Anwendung
Propan ist aufgrund seiner Eigenschaften wie hoher Heizwert bei der Verbrennung, rückstandsfreie Verbrennung, Unbedenklichkeit und Sicherheit bei richtiger Anwendung sowie einfache Handhabung ein vielseitiges Gas und findet sowohl in der Industrie als auch im Alltag breite Anwendung. Für Industrie und Haushalt wird es als technisches Propan-Butan-Gemisch geliefert. Butan (C4h20) ist eine organische Verbindung aus der Klasse der Alkane. Heute ist die Nachfrage nach SPBT riesig.
In der Produktion Bei der Durchführung von Gasflammenarbeiten in Fabriken und Unternehmen: - in der Beschaffungsproduktion; – zum Schneiden von Altmetall; – zum Schweißen unkritischer Metallstrukturen. Für Dachdeckerarbeiten. Zur Beheizung von Industriegebäuden im Bau. Zum Heizen von Industriegebäuden (auf Bauernhöfen, Geflügelfarmen, in Gewächshäusern). Für Gasherde, Warmwasserbereiter in der Lebensmittelindustrie. Im Alltag – beim Kochen zu Hause und beim Camping; - zur Warmwasserbereitung; - zur saisonalen Beheizung abgelegener Räumlichkeiten - Privathäuser, Hotels, Bauernhöfe; - zum Schweißen von Rohren, Gewächshäusern, Garagen und anderen Haushaltsstrukturen mit Gasschweißstationen.
In letzter Zeit wurde es häufig als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge verwendet, weil billiger und umweltfreundlicher als Benzin. In der chemischen Industrie wird es zur Herstellung von Monomeren für die Herstellung von Polypropylen verwendet. Es ist der Rohstoff für die Herstellung von Lösungsmitteln. In der Lebensmittelindustrie ist Propan als Lebensmittelzusatzstoff E944 als Treibmittel registriert.
Kühlmittel. Eine Mischung aus dehydriertem reinem Propan (R-290a) (ein Handelsname für Isobutan-Propan-Mischungen) mit Isobutan (R-600a) baut die Ozonschicht nicht ab und hat ein niedriges Treibhauspotenzial (GWP). Das Gemisch eignet sich zum funktionalen Ersatz von veralteten Kältemitteln (R-12, R-22, R-134a) in traditionellen stationären Kälte- und Klimaanlagen.
Die Qualitätsindikatoren für verflüssigte Kohlenwasserstoffgase werden nach GOST 10157-79 bestimmt.
Physikalische Eigenschaften von Flüssiggas
Die Trenntechnik basiert auf unterschiedlichen Sättigungsdampfdrücken und unterschiedlichen Drücken der einzelnen Komponenten. Gerade aufgrund der erforderlichen Gaselastizität und des Sättigungsdampfdrucks wird es möglich, Flüssiggas als Heizquelle zu verwenden, bei der Gas aus dem Reservoir in die Gasleitung zu fließen beginnt.
Um die notwendigen Bedingungen zu erreichen, ist es notwendig, das optimale Verhältnis der flüssigen und dampfförmigen Phase einzustellen. Die Fähigkeit, sowohl flüssige als auch gasförmige Zustände aufrechtzuerhalten, ist ein Schlüsselmerkmal von LPG.
Während der Lagerung oder des Transports neigt ein Teil des Mediums dazu, in die Dampfphase überzugehen, während der Rest in flüssiger Form verbleibt. Der Volumenunterschied zwischen den beiden Phasen ist enorm. Zum Vergleich: 1 m3 eines Gasgemisches entspricht 4 Liter Flüssiggas, was eine fast 250-fache Volumenverringerung bedeutet. Da sich das Gas bei steigender Temperatur auszudehnen beginnt, sollten bei der Lagerung von Flüssiggas die gesetzlichen Anforderungen berücksichtigt werden - ein Gastank (ein spezieller Tank zur Lagerung von Flüssiggas) oder Flaschen dürfen nicht mehr als 85% gefüllt werden.
