طلب
نظرًا لخصائصه ، مثل القيمة الحرارية العالية أثناء الاحتراق ، والاحتراق الخالي من المخلفات ، وعدم الإضرار بالأمان عند استخدامه بشكل صحيح ، وسهولة الاستخدام ، فإن البروبان هو غاز متعدد الاستخدامات ويستخدم على نطاق واسع في الصناعة وفي الحياة اليومية. للأغراض الصناعية والمنزلية ، يتم توفيره كمزيج تقني من البروبان والبيوتان. البيوتان (C4h20) مركب عضوي من فئة الألكان. اليوم ، الطلب على SPBT ضخم.
في الإنتاج عند أداء أعمال اللهب الغازي في المصانع والمؤسسات: - في إنتاج المشتريات ؛ - لقطع الخردة المعدنية. - لحام الهياكل المعدنية غير الحرجة. لأعمال التسقيف. لتدفئة المباني الصناعية في البناء. لتدفئة المباني الصناعية (في المزارع ، مزارع الدواجن ، في البيوت البلاستيكية). لمواقد الغاز وسخانات المياه في صناعة المواد الغذائية. في الحياة اليومية - عند الطهي في المنزل والتخييم ؛ - لتسخين المياه - للتدفئة الموسمية للمباني البعيدة - المنازل الخاصة والفنادق والمزارع ؛ - لأنابيب اللحام والدفيئات والجراجات والمنشآت المنزلية الأخرى باستخدام محطات اللحام بالغاز.
في الآونة الأخيرة ، تم استخدامه على نطاق واسع كوقود للسيارات ، لأنه أرخص وأكثر ملاءمة للبيئة من البنزين. في الصناعة الكيميائية ، يتم استخدامه في إنتاج المونومرات لإنتاج البولي بروبلين. إنها المادة الخام لإنتاج المذيبات. في صناعة المواد الغذائية ، يتم تسجيل البروبان كمادة مضافة للغذاء E944 ، كمادة دافعة.
المبرد. مزيج من البروبان النقي المجفف (R-290a) (الاسم التجاري لمزيج الأيزوبيوتان والبروبان) مع الأيزوبيوتان (R-600a) لا يستنفد طبقة الأوزون وله قدرة منخفضة على الاحتباس الحراري (GWP). الخليط مناسب للاستبدال الوظيفي لمواد التبريد المتقادمة (R-12 ، R-22 ، R-134a) في أنظمة التبريد وتكييف الهواء الثابتة التقليدية.
يتم تحديد مؤشرات الجودة لغازات الهيدروكربون المسال وفقًا لـ GOST 10157-79.
الخصائص الفيزيائية لغاز البترول المسال
تعتمد تقنية الفصل على ضغوط بخار مشبعة مختلفة وضغوط مختلفة للمكونات الفردية. إنه على وجه التحديد بسبب مرونة الغاز المطلوبة وضغط البخار المشبع ، يصبح من الممكن استخدام غاز البترول المسال كمصدر للتدفئة ، حيث يبدأ الغاز في التدفق من الخزان إلى خط أنابيب الغاز.
لتحقيق الشروط اللازمة ، من الضروري تحديد النسبة المثلى لمراحل السائل والبخار. تعد القدرة على الحفاظ على الحالة السائلة والغازية سمة أساسية لغاز البترول المسال.
أثناء التخزين أو النقل ، يميل جزء من الوسط إلى الدخول في طور البخار ، بينما يبقى الباقي في شكل سائل. الفرق في الحجم بين المرحلتين كبير. للمقارنة ، 1 م 3 من الخليط الغازي يساوي 4 لترات من الغاز المسال ، مما يعني انخفاضًا في الحجم بحوالي 250 مرة. نظرًا لأن الغاز يبدأ في التمدد عند ارتفاع درجة الحرارة ، عند تخزين غاز البترول المسال ، يجب مراعاة المتطلبات التنظيمية - لا يمكن ملء خزان الغاز (خزان خاص لتخزين غاز البترول المسال) أو الأسطوانات بنسبة لا تزيد عن 85 ٪.
