (1325)	6	Горизонтальный полуизотермический	8	Соответственно давлению	2	3	100	Четырёхтактный, десятицилиндровый	2670	26	Дизельное
«Ессо Флайм» (Финляндия)	1050 (500)	3	Горизонтальный полуизотермический	5	−1… 10 °C	3	2	85	Дизель	1200	24	Дизельное
«Ньютон» (Испания)	2180 (1170)	8	Горизонтальный полуизотермический	7,5	Соответственно давлению	3	2	105	Четырёхтактный, восьмицилиндровый	1500	24	Газойль
«Агипгаз Кворта» (Италия)	1850 (100)	18	Вертикальный	17,5	Окружающей среды	2	2	40	Четырёхтактный, восьмицилиндровый		21	Газойль
«Широяма Мару» (Япония)	46100	4	Изотермический	0,05	Соответственно давлению				Двухтактный, восьмицилиндровый	1200	26	Сжиженный газ, нефть
«Жюль Верн» (Франция)	25 500 (12060)	7	Цилиндрический, изотермический	0,01	−162 °C	14		3300	2 паровые турбины	11500	29	Нефть
«Тетан Принцесс» (Англия)	27400(12070)	9	Прямоугольный, изотермический	0,01	−162 °C	9		900	2 паровые турбины	11500	29	Нефть

Примечания

↑Oleksiy Zivenko.LPG ACCOUNTING SPECIFICITY DURING ITS STORAGE AND TRANSPORTATION (англ.) // Measuring Equipment and Metrology. — 2022. — Vol. 80, iss. 3. — P. 21–27. — ISSN2617-846X 0368-6418, 2617-846X. — doi:10.23939/istcmtm2022.03.021.
↑http://www.firesprinkler.ru/dmdocuments/PZ_SP_S.pdf «Склады сжиженных углеводородных газов. Требования пожарной безопасности»
↑http://propane-butane.ru Горизонтальные резервуары
↑http://gazovik-ongk.ru/Архивная копия от 24 июня 2022 на Wayback Machine Резервуары и технологическое оборудование
↑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.
↑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.

Продукты для органического синтеза

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
Продукты прямого превращения углеводородных газов	первичное	вторичное	Конечный продукт
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, плёнки
	Этанол	Этиловый эфир, уксусная кислота	Растворители, химические преобразователи
	Ацетальдегид	Уксусный ангидрид	Ацетатная целлюлоза, аспирин
		Нормальный бутан
	Винилцетат	Поливиниловый спирт	Пластификаторы
		Поливинилацетат	Пластиковые плёнки
	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 плёнки, 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
Нормальные 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 пропеллентом. Это коллоидный раствор, в котором тонкодиспергированные (размером 10-15 мкм) жидкие или твердые вещества взвешены в газовой или жидкой, легкоиспаряющейся фазе сжиженного углеводородного газа.

Суг — госстандарт

Сжиженные углеводородные газы применяются в качестве автомобильного топлива.

За сравнительно короткий промежуток времени пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, ясного понимания процессов, происходящих при перекачке, измерении, хранении, транспортировке.

Общеизвестно, что добыча и использование нефти и газа в России имеет многовековую историю. Однако технический уровень промыслового газового хозяйства до XX века был исключительно примитивным. Не находя экономически обоснованных областей применения, нефтепромышленники не только не заботились о сохранении газа или легких фракций углеводородов, но и старались от них избавиться. Негативное отношение наблюдалось и к бензиновым фракциям нефти, поскольку они вызывали повышение температуры вспышки и опасность загорания и взрывов. Выделение газовой промышленности в 1946 г. в самостоятельную отрасль позволило революционно изменить ситуацию и резко увеличить как объём добычи газа в абсолютном значении, так и его удельный вес в топливном балансе страны. Быстрые темпы роста добычи газа стали возможны благодаря коренному усилению работ по строительству магистральных газопроводов, соединивших основные газодобывающие районы с потребителями газа крупными промышленными центрами и химическими заводами.

Тем не менее, основательный подход к точному измерению и учету сжиженных газов в нашей стране стал появляться не более 10 — 15 лет назад. Для сравнения, сжиженный газ в Англии производится с начала 30-х годов XX века, с учетом того, что это страна с развитой рыночной экономикой, технология измерения и учета сжиженных газов, а также производство специального оборудования для этих целей стали развиваться практически с началом производства.