Bei einer Temperatur von +20°C erfolgt der Übergang in die flüssige Phase bei Propan bei einem Druck von 8,5 kgf/cm2, bei Butan bei einem Druck von 3,1 kgf/cm2. In diesem Fall geht Propan nicht in einen gasförmigen Zustand über und bleibt bei einer Temperatur von -43 ° C flüssig und Butan bei einer Temperatur von 0 ° C.
Somit hängt die Verdampfungsfähigkeit von LPG direkt vom Propan- und Butananteil sowie von der Lufttemperatur ab. Beispielsweise ist der Druck von Propan bei niedrigen Umgebungstemperaturen höher als der von Butan, und folglich ist seine Flüchtigkeit höher.
Sommer- und Winter-LPG-Mischungen
Besonderes Augenmerk wurde in den Vorjahren auf das Mischungsverhältnis von Propan zu Butan im Winter und Sommer gelegt:
- die Winterversion des für 70 % Propan, 30 % Butan vorgesehenen Kraftstoffs;
- Die Sommerversion enthielt eine geringere Menge Propan - 50-60 % und eine größere Menge Butan - 50-40 %.
Studien haben gezeigt, dass es bei niedrigen Umgebungstemperaturen effizienter ist, eine Mischung mit einem hohen Propangehalt zu verwenden. Gleichzeitig muss in der heißen Jahreszeit die Propangasmenge reduziert werden. Im Sommer verdampft Butan viel weniger schnell, was das Risiko eines Überdrucks verringert und ein Auslösen des Entlastungsventils verhindert.
Im Moment hat die Aufteilung in Sommer und Winter an Relevanz verloren. Jetzt wird die Zusammensetzung von LPG unter Berücksichtigung der individuellen Eigenschaften des Objekts berechnet, was den Lieferanten die Möglichkeit gibt, den Gehalt an Propan und Butan für bestimmte Geräte auszuwählen. Auf Kundenwunsch kann der Propangehalt im Gemisch auf bis zu 100 % erhöht werden.
Für den effizientesten Betrieb von Gasanlagen ist es jedoch erforderlich, die Zusammensetzung von Flüssiggas sorgfältig auszuwählen. Das richtige Verhältnis der Komponenten des Propan-Butan-Gemisches sorgt für einen ausreichenden Überdruck in den Tanks und garantiert eine ununterbrochene Warmwasserversorgung sowohl bei starkem Frost als auch an heißen Tagen.
Chemische Zusammensetzung von Flüssiggas
Es gibt zwei Hauptwege, um Flüssiggas zu gewinnen: aus Erdölbegleitgas oder aus der Kondensatfraktion von Erdgas. Der Produktionsprozess wird unter Verwendung einer Absorptions-Gasfraktionierungsanlage durchgeführt, die das Gas in Komponenten trennt:
- leichte Kohlenwasserstoffe Propan (C3H8) und Butan (C4H10), die die Basis von LPG bilden;
- Kohlenwasserstoffe Pentan (C5H12), Methan (CH4) und Ethan (C2H6);
- ungesättigte Kohlenwasserstoffe Ethylen (C2H4), Propylen (C3H6) und Butylen (C4H8).
Der Gehalt an Propan und Butan in der Zusammensetzung von LPG beträgt mindestens 95%, der Anteil an ungesättigten Kohlenwasserstoffen beträgt etwa 1%. Auch in der Zusammensetzung ist das Vorhandensein von isomeren Verbindungen erlaubt - Isobutan und Isobutylen.
Das resultierende Propan-Butan-Gemisch ist geruchlos, daher wird gemäß den Sicherheitsvorschriften eine forcierte Aromatisierung durchgeführt. Ethanthiol vermittelt einen charakteristischen unangenehmen Geruch, der bei 1/5 der Explosionskonzentration von LPG in der Luft wahrnehmbar wird.
