aplikace
Propan je díky svým vlastnostem, jako je vysoká výhřevnost při spalování, bezezbytkové spalování, nezávadnost a bezpečnost při správném použití a snadnost použití, všestranným plynem a je široce používán jak v průmyslu, tak v každodenním životě. Pro průmyslové i domácí účely se dodává jako technická směs propan-butan. Butan (C4h20) je organická sloučenina třídy alkanů. Dnes je poptávka po SPBT obrovská.
Ve výrobě Při provádění práce s plynovým plamenem v továrnách a podnicích: - ve výrobě zásob; – pro řezání kovového odpadu; – pro svařování nekritických kovových konstrukcí. Pro pokrývačské práce. Pro vytápění průmyslových prostor ve stavebnictví. Pro vytápění průmyslových prostor (na farmách, drůbežích farmách, ve sklenících). Pro plynové sporáky, ohřívače vody v potravinářském průmyslu. V každodenním životě - při vaření doma a kempování; - pro ohřev vody; - pro sezónní vytápění vzdálených prostor - soukromé domy, hotely, farmy; - pro svařování trubek, skleníků, garáží a jiných staveb pro domácnost pomocí plynových svařovacích stanic.
V poslední době je široce používán jako automobilové palivo, protože levnější a ekologičtější než benzín. V chemickém průmyslu se používá při výrobě monomerů pro výrobu polypropylenu. Je to surovina pro výrobu rozpouštědel. V potravinářském průmyslu je propan registrován jako potravinářská přísada E944, jako hnací plyn.
Chladicí kapalina. Směs dehydrovaného čistého propanu (R-290a) (obchodní název pro směsi isobutan-propan) s isobutanem (R-600a) nepoškozuje ozonovou vrstvu a má nízký skleníkový potenciál (GWP). Směs je vhodná pro funkční náhradu zastaralých chladiv (R-12, R-22, R-134a) v tradičních stacionárních chladicích a klimatizačních systémech.
Ukazatele kvality zkapalněných uhlovodíkových plynů jsou stanoveny podle GOST 10157-79.
Fyzikální vlastnosti LPG
Technologie separace je založena na různém tlaku nasycených par a různém tlaku jednotlivých složek. Právě díky požadované elasticitě plynu a tlaku nasycených par je možné použít LPG jako zdroj pro vytápění, při kterém začne plyn proudit ze zásobníku do plynovodu.
Pro dosažení potřebných podmínek je nutné stanovit optimální poměr kapalné a parní fáze. Schopnost udržovat kapalné i plynné skupenství je klíčovou vlastností LPG.
Během skladování nebo přepravy má část média tendenci přejít do plynné fáze, zatímco zbytek zůstane ve formě kapaliny. Rozdíl v objemu mezi oběma fázemi je obrovský. Pro srovnání, 1 m3 plynné směsi se rovná 4 litrům zkapalněného plynu, což znamená téměř 250násobný pokles objemu. Vzhledem k tomu, že plyn začíná expandovat, když teplota stoupá, je třeba při skladování LPG vzít v úvahu regulační požadavky - nádrž na plyn (speciální nádrž pro skladování LPG) nebo lahve mohou být naplněny nejvýše 85%.
Při teplotě +20°C nastává přechod do kapalné fáze u propanu při tlaku 8,5 kgf/cm2, u butanu při tlaku 3,1 kgf/cm2. V tomto případě propan nepřejde do plynného stavu a zůstane kapalný při teplotě -43 ° C a butan při teplotě 0 ° C.
Schopnost odpařování LPG tedy přímo závisí na procentech propanu a butanu a také na teplotě vzduchu. Například při nízkých okolních teplotách je tlak propanu vyšší než tlak butanu a v důsledku toho je jeho těkavost vyšší.
Letní a zimní směsi LPG
V minulých letech byla zvláštní pozornost věnována poměru směsi propanu a butanu v zimě a v létě:
- zimní verze paliva poskytovala 70 % propanu, 30 % butanu;
- letní verze obsahovala menší množství propanu - 50-60% a větší množství butanu - 50-40%.
Studie ukázaly, že při nízkých okolních teplotách je efektivnější použít směs s vysokým obsahem propanu. Zároveň je nutné v horkém období snížit množství propanu. V létě se butan odpařuje mnohem méně rychle, což snižuje riziko přetlaku a zabraňuje vypnutí pojistného ventilu.
V současné době je dělení na léto a zimu méně relevantní. Nyní je složení LPG vypočítáno s přihlédnutím k individuálním vlastnostem objektu, což dává dodavatelům možnost vybrat obsah propanu a butanu pro konkrétní zařízení. Na žádost Zákazníka lze obsah propanu ve směsi zvýšit až na 100 %.