عند درجة حرارة +20 درجة مئوية ، يحدث الانتقال إلى الطور السائل للبروبان عند ضغط 8.5 كجم / سم 2 ، بالنسبة للبيوتان عند ضغط 3.1 كجم / سم 2. في هذه الحالة ، لن يدخل البروبان في الحالة الغازية وسيبقى سائلاً عند درجة حرارة -43 درجة مئوية ، والبيوتان عند درجة حرارة 0 درجة مئوية.
وبالتالي ، فإن قدرة غاز البترول المسال على التبخر تعتمد بشكل مباشر على نسبة البروبان والبيوتان ، وكذلك على درجة حرارة الهواء. على سبيل المثال ، في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة ، يكون ضغط البروبان أعلى من ضغط البيوتان ، وبالتالي يكون تقلبه أعلى.
مخاليط غاز البترول المسال في الصيف والشتاء
في السنوات السابقة ، تم إيلاء اهتمام خاص لنسبة خليط البروبان إلى البيوتان في الشتاء والصيف:
- يتم توفير نسخة الشتاء من الوقود بنسبة 70 ٪ بروبان و 30 ٪ بيوتان ؛
- النسخة الصيفية تحتوي على كمية أقل من البروبان - 50-60٪ وكمية أكبر من البيوتان - 50-40٪.
أظهرت الدراسات أنه في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة يكون من الأفضل استخدام خليط يحتوي على نسبة عالية من البروبان. في نفس الوقت ، في الموسم الحار ، يجب تقليل كمية البروبان. في الصيف ، يتبخر البيوتان بسرعة أقل بكثير ، مما يقلل من مخاطر الضغط الزائد ويمنع صمام التنفيس من التعثر.
في الوقت الحالي ، أصبح التقسيم إلى الصيف والشتاء أقل أهمية. الآن يتم حساب تركيبة غاز البترول المسال مع مراعاة الخصائص الفردية للكائن ، مما يمنح الموردين الفرصة لاختيار محتوى البروبان والبيوتان لمعدات معينة. بناءً على طلب العميل ، يمكن زيادة محتوى البروبان في الخليط بنسبة تصل إلى 100٪.
ومع ذلك ، من أجل التشغيل الأكثر كفاءة لمعدات الغاز ، من الضروري اختيار تركيبة غاز البترول المسال بعناية. توفر النسبة الصحيحة لمكونات خليط البروبان والبيوتان ضغطًا زائدًا كافيًا في الخزانات ، مما يضمن إمدادًا مستمرًا بالماء الساخن في كل من الصقيع الشديد وفي الأيام الحارة.
التركيب الكيميائي لغاز البترول المسال
هناك طريقتان رئيسيتان للحصول على غاز البترول المسال: من غاز البترول المصاحب أو من جزء مكثف من الغاز الطبيعي. تتم عملية الإنتاج باستخدام وحدة تجزئة الغاز الامتصاصية ، والتي تفصل الغاز إلى مكونات:
- الهيدروكربونات الخفيفة البروبان (C3H8) والبيوتان (C4H10) ، وهي أساس غاز البترول المسال ؛
- الهيدروكربونات البنتان (C5H12) والميثان (CH4) والإيثان (C2H6) ؛
- الهيدروكربونات غير المشبعة الإيثيلين (C2H4) والبروبيلين (C3H6) والبيوتيلين (C4H8).
يبلغ محتوى البروبان والبيوتان في تكوين غاز البترول المسال 95٪ على الأقل ، وكمية الهيدروكربونات غير المشبعة 1٪ تقريبًا. يسمح أيضًا في التركيب بوجود مركبات أيزومرية - أيزوبيوتان وإيزوبيوتيلين.
يكون خليط البروبان - البيوتان الناتج عديم الرائحة ، وبالتالي ، وفقًا لأنظمة السلامة ، يتم تنفيذ النكهة القسرية. ينتج الإيثانثيول رائحة كريهة مميزة ، والتي تبدأ في الشعور عند 1/5 التركيز المتفجر لغاز البترول المسال في الهواء.