Was ist Propan
Propan, C3h8 und Butan sind organische Verbindungen aus der Klasse der Alkane. Ein farbloses, geruchloses Gas. Sehr wenig löslich in Wasser. Siedepunkt -42,1 °C. Gefrierpunkt -188C. Bildet mit Luft bei Dampfkonzentrationen von 2,1 bis 9,5 % explosive Gemische. Als Vertreter von Kohlenwasserstoffgasen ist es brennbar und explosiv.
Eine geringe Menge Propan ist in Erdgas enthalten, in industriellen Mengen wird Propan bei der Hochtemperatur-Erdölraffination gewonnen.
Da das Gas selbst praktisch nicht riecht, werden ihm zur Sicherheit und rechtzeitigen Diagnose von Gaslecks durch die menschlichen Riechorgane Geruchsstoffe zugesetzt, die Geruchsstoffe enthalten. Sie werden "Gasgerüche" genannt.
Wo wird Propan verwendet?
Dieses Gas ist absolut allen modernen Menschen bekannt. Propangas wird heute fast überall verwendet. Zunächst geht es um Produktionsprozesse.
So wird technisches Propangas erfolgreich für Gasbrennarbeiten an verschiedenen Produktionsstätten eingesetzt. Mit seiner Hilfe werden sowohl Metallschneiden als auch Strukturschweißen durchgeführt. Bei der Arbeit mit Schrott ist dieses Gas für die Rohstoffbeschaffung praktisch unverzichtbar.
Nicht minder erfolgreich wird Propan zur Gewinnung von Wärmeenergie eingesetzt. Anschließend wird die mit Hilfe des technischen Gases Propan gewonnene Wärme zur Wärmeversorgung sowohl von Industriegebäuden als auch zur Wärmeversorgung von Wohnanlagen genutzt.
Im Alltag findet Propangas seine Anwendung in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit.Am häufigsten wird dieses Gas als Energieträger für Gasherde und Gaswarmwasserbereiter verwendet. Mit seiner Hilfe kocht eine Person Essen, erhitzt Wasser. Auch im Einzelwohnungsbau wird Propangas zur Organisation der Raumheizung eingesetzt. Dazu werden spezielle Geräte installiert. Propangas wird über Gasleitungen an Wohngebäude geliefert. In einigen Fällen kann auch die Lieferung von verflüssigtem Propangas in speziellen Flaschen erfolgen. Das Verhältnis zwischen Propan und Butan in der Mischung variiert je nach Jahreszeit – im Winter überwiegt Propan, im Sommer Butan.
Weit verbreitet als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge.
In der chemischen Industrie wird es zur Herstellung von Monomeren für die Herstellung von Polypropylen verwendet.
Es ist der Rohstoff für die Herstellung von Lösungsmitteln.
Es wird in speziellen Behältern (Flaschen, Tanks) ohne stabilisierende Zusätze bei Temperaturen bis 50 °C gelagert und transportiert.
Was ist die Gefahr von Propangas?
Vor allem seine hohe Explosivität. Das Propan-Butan-Gemisch ist etwa doppelt so schwer wie Luft, daher verdunstet es beim Auslaufen nicht, sondern sammelt sich an und dann reicht ein Funke. Und im Gemisch mit Luft nimmt seine Explosivität zu.
Die zweite Gefahr besteht darin, dass Propan, das in die Luft gelangt, sich damit vermischt, den Sauerstoffgehalt in der Luft verdrängt und verringert.Eine Person in einer solchen Atmosphäre erleidet Sauerstoffmangel und kann bei erheblichen Gaskonzentrationen in der Luft sterben vor Erstickung.