Итак, коротко рассмотрим, что представляют собой сжиженные углеводородные газы и как они производятся. Сжиженные газы делятся на две группы:

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) — представляют собой смесь химических соединений, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, т.е. смесь углеводородов различной молекулярной массы и различного строения. Основными компонентами СУГ являются пропан и бутан, в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (метан и этан) и более тяжелые (пентан). Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен. Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).

Другие сокращения: Септик акуор в Москве: 414-товаров: бесплатная доставка [перейти]

ШФЛУ — широкая фракция легких углеводородов, включает в основном смесь легких углеводородов этановой (С2) и гексановой (С6) фракций.

В целом типичный состав ШФЛУ выглядит следующим образом: этан от 2 до 5%; сжиженный газ фракций С4-С5 40-85%; гексановая фракция С6 от 15 до 30%, на пентановую фракцию приходится остаток.

Учитывая широкое применение в газовом хозяйстве именно СУГ, следует более подробно остановиться на свойствах пропана и бутана.

Пропан — это органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов. Химическая формула C₃H₈ (рис. 1). Бесцветный газ без запаха, очень малорастворим в воде. Точка кипения -42,1С. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 2,1 до 9,5%. Температура самовоспламенения пропана в воздухе при давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) составляет 466 °С.

Пропан используется в качестве топлива, основной компонент так называемых сжиженных углеводородных газов, в производстве мономеров для синтеза полипропилена. Является исходным сырьём для производства растворителей. В пищевой промышленности пропан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E944, как пропеллент.

Бутан (C₄H₁₀) — органическое соединение класса алканов. В химии название используется в основном для обозначения н-бутана. Химическая формула C₄H₁₀. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана СН(СНз)з. Бесцветный горючий газ, без запаха, легко сжижаемый (ниже 0 °С и нормальном давлении или при повышенном давлении и обычной температуре — легколетучая жидкость). Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %). Является продуктом каталитического и гидрокаталитического крекинга нефтяных фракций.

Производство, как сжиженного газа, так и ШФЛУ осуществляется за счет следующих трех основных источников:

Основное преимущество СУГ — возможность их существования при температуре окружающей среды и умеренных давлениях, как в жидком, так и в газообразном состоянии. В жидком состоянии они легко перерабатываются, хранятся и транспортируются, в газообразном имеют лучшую характеристику сгорания.

Состояние углеводородных систем определяется совокупностью влияний различных факторов, поэтому для полной характеристики необходимо знать все параметры. К основным параметрам, поддающимся непосредственному измерению и влияющим на режимы течения СУГ, относятся давление, температура, плотность, вязкость, концентрация компонентов, соотношение фаз.

Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных изменений. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.

Углеводородные системы могут быть гомогенными и гетерогенными. Если система имеет однородные физические и химические свойства — она гомогенна, если же она неоднородна или состоит из веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях — она гетерогенна. Двухфазные системы относятся к гетерогенным.

Под фазой понимается определенная гомогенная часть системы, имеющая четкую границу раздела с другими фазами.

Сжиженные газы при хранении и транспортировании постоянно изменяют свое агрегатное состояние, часть газа испаряется и переходит в газообразное состояние, а часть конденсируется, переходя в жидкое состояние. В тех случаях, когда количество испарившейся жидкости равно количеству сконденсировавшегося пара, система жидкость-газ достигает равновесия и пары на жидкостью становятся насыщенными, а их давление называется давлением насыщения или упругостью паров.

Упругость паров СУГ возрастает с повышением температуры и уменьшается с ее понижением.

Сжиженные углеводородные газы транспортируются в железнодорожных и автомобильных цистернах, хранятся в резервуарах различного объема в состоянии насыщения: в нижней части сосудов размещается кипящая жидкость, а в верхней находятся сухие насыщенные пары. При снижении температуры в резервуарах часть паров сконденсируется, т. е. увеличивается масса жидкости и уменьшается масса пара, наступает новое равновесное состояние. При повышении температуры происходит обратный процесс, пока при новой температуре не наступит равновесие фаз. Таким образом, в резервуарах и трубопроводах происходят процессы испарения и конденсации, которые в двухфазных средах протекают при постоянном давлении и температуре, при этом температуры испарения и конденсации равны.

В реальных условиях в сжиженных газах в том или ином количестве присутствуют водяные пары. Причем их количество в газах может увеличиваться до насыщения, после чего влага из газов выпадает в виде воды и смешивается с жидкими углеводородами до предельной степени растворимости, а затем выделяется свободная вода, которая отстаивается в резервуарах. Количество воды в СУГ зависит от их углеводородного состава, термодинамического состояния и температуры. Доказано, что если температуру СУГ снизить на 15-30⁰С, то растворимость воды снизится в 1,5-2 раза и свободная вода скопится на дне резервуара или выпадет в виде конденсата в трубопроводах. Скопившуюся в резервуарах воду необходимо периодически удалять, иначе она может попасть к потребителю или привести к поломке оборудования.