Pro co nejefektivnější provoz plynového zařízení je však nutné pečlivě volit složení zkapalněného ropného plynu. Správný poměr složek propanbutanové směsi zajišťuje dostatečný přetlak v nádržích a zaručuje nepřetržitou dodávku teplé vody jak při velkých mrazech, tak v horkých dnech.
Chemické složení LPG
LPG lze získat dvěma hlavními způsoby: z přidruženého ropného plynu nebo z kondenzační frakce zemního plynu. Výrobní proces se provádí pomocí absorpční plynové frakcionační jednotky, která rozděluje plyn na složky:
- lehké uhlovodíky propan (C3H8) a butan (C4H10), které jsou základem LPG;
- uhlovodíky pentan (C5H12), methan (CH4) a ethan (C2H6);
- nenasycené uhlovodíky ethylen (C2H4), propylen (C3H6) a butylen (C4H8).
Obsah propanu a butanu ve složení LPG je minimálně 95 %, množství nenasycených uhlovodíků je přibližně 1 %. Také ve složení je povolena přítomnost izomerních sloučenin - isobutanu a isobutylenu.
Výsledná propan-butanová směs je bez zápachu, proto se dle bezpečnostních předpisů provádí nucená aromatizace. Charakteristický nepříjemný zápach dodává ethanthiol, který začíná být cítit při 1/5 výbušné koncentrace LPG ve vzduchu.
Co je propan
Propan, C3H8 a butan jsou organické sloučeniny třídy alkanů. Bezbarvý plyn bez zápachu. Velmi málo rozpustný ve vodě. Bod varu -42,1C. Bod tuhnutí -188C. Se vzduchem tvoří výbušné směsi při koncentracích par od 2,1 do 9,5 %. Jako zástupce uhlovodíkových plynů je hořlavý a výbušný.
Malé množství propanu je obsaženo v zemním plynu, v průmyslovém množství se propan získává v procesu vysokoteplotní rafinace ropy.
Vzhledem k tomu, že plyn sám o sobě prakticky nezapáchá, pro bezpečnost a včasnou diagnostiku úniku plynu lidskými čichovými orgány se do něj přidávají odoranty obsahující pachové látky. Říká se jim „plynové vůně“.
Kde se propan používá?
Tento plyn je známý absolutně všem moderním lidem. Propan se dnes používá téměř všude. Především se to týká výrobních procesů.
Technický plyn propan se tedy s úspěchem používá pro plamenné práce v různých výrobních zařízeních. S jeho pomocí se provádí jak řezání kovů, tak i konstrukční svařování. Při práci s kovovým šrotem je tento plyn prakticky nepostradatelný pro získávání surovin.
S nemenším úspěchem se propan používá při výrobě tepelné energie. Následně je teplo získané pomocí technického plynu propan využíváno pro zásobování teplem, a to jak pro průmyslové objekty, tak pro zásobování teplem obytných souborů.
V každodenním životě nachází plynný propan své uplatnění v různých oblastech lidské činnosti.Nejběžnějším způsobem využití tohoto plynu je použití jako nosiče energie pro plynové sporáky a plynové ohřívače vody. S jeho pomocí člověk vaří jídlo, ohřívá vodu. Také v sektoru individuálního bydlení se propan používá k organizaci vytápění. K tomu je instalováno speciální zařízení. Propan-plyn je dodáván do obytných prostor pomocí plynovodů. V některých případech může probíhat i dodávka zkapalněného propanu ve speciálních lahvích. Poměr mezi propanem a butanem ve směsi se mění v závislosti na ročním období – v zimě převládá propan, v létě butan.
Široce používané jako automobilové palivo.
V chemickém průmyslu se používá při výrobě monomerů pro výrobu polypropylenu.
Je to surovina pro výrobu rozpouštědel.
Skladuje se a přepravuje ve speciálních nádobách (lahve, cisterny) bez stabilizačních přísad při teplotách do 50 °C.
Jaké je nebezpečí propanu?
Především jeho vysoká výbušnost. Propanbutanová směs je asi dvakrát těžší než vzduch, proto se při úniku nevypařuje, ale hromadí a pak bude stačit jedna jiskra. A ve směsi se vzduchem se zvyšuje jeho výbušnost.
Druhým nebezpečím je, že propan, který se dostane do vzduchu, se s ním smísí, vytlačí a sníží obsah kyslíku ve vzduchu. Člověk v takové atmosféře zažije hladovění kyslíkem a při vysokých koncentracích plynu ve vzduchu může zemřít od udušení.
Směsi propan-butanu v kapalné formě korodují pryž, proto je nutné pryžové výrobky používané v zařízeních na úpravu kovů plamenem pečlivě sledovat a v případě potřeby je vyměnit. Největší nebezpečí koroze pryže hrozí v zimě, kdy je vysoká pravděpodobnost, že se kapalná frakce dostane do hadic.