ما هو البروبان
البروبان ، سي3ح8 والبيوتان مركبات عضوية من فئة الألكان. غاز عديم اللون والرائحة. قليل الذوبان في الماء. نقطة الغليان -42.1 درجة مئوية. نقطة التجمد -188 درجة مئوية. تشكل مخاليط متفجرة مع الهواء بتركيزات بخار تتراوح من 2.1 إلى 9.5٪. كممثل للغازات الهيدروكربونية ، فهو قابل للاشتعال والانفجار.
يتم احتواء كمية صغيرة من البروبان في الغاز الطبيعي ، ويتم الحصول على البروبان بكميات صناعية في عملية تكرير النفط بدرجة حرارة عالية.
نظرًا لأن الغاز نفسه لا يشم عمليًا ، فإنه من أجل السلامة والتشخيص في الوقت المناسب لتسربات الغاز من قبل أعضاء حاسة الشم عند الإنسان ، تتم إضافة الروائح التي تحتوي على مواد ذات رائحة. يطلق عليهم "روائح الغاز".
أين يستخدم البروبان؟
هذا الغاز مألوف تمامًا لجميع الأشخاص المعاصرين. يستخدم البروبان في كل مكان تقريبًا اليوم. بادئ ذي بدء ، يتعلق الأمر بعمليات الإنتاج.
لذلك ، يتم استخدام غاز البروبان التقني بنجاح في أعمال لهب الغاز في مرافق الإنتاج المختلفة. بمساعدتها ، يتم إجراء كل من القطع المعدنية واللحام الهيكلي. عند العمل مع الخردة المعدنية ، فإن هذا الغاز لا غنى عنه عمليا لشراء المواد الخام.
مع نجاح لا يقل عن ذلك ، يتم استخدام البروبان في إنتاج الطاقة الحرارية. بعد ذلك ، يتم استخدام الحرارة التي يتم الحصول عليها بمساعدة غاز البروبان التقني لتوفير إمدادات الحرارة ، سواء للمباني الصناعية أو لتزويد المجمعات السكنية بالحرارة.
في الحياة اليومية ، يجد غاز البروبان تطبيقه في مختلف مجالات النشاط البشري.الطريقة الأكثر شيوعًا لاستخدام هذا الغاز هي استخدامه كناقل للطاقة لمواقد الغاز وسخانات المياه بالغاز. بمساعدتها ، يقوم الشخص بطهي الطعام وتسخين الماء. أيضًا في قطاع الإسكان الفردي ، يستخدم البروبان لتنظيم تدفئة الأماكن. لهذا الغرض ، يتم تثبيت معدات خاصة. يتم توفير غاز البروبان للمباني السكنية باستخدام خطوط أنابيب الغاز. في بعض الحالات ، قد يتم أيضًا توصيل البروبان المسال في أسطوانات خاصة. تختلف النسبة بين البروبان والبيوتان في الخليط تبعًا للموسم - يسود البروبان في الشتاء والبوتان في الصيف.
تستخدم على نطاق واسع كوقود للسيارات.
في الصناعة الكيميائية ، يتم استخدامه في إنتاج المونومرات لإنتاج البولي بروبلين.
إنها المادة الخام لإنتاج المذيبات.
يتم تخزينها ونقلها في حاويات خاصة (اسطوانات ، خزانات) دون تثبيت المواد المضافة عند درجات حرارة تصل إلى 50 درجة مئوية.
ما هو خطر البروبان؟
بادئ ذي بدء ، قوتها شديدة الانفجار. خليط البروبان - البيوتان هو ضعف ثقيل الهواء ، لذلك عند التسرب ، لا يتبخر ، بل يتراكم ، وبعد ذلك تكفي شرارة واحدة. وفي مزيج مع الهواء ، تزداد قابليته للانفجار.
الخطر الثاني هو أن البروبان يدخل في الهواء ويختلط به ويزيح ويقلل محتوى الأكسجين في الهواء ، ويعاني الشخص في مثل هذا الغلاف الجوي من الجوع بالأكسجين ، ومع وجود تركيزات كبيرة من الغاز في الهواء ، فقد يموت. من الاختناق.
تتسبب مخاليط البروبان - البيوتان في شكل سائل في تآكل المطاط ، لذلك من الضروري مراقبة المنتجات المطاطية المستخدمة في معدات معالجة المعادن باللهب بعناية ، واستبدالها إذا لزم الأمر. يوجد أكبر خطر لتآكل المطاط في الشتاء ، عندما يكون هناك احتمال كبير لوجود جزء سائل في الخراطيم.