Propan-Butan-Mischungen in flüssiger Form korrodieren Gummi, daher ist es notwendig, die in Flammbehandlungsgeräten für Metalle verwendeten Gummiprodukte sorgfältig zu überwachen und gegebenenfalls auszutauschen. Die größte Gefahr von Gummikorrosion besteht im Winter, wenn mit hoher Wahrscheinlichkeit flüssige Fraktionen in die Schläuche gelangen.
Bei der Arbeit mit Propan-Butan darf die flüssige Fraktion nicht auf die Körperhaut gelangen, da aufgrund der schnellen Verdunstung und Wärmeabfuhr Erfrierungen auftreten.
Propan - Butan 7 hat einen großen volumetrischen Ausdehnungskoeffizienten, also für Propan 16 mal mehr als für Wasser und für Butan 11 mal. Daher ist es unmöglich, Propangasflaschen mit einem Butangasgemisch von mehr als 85 Vol.-% zu füllen – es ist sehr gefährlich.
Im Allgemeinen können wir sagen, dass es aus Sicherheitsgründen und zur Beruhigung notwendig ist, die maximal zulässige Gaskonzentration im Raum regelmäßig zu überwachen. Wenn Sie einen „Gasgeruch“ verspüren, laden Sie unbedingt Spezialisten zu einer Luftuntersuchung ein.
Erdgas als Kraftstoff für Fahrzeuge
Propan oder Methan – was soll man wählen?
Die meisten Autos, die auf Gaskraftstoff umsteigen, verwenden Propan-Butan. Aber wie sieht es mit Methan aus, denn die Autohersteller produzieren Autos in Serie mit diesem Kraftstoff und halten ihn für vielversprechend. Also warum passiert das.
Drittens sind die Erdgasreserven riesig, sie werden für die nächsten 150 Jahre reichen, und der Preis ist dreimal billiger als Motorkraftstoff. Beachten Sie jedoch, dass der Verbrauch von Gaskraftstoff etwas höher sein wird, da. Ein Kubikmeter Methan kann bis zu 1,1 Liter Benzin antreiben.
Welche Nachteile hat Methan? Der Hauptgrund ist die schlecht ausgebaute Infrastruktur von Methantankstellen - in Russland gibt es nur 250 davon. Es stellt sich heraus, dass Methan umweltfreundlicher, billiger, sicherer als Benzin ist – und die Lebensdauer des Motors verlängert: Es hinterlässt keine Kohlenstoffablagerungen im Brennraum und wäscht den Ölfilm nicht von den Zylinderwänden ab. Aber es gibt fast keine Tankstellen. Daher ist bei privaten Händlern eine andere Gasart vorzuziehen - es ist Propan-Butan.
Vor- und Nachteile von Propan-Butan
Obwohl der Benzinverbrauch etwa 10-15 % höher liegt als bei Benzin, sind die Einsparungen erheblich. Alle Kosten für den Kauf und die Installation von Gasgeräten zahlen sich in 10-20.000 Kilometern aus, weil Die Kosten für Propan-Butan sind eineinhalb Mal billiger als Benzin.Beim Tanken gibt es in der Regel keine Probleme – das Netz an Propan-Butan-Tankstellen ist im ganzen Land flächendeckend.
Gasausrüstung ist eigentlich ein zusätzlicher Tank, der die Gangreserve um 200-500 km erhöht. Im Betrieb wird ein solches Auto keine Probleme verursachen. Der Motor startet mit Benzin und wenn die Temperatur im Kühlsystem +25 ° C erreicht, wird auf Gaskraftstoff umgeschaltet. Die Automatisierung stellt dabei sicher, dass der Gasminderer nicht einfriert. Außerdem kann der Übergang von einer Kraftstoffsorte zur anderen manuell direkt vom Fahrgastraum aus erfolgen.