Согласно методам испытаний СУГ определяют наличие лишь свободной воды, присутствие растворенной допускается.

За рубежом предъявляются более жесткие требования на наличие воды в СУГ и ее количество, посредством фильтрации доводится до 0,001% по массе. Это оправдано, так как растворенная вода в сжиженных газах является загрязнителем, ибо даже при положительных температурах она образует твердые соединения в виде гидратов.

Гидраты можно отнести к химическим соединениям, так как они имеют строго определенный состав, но это соединения молекулярного типа, однако химическая связь на базе электронов у гидратов отсутствует. В зависимости от молекулярной характеристики и структурной формы внутренних ячеек, различные газы внешне представляют собой четко выраженные прозрачные кристаллы разнообразной формы, а гидраты, полученные в турбулентном потоке — аморфную массу в виде плотно спрессованного снега.

В большинстве случаев, говоря о сжиженных газах, подразумеваются углеводороды соответствующие ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные для коммунально-бытового потребления» и ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта». Они представляют собой смесь, состоящую в основном из пропана, бутана и изобутана. Благодаря идентичности строения их молекул приближенно соблюдается правило аддитивности: параметры смеси пропорциональны концентрациям и параметрам отдельных компонентов. Поэтому по некоторым параметрам можно судить о составе газов.

Сжиженные углеводородные газы относятся к низкокипящим жидкостям, способным находиться в жидком состоянии под давлением насыщенных паров.

Температура кипения:Пропан -42⁰С; Бутан — 0,5⁰С.
При нормальных условиях объем газообразного пропана больше в 270 раз, чем объем пропана сжиженного.
Сжиженные углеводородные газы характеризуются высоким коэффициентом теплового расширения.
СУГ характеризуются низкой плотностью и вязкостью по сравнению со светлыми нефтепродуктами.
Нестабильность агрегатного состояния СУГ при течении по трубопроводам в зависимости от температуры, гидравлических сопротивлений, неравномерности условных проходов.
Транспортирование, хранение и измерение СУГ возможны только посредством закрытых (герметизированных) систем, рассчитанных, как правило, на рабочее давление 1,6 МПа. ГОСТ Р 55085-2022
Перекачивающие, измерительные операции требуют применения специального оборудования, материалов и технологий.

Во всем мире, углеводородные системы и оборудование, а также устройство технологических систем подчинено единым требованиям и правилам.

Сжиженный газ представляет собой ньютоновскую жидкость, поэтому процессы перекачивания и измерения описываются общими законами гидродинамики. Но функция углеводородных систем сводится не только к простому перемещению жидкости и ее измерению, но и обеспечению уменьшения влияния «отрицательных» физико-химических свойств СУГ.

Принципиально, системы, перекачивающие СУГ, мало отличаются от систем для воды и нефтепродуктов, и, тем не менее, необходимо дополнительное оборудование, гарантирующее качественные и количественные характеристики измерения.

Исходя из этого технологическая углеводородная система, как минимум должна иметь в своем составе резервуар, насос, газоотделитель, измеритель, дифференциальный клапан, отсечной или регулирующий клапан, устройства безопасности от превышения давления или скорости потока.

Резервуар хранения должен быть оборудован входным патрубком для налива продукта, линией слива для отпуска и линией паровой фазы, которая используется для выравнивания давления, возврата паров от газоотделителя или калибровки системы.

Насос — обеспечивает давление, необходимое для движения продукта через систему отпуска. Насос должен быть подобран по емкости, производительности и давлению.

Измеритель — включает преобразователь количества продукта и отсчетное устройство (индикацию) которое может быть электронным или механическим.

Газоотделитель — отделяет пар, образованный во время потока жидкости, прежде чем он достигнет счетчика и возвращает его в паровое пространство резервуара.

Дифференциальный клапан — служит для обеспечения прохождения через счетчик только жидкого продукта, посредством создания после счетчика избыточного дифференциального давления, заведомо большего, чем давление паров в емкости.