عند العمل مع البروبان - البيوتان ، لا يُسمح بإدخال الجزء السائل على جلد الجسم ، حيث تحدث قضمة الصقيع بسبب التبخر السريع وإزالة الحرارة.
البروبان - البيوتان 7 له معامل تمدد حجمي كبير ، لذلك فهو بالنسبة للبروبان 16 مرة أكثر من الماء ، وبالنسبة للبوتان فهو 11 مرة. لذلك ، من المستحيل ملء أسطوانات البروبان بمزيج من البيوتان بنسبة تزيد عن 85 ٪ من حيث الحجم - إنه أمر خطير للغاية.
بشكل عام ، يمكننا القول أنه من أجل السلامة وراحة البال ، من الضروري مراقبة الحد الأقصى لتركيز الغاز المسموح به في الغرفة بشكل دوري. إذا شعرت "برائحة الغاز" ، فتأكد من دعوة المتخصصين لإجراء فحص الهواء.
الغاز الطبيعي كوقود للمركبات
البروبان أو الميثان - ماذا تختار؟
تستخدم معظم السيارات التي تتحول إلى وقود الغاز البروبان البيوتان. لكن كيف تسير الأمور مع الميثان ، لأن مصنعي السيارات ينتجون سيارات على نطاق واسع باستخدام هذا الوقود ويعتبرونه واعدًا. فلماذا يحدث هذا.
ثالثًا ، احتياطيات الغاز الطبيعي ضخمة ، وستستمر لمدة 150 عامًا القادمة ، وسعرها أرخص بثلاث مرات من وقود السيارات. لكن ضع في اعتبارك أن استهلاك وقود الغاز سيكون أعلى قليلاً ، لأن. يمكن للمتر المكعب من الميثان أن يدفع ما يصل إلى 1.1 لتر من البنزين.
ما هي عيوب الميثان؟ السبب الرئيسي هو ضعف البنية التحتية المتطورة لمحطات غاز الميثان - لا يوجد سوى 250 منهم في روسيا. اتضح أن الميثان أكثر ملاءمة للبيئة ، وأرخص ، وأكثر أمانًا من البنزين - ويزيد من عمر المحرك: فهو لا يترك رواسب الكربون في غرفة الاحتراق ولا يغسل طبقة الزيت من جدران الأسطوانة. لكن لا توجد محطات وقود تقريبًا. لذلك ، يفضل التجار من القطاع الخاص نوعًا آخر من الغاز - وهو البروبان - البيوتان.
إيجابيات وسلبيات البروبان البيوتان
على الرغم من حقيقة أن استهلاك الغاز يزيد بحوالي 10-15٪ عن البنزين ، إلا أن الوفورات كبيرة. جميع تكاليف شراء وتركيب معدات الغاز تؤتي ثمارها في 10-20 ألف كيلومتر ، لأن تكلفة البروبان - البيوتان أرخص مرة ونصف من البنزين.كقاعدة عامة ، لا توجد مشاكل في التزود بالوقود - شبكة محطات غاز البروبان - البيوتان واسعة النطاق في جميع أنحاء البلاد.
معدات الغاز هي في الواقع خزان إضافي يزيد من احتياطي الطاقة بمقدار 200-500 كم. أثناء التشغيل ، لن تسبب مثل هذه السيارة مشكلة. يبدأ المحرك بالبنزين وعندما تصل درجة الحرارة إلى +25 درجة مئوية في نظام التبريد ، يتحول إلى وقود الغاز. وبالتالي تضمن الأتمتة عدم تجميد مخفض الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الانتقال من نوع وقود إلى آخر مباشرة من مقصورة الركاب يدويًا.
إذا قارنت القيادة في المدينة ، فلا يوجد فرق ملحوظ بين القيادة على البنزين والبنزين. لن تكون هناك مشاكل في الانطلاق وردود الفعل على دواسة "الغاز" ، ولكن في الأوضاع القصوى ، لا توجد طاقة كافية. وبالتالي ، فإن التشغيل بالغاز يقلل من إنتاج محرك تسلسلي بسعة 106 حصان. ما يصل إلى 98 حصان قد يصبح هذا غير مريح عند التجاوز على الطريق السريع ، لكن الحل هو التحول إلى عمل البنزين مقدمًا.