Při práci s propan-butanem se kapalná frakce nesmí dostat na pokožku těla, protože jejím rychlým odpařováním a odvodem tepla dochází k omrzlinám.
Propan-butan sedm má velký koeficient objemové roztažnosti, takže u propanu je to 16krát více než u vody au butanu je to 11krát. Proto je nemožné plnit propanové lahve směsí butanu o více než 85 % objemu – je to velmi nebezpečné.
Obecně lze říci, že pro bezpečnost a klid je nutné pravidelně sledovat maximální přípustnou koncentraci plynu v místnosti. Pokud cítíte „vůni plynu“, nezapomeňte pozvat odborníky, aby provedli vyšetření vzduchu.
Zemní plyn jako pohonná hmota
Propan nebo metan – co si vybrat?
Většina aut, která přecházejí na plynové palivo, používá propan-butan. Jak je to ale s metanem, protože automobilky sériově vyrábějí auta na toto palivo a považují ho za perspektivní. Tak proč se to děje.
Za třetí, zásoby zemního plynu jsou obrovské, vydrží na dalších 150 let a cena je 3x levnější než motorové palivo. Mějte však na paměti, že spotřeba plynového paliva bude o něco vyšší, protože. jeden krychlový metr metanu dokáže řídit až 1,1 litru benzinu.
Jaké jsou nevýhody metanu? Hlavním důvodem je špatně rozvinutá infrastruktura metanových čerpacích stanic – v Rusku jich je pouze 250. Ukazuje se, že metan je ekologičtější, levnější, bezpečnější než benzín – a zvyšuje životnost motoru: nezanechává karbonové usazeniny ve spalovacím prostoru a nesmývá olejový film ze stěn válců. Čerpací stanice tu ale téměř nejsou. Mezi soukromými obchodníky je proto preferován jiný druh plynu – je to propan-butan.
Klady a zápory propan-butanu
Navzdory skutečnosti, že spotřeba plynu je asi o 10-15% vyšší než u benzínu, úspory jsou značné. Všechny náklady na nákup a instalaci plynového zařízení se vyplatí za 10-20 tisíc kilometrů, protože náklady na propan-butan jsou jedenapůlkrát levnější než benzín.Problémy s tankováním zpravidla nejsou – síť propanbutanových čerpacích stanic je rozsáhlá po celé republice.
Plynové zařízení je vlastně přídavná nádrž, která zvyšuje výkonovou rezervu o 200-500 km. V provozu takové auto nezpůsobí potíže. Motor startuje na benzín a když teplota v chladicím systému dosáhne +25 °C, přepne se na plynné palivo. Automatizace tak zajišťuje, že reduktor plynu nezamrzne. Přechod z jednoho druhu paliva na druhý lze navíc provést přímo z prostoru pro cestující ručně.
Pokud srovnáte jízdu ve městě, tak mezi jízdou na plyn a na benzín není znatelný rozdíl. Problémy nebudou s rozjezdem a reakcemi na „plynový“ pedál, ale v extrémních režimech je výkon málo. Provoz na plyn tak snižuje výkon sériového motoru o výkonu 106 koní. až 98 hp To se může stát nepříjemné při předjíždění na dálnici, ale řešením je přejít na benzínové práce předem.
Hlavní nevýhodou je výrazné zmenšení objemu kufru. Do výklenku rezervního kola je instalována přídavná nádrž a samotné rezervní kolo bude muset být přesunuto do kufru. U hatchbacků je plynová láhev obecně v kabině. To neguje konstrukční výhody, které umožňují zvětšit objem kufru sklopením zadních sedadel.
Další negativum: plyn je potenciálně nebezpečnější než benzín. Dobře nainstalované zařízení samozřejmě nezpůsobuje majiteli potíže.
Velkou pozornost je však třeba věnovat jeho technickému stavu. Všimněte si, že plyn je výbušný pouze v 5-10% poměru se vzduchem a není možné vytvořit takovou koncentraci ve volném vzduchu.
A ještě více v jedoucím autě.
Mezi méně významné nevýhody tankování automobilu plynovým palivem patří určité zhoršení dynamiky zrychlení automobilu (o 5 %), které je však kompenzováno mírným zvýšením spotřeby plynu. Kromě toho je doba hoření plynu delší než doba hoření benzínu a teplota ve spalovací komoře je vyšší.