Таблица 6. зависимость плотности от температуры: пропан, изобутан, н-бутан

Температура,^оС	Пропан				Изобутан				н-Бутан
	Удельный объём		Плотность		Удельный объём		Плотность		Удельный объём		Плотность
	Жидкость, л/кг	Пар, м³/кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м³	Жидкость, л/кг	Пар, м³/кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м³	Жидкость, л/кг	Пар, м³/кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м³
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	0,0224	0,434	44,60	1,980	0,041	0,505	24,200	1,880	0,0643	0,532	15,400

Другие сокращения: Узнать код ОКФС по ИНН - данные Росстата

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.

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.

Упругость насыщенных паров

Упругостью насыщенных паров сжиженных газов называется давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии со своей газовой фазой. При таком состоянии двухфазной системы не происходит ни конденсации паров, ни испарения жидкости. Каждому компоненту СУГ при определённой температуре соответствует определённая упругость насыщенных паров, возрастающая с ростом температуры. Давление в таблице указано в МПа.


Температура, °C	Этан	Пропан	Изобутан	н-Бутан	н-Пентан	Этилен	Пропилен	н-Бутилен	Изобутилен
−50	0,553	0,07				1,047	0,100	0,070	0,073
−45	0,655	0,088				1,228	0,123	0,086	0,089
−40	0,771	0,109				1,432	0,150	0,105	0,108
−35	0,902	0,134				1,660	0,181	0,127	0,130
−30	1,050	0,164				1,912	0,216	0,152	0,155
−25	1,215	0,197				2,192	0,259	0,182	0,184
−20	1,400	0,236				2,498	0,308	0,215	0,217
−15	1,604	0,285	0,088	0,056		2,833	0,362	0,252	0,255
−10	1,831	0,338	0,107	0,068		3,199	0,423	0,295	0,297
−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
5	2,555	0,543	0,182	0,123	0,030	4,488	0,665	0,456	0,458
10	2,982	0,629	0,215	0,146	0,037	5,000	0,764	0,522	0,524
15	3,336	0,725	0,252	0,174	0,046		0,874	0,594	0,598
20	3,721	0,833	0,294	0,205	0,058		1,020	0,688	0,613
25	4,137	0,951	0,341	0,240	0,067		1,132	0,694	0,678
30	4,460	1,080	0,394	0,280	0,081		1,280	0,856	0,864
35	4,889	1,226	0,452	0,324	0,096		1,444	0,960	0,969
40		1,382	0,513	0,374	0,114		1,623	1,072	1,084
45		1,552	0,590	0,429	0,134		1,817	1,193	1,206
50		1,740	0,670	0,490	0,157		2,028	1,323	1,344
55		1,943	0,759	0,557	0,183		2,257	1,464	1,489
60		2,162	0,853	0,631	0,212		2,505	1,588	1,645

Физические характеристики


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 0 °C	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 20°	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 0°	416	546	566	528	609	601	582	646	646	645,5
Температура кипения, при 101,3 кПа	−161	−88,6	−104	−42,1	−47,7	−0,50	−11,73	−6,90	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, °C	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	91,20	99,35	80,30	87,50	64,45
Теоретически необходимое количество воздуха для горения, м³/м³	9,52	16,66	14,28	23,8	22,42	30,94	30,94	28,56	28,56	38,08

Хранение

[2]

Для хранения сжиженных углеводородных газов широко используются стальные резервуары цилиндрической и сферической форм. Сферические резервуары по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму и требуют меньшего расхода металла на единицу объёма ёмкости за счёт уменьшения толщины стенки, благодаря равномерному распределению напряжений в сварных швах и по контуру всей оболочки[3][4].