العيب الرئيسي هو انخفاض كبير في حجم الجذع. يتم تثبيت خزان إضافي في مكان العجلة الاحتياطية ، ويجب نقل العجلة الاحتياطية نفسها إلى صندوق السيارة. في سيارات الهاتشباك ، توجد أسطوانة الغاز بشكل عام في المقصورة. هذا ينفي مزايا التصميم التي تسمح لك بزيادة حجم الصندوق عن طريق طي المقاعد الخلفية.
سلبي آخر: الغاز يحتمل أن يكون أكثر خطورة من البنزين. بالطبع ، لا تسبب المعدات المثبتة جيدًا مشكلة للمالك.
ومع ذلك ، ينبغي إيلاء اهتمام وثيق لحالتها الفنية. لاحظ أن الغاز قابل للانفجار فقط بنسبة 5-10٪ مع الهواء ، ومن المستحيل إنشاء مثل هذا التركيز في الهواء الطلق.
بل وأكثر من ذلك في سيارة متحركة.
تشمل العيوب الأقل أهمية لإعادة تزويد السيارة بالوقود بالغاز بعض التدهور في ديناميكيات التسارع للسيارة (بنسبة 5 ٪) ، والتي ، مع ذلك ، تقابلها زيادة طفيفة في استهلاك الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، فإن وقت احتراق الغاز أطول من وقت احتراق البنزين ، وتكون درجة الحرارة في غرفة الاحتراق أعلى.
كيف تعمل
عند استخدامهما كوقود للمحرك ، يعمل البروبان والميثان بالمثل. الفرق الرئيسي بين هذه الغازات هو أن البروبان يتم تخزينه في صورة سائلة ، بينما يتم تخزين الميثان في شكل غازي. يصبح البروبان غازيًا عند إطلاقه من أسطوانة غاز. عادةً ما يطلق حرق جالون واحد من البروبان طاقة تساوي حوالي 8.4 × 104 وحدة حرارية بريطانية. في أمريكا ، تُستخدم نسبة GGE أحيانًا لتقييم فعالية الوقود البديل ، والتي تساوي نسبة الطاقة في وحدات حرارية بريطانية الناتجة عن حرق جالون واحد من البنزين إلى الطاقة في BTU ، المتولدة عن طريق حرق جالون واحد من الوقود البديل. يمكن تحديد نسبة GGE للبروبان (دعنا نسميها Gp) بالصيغة التالية: Gp = (1.25 x 104) /8.4 x 104 = 1.5.
ينتج عن احتراق جالون واحد من البنزين طاقة تعادل ما يقرب من 1.25 × 105 وحدة حرارية بريطانية ، أي 1.5 مرة من الطاقة التي يتم إطلاقها عن طريق الاحتراق الكامل لغالون واحد من البروبان السائل. في البلدان المختلفة ، قد تختلف هذه القيمة حسب نوع الوقود ودرجة تنقيته. تعتمد المؤشرات الاقتصادية على سعر الوقود البديل ، وسعر البنزين ، وكفاءة محرك البنزين ، وكفاءة المحرك الذي يعمل بالوقود البديل.
لمقارنة نوعين من الوقود بناءً على عامل GGE 138 ، لا يمكنك استخدام وحدات القياس فقط مثل الجالونات ووحدات BTU ، ولكن أيضًا ، على سبيل المثال ، اللترات والجول. بتطبيق هذا الزوج الثاني من الوحدات لتقدير الطاقة المنبعثة من البروبان والبنزين ، نحصل على نفس القيمة Gp = 1.5 ، نظرًا لأن هذه كمية بلا أبعاد تحدد نسبة معلمتين ، ولا تتغير قيمتها إذا تم التعبير عن كلا المعلمتين في نفس وحدات القياس.