Vergleicht man das Fahren in der Stadt, dann gibt es keinen merklichen Unterschied zwischen dem Fahren mit Gas und Benzin. Es gibt keine Probleme mit dem Anfahren und der Reaktion auf das „Gas“ -Pedal, aber in extremen Modi ist die Leistung nicht ausreichend. So reduziert der Gasbetrieb die Leistung eines Serienmotors mit 106 PS Leistung. bis zu 98 PS Das kann beim Überholen auf der Autobahn unangenehm werden, aber die Lösung ist, vorher auf Benzinbetrieb umzustellen.
Der Hauptnachteil ist eine deutliche Verringerung des Kofferraumvolumens. In der Reserveradnische ist ein zusätzlicher Tank installiert, und das Reserverad selbst muss in den Kofferraum verschoben werden. Bei Fließhecklimousinen befindet sich die Gasflasche im Allgemeinen in der Kabine. Dies macht die konstruktiven Vorteile zunichte, die es Ihnen ermöglichen, das Volumen des Kofferraums durch Umklappen der Rücksitze zu vergrößern.
Ein weiterer Minuspunkt: Benzin ist potenziell gefährlicher als Benzin. Natürlich bereiten gut installierte Geräte dem Eigentümer keine Probleme.
Allerdings sollte auf den technischen Zustand geachtet werden. Beachten Sie, dass das Gas nur in einem Verhältnis von 5-10% mit Luft explosiv ist und es unmöglich ist, eine solche Konzentration im Freien zu erzeugen.
Und noch mehr in einem fahrenden Auto.
Zu den weniger bedeutenden Nachteilen des Betankens eines Autos mit Gaskraftstoff gehört eine gewisse Verschlechterung der Beschleunigungsdynamik des Autos (um 5%), die jedoch durch einen leichten Anstieg des Gasverbrauchs ausgeglichen wird. Außerdem ist die Brenndauer von Gas länger als die von Benzin und die Temperatur im Brennraum höher.
Wie es funktioniert
Bei der Verwendung als Motorkraftstoff wirken Propan und Methan ähnlich. Der Hauptunterschied zwischen diesen Gasen besteht darin, dass Propan in flüssiger Form gespeichert wird, während Methan in gasförmiger Form gespeichert wird. Propan wird gasförmig, wenn es aus einer Gasflasche freigesetzt wird. Beim Verbrennen von einer Gallone Propan wird typischerweise Energie von etwa 8,4 x 104 BTU freigesetzt.In Amerika wird manchmal das GGE-Verhältnis verwendet, um die Wirksamkeit alternativer Kraftstoffe zu bewerten, das dem Verhältnis der Energie in BTU entspricht, die durch das Verbrennen von einer Gallone Benzin erzeugt wird die Energie in BTUs, die durch das Verbrennen einer Gallone alternativen Kraftstoffs erzeugt wird. Das GGE-Verhältnis von Propan (nennen wir es Gp) kann durch die folgende Formel bestimmt werden: Gp = (1,25 x 104)/8,4 x 104 = 1,5.
Die Verbrennung von einer Gallone Benzin erzeugt eine Energie von ungefähr 1,25 x 105 Btu, was dem 1,5-fachen der Energie entspricht, die durch die vollständige Verbrennung von einer Gallone flüssigem Propan freigesetzt wird. In verschiedenen Ländern kann dieser Wert je nach Kraftstoffart und Reinigungsgrad variieren. Wirtschaftsindikatoren hängen vom Preis des alternativen Kraftstoffs, dem Benzinpreis, der Effizienz eines Benzinmotors und der Effizienz eines Motors ab, der mit alternativem Kraftstoff betrieben wird.
Um zwei Kraftstoffe anhand des Faktors GGE 138 zu vergleichen, können Sie nicht nur Maßeinheiten wie Gallonen und BTU verwenden, sondern beispielsweise auch Liter und Joule. Wenn wir dieses zweite Einheitenpaar anwenden, um die von Propan und Benzin freigesetzte Energie abzuschätzen, erhalten wir den gleichen Wert Gp = 1,5, da dies eine dimensionslose Größe ist, die das Verhältnis zweier Parameter bestimmt, und ihr Wert sich nicht ändert, wenn beide Parameter ausgedrückt werden in denselben und denselben Maßeinheiten.