Jak to funguje
Při použití jako motorové palivo fungují propan a metan podobně. Hlavní rozdíl mezi těmito plyny je ten, že propan je skladován v kapalné formě, zatímco metan je skladován v plynné formě. Propan se stává plynným, když je uvolněn z plynové láhve. Spálením jednoho galonu propanu se obvykle uvolní energie přibližně 8,4 x 104 BTU. V Americe se pro hodnocení účinnosti alternativních paliv někdy používá poměr GGE, který se rovná poměru energie v BTU generované spálením jednoho galonu benzínu k energie v BTU, generovaná spalováním jednoho galonu alternativního paliva. Poměr GGE propanu (říkejme mu Gp) lze určit podle následujícího vzorce: Gp = (1,25 x 104)/8,4 x 104 =1,5.
Spálením jednoho galonu benzínu vznikne energie přibližně 1,25 x 105 Btu, což je 1,5násobek energie, která se uvolní úplným spálením jednoho galonu kapalného propanu. V různých zemích se tato hodnota může lišit v závislosti na typu paliva a stupni jeho čištění. Ekonomické ukazatele závisí na ceně alternativního paliva, ceně benzínu, účinnosti benzínového motoru, účinnosti motoru na alternativní palivo.
K porovnání dvou paliv na základě faktoru GGE 138 můžete použít nejen měrné jednotky jako galon a BTU, ale také například litry a jouly. Aplikací této druhé dvojice jednotek k odhadu energie uvolněné propanem a benzínem dostaneme stejnou hodnotu Gp = 1,5, protože se jedná o bezrozměrnou veličinu, která určuje poměr dvou parametrů, a její hodnota se nemění, pokud jsou oba parametry vyjádřeny. ve stejných a stejných měrných jednotkách.
Vozidla poháněná propanem mají stejný výkon, rychlost a zrychlení jako vozidla poháněná metanem.Naplnění nádrže propanového motoru trvá přibližně stejnou dobu jako naplnění nádrže motoru na fosilní paliva. Většina vozidel poháněných propanem, která se dnes používá, měla upravené konvenční benzínové nebo naftové motory. Někteří výrobci však již nabízejí nové modely vozidel s motory na propan. V USA jsou tisíce propanových čerpacích stanic, ale nejsou tak běžné jako benzínové a naftové čerpací stanice.
Molární hmotnost propanu
Propan CH 3 CH 2 CH 3 Je to bezbarvý hořlavý plyn bez zápachu. Bod tání propanu - 187,69 ° C, bod varu - 42,07 ° C, hustota při 20 stupních - 0,5005 g / cm 3 (při tlaku nasycené páry), teplota vznícení 465 °, meze výbušnosti ve směsi se vzduchem 2, 1 - 9,5 obj. ,%, výhřevnost plynu na kapalnou vodu a CO 2 120,34 kcal/kg. (25 °C), tepelná kapacita 17,57 cal/deg. mol.
Propan se nachází v zemních plynech, plynech souvisejících s výrobou ropy a rafinací ropy, například v plynech z katalytického krakování, v plynech z koksárenských pecí, v plynech pro syntézu uhlovodíků z CO a H 2 podle Fischer-Tropsche.
Propan se z technických plynů izoluje: destilací pod tlakem, nízkoteplotní absorpcí v rozpouštědlech pod tlakem, adsorpcí aktivním uhlím, molekulárními síty.
Propan tvoří s vodou hydrát 3 H 8 . 6 N 2 O s kritickou teplotou rozkladu + 8,5 °; rozkládá se při 1 atm. (0°). Chemickými vlastnostmi se propan blíží dalším nižším homologům metanové řady.
Dehydrogenace propanu na chromových katalyzátorech při vysoké teplotě nebo v přítomnosti O 2 a jód produkují propylen. Tepelnou a fotochemickou chlorací propanu vznikají převážně monochlorpropany. Směsi propanu s Cl 2 výbušnina (mez výbušnosti 8 - 42 % C 3 H 8 ).
Mírnou oxidací propanu se získává kyselina propionová, acetaldehyd a kyselina octová, nitrací za vysoké teploty se získávají nitropropany, dále nitroethan a nitromethan. Při převodu z H 2 O při vysokých teplotách na katalyzátorech získává H 2 , CO a CO 2 . Alkylace propanu ethylenem při vysokých teplotách a 300 atm. vzniká isopentan. V přítomnosti peroxidů za zvýšených teplot a tlaku reaguje propan s deriváty etylenu a chloru; s trichlorethylenem se například získá 1,1-dichlor-3-methylbuten-1:
Propan se používá jako rozpouštědlo pro odparafinování a odasfaltování ropných produktů, při polymeraci vinylesterů a pro extrakci tuků. Propan se také používá k výrobě sazí; s kyslíkem - pro řezání kovu. Ve směsi s butanem v lahvích je propan široce používán jako domácí plyn a jako bezdýmné palivo pro automobily.