تمتلك المركبات التي تعمل بالبروبان نفس القوة الحصانية والسرعة والتسارع مثل المركبات التي تعمل بغاز الميثان.يستغرق ملء خزان محرك البروبان نفس الوقت تقريبًا حيث يستغرق ملء خزان محرك الوقود الأحفوري. تم تعديل محركات البنزين أو الديزل التقليدية في معظم المركبات التي تعمل بالبروبان المستخدمة اليوم. ومع ذلك ، فإن بعض الشركات المصنعة تقدم بالفعل نماذج جديدة من المركبات بمحركات البروبان. هناك الآلاف من محطات تعبئة البروبان في الولايات المتحدة ، لكنها ليست شائعة مثل محطات تعبئة البنزين والديزل.
الكتلة المولية من البروبان
البروبان CH 3 CH 2 CH 3 إنه غاز عديم اللون والرائحة وقابل للاشتعال. نقطة انصهار البروبان - 187.69 درجة مئوية ، نقطة الغليان - 42.07 درجة مئوية ، الكثافة عند 20 درجة - 0.5005 جم / سم 3 (عند ضغط البخار المشبع) ، درجة حرارة الاشتعال 465 درجة ، حدود الانفجار في خليط مع الهواء 2 ، 1 - 9.5 حجم . ٪ ، القيمة الحرارية للغاز إلى الماء السائل وثاني أكسيد الكربون 2 120.34 كيلو كالوري / كغ. (25 درجة مئوية) ، السعة الحرارية 17.57 كالوري / درجة. مول.
يوجد البروبان في الغازات الطبيعية والغازات المصاحبة لإنتاج النفط وتكرير النفط ، على سبيل المثال ، في غازات التكسير التحفيزي ، وغازات أفران الكوك ، وفي الغازات لتخليق الهيدروكربونات من ثاني أكسيد الكربون والهيدروكربونات. 2 بحسب فيشر تروبش.
يتم عزل البروبان عن الغازات الصناعية عن طريق: التقطير تحت الضغط ، الامتصاص بدرجة حرارة منخفضة في المذيبات تحت الضغط ، الامتزاز بالكربون المنشط ، المناخل الجزيئية.
يشكل البروبان هيدرات بالماء 3 ح 8 . 6 إن 2 O بدرجة حرارة تحلل حرجة + 8.5 درجة ؛ يتحلل في 1 atm. (0 درجة). وفقًا لخصائصه الكيميائية ، فإن البروبان قريب من المتماثلات السفلية الأخرى لسلسلة الميثان.
نزع الهيدروجين من البروبان على محفزات الكروم عند درجة حرارة عالية أو في وجود O 2 وينتج اليود البروبيلين. تنتج الكلورة الحرارية والكيميائية الضوئية للبروبان بشكل رئيسي أحادي الكلوروبروبان. مخاليط البروبان مع Cl 2 مادة متفجرة (حدود الانفجار 8 - 42٪ ج 3 ح 8 ).
يتم الحصول على أكسدة خفيفة للبروبان وحمض البروبيونيك وأسيتالديهيد وحمض الأسيتيك ؛ عن طريق النترات عند درجة حرارة عالية ، يتم الحصول على النيتروبروبان ، وكذلك النيترويثان والنيترو ميثان. عند التحويل من H. 2 O في درجات حرارة عالية على المحفزات الحصول على H 2 ، أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون 2 . ألكلة البروبان مع الإيثيلين عند درجات حرارة عالية و 300 ضغط جوي. يتم إنتاج الأيزوبنتان. في حالة وجود بيروكسيدات عند درجات حرارة وضغط مرتفعين ، يتفاعل البروبان مع مشتقات كلور الإيثيلين ؛ مع ثلاثي كلورو إيثيلين ، على سبيل المثال ، يحصل المرء على 1،1-dichloro-3-methylbutene-1:
يستخدم البروبان كمذيب لإزالة الشمع وإزالة الإسفلت من المنتجات البترولية ، وفي بلمرة إسترات الفينيل ولاستخراج الدهون. يستخدم البروبان أيضًا في إنتاج السخام ؛ بالأكسجين - لقطع المعادن. يستخدم البروبان المختلط مع البيوتان المعبأ على نطاق واسع كغاز منزلي وكوقود لا يدخن للسيارات.