Основные характеристики цилиндрических резервуаров
Показатель			Условная вместимость, м³
Показатель			25	50	100	160	175	200
Вместимость, м³	действительная		27,8	49,8 / 49,8	93,3 / 93,9	152,4 / 154,3	175	192,6 / 192,6
Вместимость, м³	полезная		23,2	41,6 / 44,8	77,8 / 83,4	128,9 / 139,2	146	160,6 / 173,5
Внутренний диаметр, м.			2,0	2,4 /2,4	3,0 / 3,0	3,2 /3,2	3,0	3,4 / 3,4
Общая длина, м.			9,1	11,3 / 11,3	13,6 / 13,6	19,7 / 19,7	25,5	21,8 / 21,8
Длина цилиндрической части, м.			8,00 / 8,00	10,0 / 10,0	12,0 / 12,0	18,0 / 18,0	23,8 / 23,8	20,0 / 20,0
Расстояние между опорами, м.			5,5	6,6 / 6,6	8,0 / 8,0	11,5 / 11,5	15,1	12,8 / 12,8
Наибольшее рабочее давление, кгс/см².			18	18 / 7	18 / 7	18 / 7	16	18 / 7
Толщина стенок, мм.	Ст.3 (спокойная)	корпус	24	28 / 14	34 / 16	36 / 18	22	38 / 18
	Ст.3 (спокойная)	днище	24	28 / 16	34 / 16	36 / 18	28	38 / 18
	Ст.3 Н	корпус	20	24 / 15	28 / 14	30 / 14		32 / 16
	Ст.3 Н	днище	20	24 / 12	28 / 16	30 / 20		32 / 20
Расстояние между штуцерами, м.			1,1	1,4 / 1,4	1,1 / 1,1	1,4 / 1,4	0,9	1,1 / 1,1
Расстояние между штуцером и люком, м.			1,4	1,4 / 1,4	1,4 / 1,4	1,7 / 1,7	3,15	1,4 / 1,4
Общая масса, т.	Ст.3 (спокойная)		11,7	20,2 / 10,4	37,2 / 19,1	60,1 / 31,9	44,6	73,9 / 55,8
Общая масса, т.	Ст.3 Н		9,7	17,4 / 9,2	30,5 / 16,8	50,4 / 25,5		62,7 / 32,4
Удельный расход металла (ст.3) на 1 м³, т.			0,420	0,405 / 0,209	0,399 / 0,205	0,399 / 0,200	0,255	0,384 / 0,168

Основные характеристики сферических резервуаров
Номинальная вместимость, м³	Внутренний диаметр, м	Внутреннее даление, 10⁵ Па	Марка стали	Толщина стенки, мм	Масса одного резервуара, т	Число стоек	Относительная сметная стоимость, руб. на 1 кгс/см²
300	9	2,5	09Г2С (М)	12	24	6	1400
600	10,6	2,5	09Г2С (М)	12	33,3	8	1200
600	10,5	6	09Г2С (М)	16	43,3	8	700
600	10,5	10	09Г2С (М)	22	60	8 — 9	550
600	10,5	10	09Г2С (М)	34	94,6	8	500
600	10,5	18	12Г2СМФ	25	69,5	8	440
900	12	18	09Г2С(М)	38	140	8	480
900	12	18	12Г2СМФ	28	101,5	8	420
2000	16	2,5	09Г2С (М)	16	101,2	12	1070
2000	16	6	09Г2С (М)	22	143	10	650
4000	20	2,5	09Г2С (М)	20	218	16	1100
4000	20	6	09Г2С (М)	28	305	14	650

На крупных предприятиях все чаще используется способ хранения сжиженных углеводородных газов при атмосферном давлении и низкой температуре. Применение этого способа достигается путём искусственного охлаждения, что приводит к снижению упругости паров сжиженных углеводородных газов.

При температуре −42 °C сжиженный пропан может храниться при атмосферном давлении, в результате чего уменьшается расчетное давление при определении толщины стенок резервуаров. Достаточно, чтобы стенки выдержали только гидростатическое давление хранимого продукта.

Это позволяет сократить расход металла в 8-15 раз в зависимости от хранимого продукта и объёма резервуара. Замена парка стальных резервуаров высокого давления для пропана объёмом 0,5 млн м3 низкотемпературными резервуарами такого же объёма обеспечивает экономию средств в капиталовложения в размере 90 млн долларов США и металла 146 тыс. тонн., эксплуатационные расходы при этом снижаются на 30-35 %.

На практике, в низкотемпературных резервуарах газ хранится под небольшим избыточным давлением 200—500 мм вод. ст. в теплоизолированном резервуаре, выполняющем в холодильном цикле функцию испарителя охлаждающего агента. Испаряющийся в результате притока тепла извне, газ поступает на приём компрессорного блока, где сжимается до 5-10 кгс/см².

Затем газ подается в холодильник-конденсатор, где конденсируется при неизменном давлении (в качестве хладагента в данном случае чаще всего используется оборотная вода). Сконденсировавшаяся жидкость дросселируется до давления, соответствующего режиму хранения при этом температура образовавшейся газо-жидкостной смеси опускается ниже температуры кипения находящихся на хранении сжиженных углеводородных газов. Охлаждённый продукт подается в резервуар, охлаждая сжиженные углеводородные газы.

Наземные низкотемпературные резервуары сооружаются различной геометрической формы(цилиндрические, сферические) и обычно с двойными стенками, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом. Наибольшее распространение получили вертикальные цилиндрические резервуары объёмом от 10 до 200 тыс. м³., выполненные из металла и железобетона.