Propangasbetriebene Fahrzeuge haben die gleiche Leistung, Geschwindigkeit und Beschleunigung wie methanbetriebene Fahrzeuge.Das Befüllen des Tanks eines Propanmotors dauert etwa genauso lange wie das Befüllen des Tanks eines Motors mit fossilen Brennstoffen. Bei den meisten heute in Gebrauch befindlichen mit Propangas betriebenen Fahrzeugen wurden herkömmliche Benzin- oder Dieselmotoren modifiziert. Einige Hersteller bieten jedoch bereits neue Modelle von Fahrzeugen mit Propangasmotoren an. In den USA gibt es Tausende von Propan-Tankstellen, aber sie sind nicht so verbreitet wie Benzin- und Dieseltankstellen.
Molmasse von Propan
Propan CH 3 CH 2 CH 3 Es ist ein farbloses, geruchloses, brennbares Gas. Propan Schmelzpunkt - 187,69 ° C, Siedepunkt - 42,07 ° C, Dichte bei 20 Grad - 0,5005 g / cm 3 (bei Sattdampfdruck), Zündtemperatur 465 °, Explosionsgrenzen im Gemisch mit Luft 2 , 1 - 9,5 vol .%, Heizwert von Gas zu flüssigem Wasser und CO 2 120,34 kcal/kg. (25 °C), Wärmekapazität 17,57 cal/Grad. mol.
Propan findet sich in Erdgasen, Begleitgasen der Erdölförderung und Erdölraffination, beispielsweise in katalytischen Spaltgasen, in Koksofengasen, in Gasen zur Synthese von Kohlenwasserstoffen aus CO und H 2 nach Fischer-Tropsch.
Propan wird aus Industriegasen isoliert durch: Destillation unter Druck, Tieftemperaturabsorption in Lösungsmitteln unter Druck, Adsorption mit Aktivkohle, Molekularsieben.
Propan bildet mit Wasser ein Hydrat 3 h 8 . 6 N 2 O mit einer kritischen Zersetzungstemperatur von + 8,5 °; zersetzt sich bei 1 atm. (0°). Propan steht in seinen chemischen Eigenschaften anderen niederen Homologen der Methanreihe nahe.
Propandehydrierung an Chromkatalysatoren bei hoher Temperatur oder in Gegenwart von O 2 und Jod produzieren Propylen. Bei der thermischen und photochemischen Chlorierung von Propan entstehen hauptsächlich Monochlorpropane. Propanmischungen mit Cl 2 explosiv (Explosionsgrenzen 8 - 42 % C 3 h 8 ).
Durch milde Oxidation von Propan werden Propionsäure, Acetaldehyd und Essigsäure erhalten, durch Nitrierung bei hoher Temperatur werden Nitropropane sowie Nitroethan und Nitromethan erhalten. Bei der Umrechnung von H 2 O wird bei hohen Temperaturen an den Katalysatoren zu H 2 , CO und CO 2 . Alkylierung von Propan mit Ethylen bei hohen Temperaturen und 300 atm. Isopentan entsteht. In Gegenwart von Peroxiden bei erhöhten Temperaturen und Drücken reagiert Propan mit Ethylenchlorderivaten; mit Trichlorethylen erhält man beispielsweise 1,1-Dichlor-3-methylbuten-1:
Propan wird als Lösungsmittel zum Entparaffinieren und Entasphaltieren von Erdölprodukten, bei der Polymerisation von Vinylestern und zur Extraktion von Fetten verwendet. Propan wird auch zur Rußerzeugung verwendet; mit Sauerstoff - zum Schneiden von Metall. Gemischt mit Butan in Flaschen wird Propan häufig als Haushaltsgas und als rauchfreier Kraftstoff für Autos verwendet.
