Applicazione
Per le sue proprietà, come l'alto potere calorifico durante la combustione, la combustione senza residui, l'innocuità e la sicurezza se usato correttamente e la facilità d'uso, il propano è un gas versatile ed è ampiamente utilizzato sia nell'industria che nella vita di tutti i giorni. Per usi industriali e domestici, viene fornito come miscela tecnica propano-butano. Il butano (C4h20) è un composto organico della classe degli alcani. Oggi, la domanda di SPBT è enorme.
In produzione Quando si eseguono lavori a fiamma di gas in fabbriche e imprese: - nella produzione di approvvigionamento; – per il taglio di rottami metallici; – per la saldatura di strutture metalliche non critiche. Per lavori di copertura. Per il riscaldamento di locali industriali in edilizia. Per il riscaldamento di locali industriali (nelle fattorie, allevamenti di pollame, in serre). Per stufe a gas, scaldabagni nell'industria alimentare. Nella vita di tutti i giorni - quando si cucina a casa e in campeggio; - per il riscaldamento dell'acqua; - per il riscaldamento stagionale di locali remoti - case private, hotel, fattorie; - per la saldatura di tubi, serre, garage e altre strutture domestiche mediante stazioni di saldatura a gas.
Recentemente, è stato ampiamente utilizzato come carburante per autoveicoli, perché più economico e più ecologico della benzina. Nell'industria chimica trova impiego nella produzione di monomeri per la produzione di polipropilene. È la materia prima per la produzione di solventi. Nell'industria alimentare, il propano è registrato come additivo alimentare E944, come propellente.
Liquido di raffreddamento. Una miscela di propano puro disidratato (R-290a) (un nome commerciale per miscele di isobutano-propano) con isobutano (R-600a) non esaurisce lo strato di ozono e ha un basso potenziale serra (GWP). La miscela è idonea alla sostituzione funzionale di refrigeranti obsoleti (R-12, R-22, R-134a) negli impianti tradizionali di refrigerazione e condizionamento stazionari.
Gli indicatori di qualità dei gas di idrocarburi liquefatti sono determinati secondo GOST 10157-79.
Proprietà fisiche del GPL
La tecnologia di separazione si basa su differenti pressioni di vapore saturo e differenti pressioni dei singoli componenti. È proprio grazie all'elasticità del gas richiesta e alla pressione del vapore saturo che diventa possibile utilizzare il GPL come fonte di riscaldamento, a cui il gas inizierà a fluire dal giacimento nel gasdotto.
Per raggiungere le condizioni necessarie, è necessario stabilire il rapporto ottimale tra la fase liquida e quella di vapore. La capacità di mantenere sia lo stato liquido che quello gassoso è una caratteristica fondamentale del GPL.
Durante lo stoccaggio o il trasporto, parte del mezzo tende ad entrare nella fase vapore, mentre il resto rimane sotto forma di liquido. La differenza di volume tra le due fasi è enorme. Per fare un confronto, 1 m3 di una miscela gassosa equivale a 4 litri di gas liquefatto, il che significa una diminuzione del volume di quasi 250 volte. Poiché il gas inizia ad espandersi quando la temperatura aumenta, quando si conserva il GPL, è necessario tenere conto dei requisiti normativi: un serbatoio del gas (uno speciale serbatoio per lo stoccaggio del GPL) o le bombole possono essere riempite non più dell'85%.
Alla temperatura di +20°C, il passaggio alla fase liquida per il propano avviene alla pressione di 8,5 kgf/cm2, per il butano alla pressione di 3,1 kgf/cm2. In questo caso, il propano non entrerà in uno stato gassoso e rimarrà liquido a una temperatura di -43 ° C e butano a una temperatura di 0 ° C.
Pertanto, la capacità del GPL di evaporare direttamente dipende dalla percentuale di propano e butano, oltre che dalla temperatura dell'aria. Ad esempio, a basse temperature ambiente, la pressione del propano è superiore a quella del butano e, di conseguenza, la sua volatilità è maggiore.
Miscele GPL estive ed invernali
Negli anni precedenti, è stata prestata particolare attenzione al rapporto tra la miscela di propano e butano in inverno e in estate:
- la versione invernale del carburante prevedeva il 70% di propano, il 30% di butano;
- la versione estiva conteneva una quantità minore di propano - 50-60% e una quantità maggiore di butano - 50-40%.
Gli studi hanno dimostrato che a basse temperature ambiente è più efficiente utilizzare una miscela ad alto contenuto di propano. Allo stesso tempo, nella stagione calda, la quantità di propano deve essere ridotta. In estate, il butano vaporizza molto meno rapidamente, il che riduce il rischio di sovrappressione e impedisce l'intervento della valvola di sfiato.
Al momento, la divisione in estate e inverno è diventata meno rilevante. Ora la composizione del GPL viene calcolata tenendo conto delle caratteristiche individuali dell'oggetto, il che offre ai fornitori la possibilità di selezionare il contenuto di propano e butano per apparecchiature specifiche. Su richiesta del Cliente, il contenuto di propano nella miscela può essere aumentato fino al 100%.
Tuttavia, per il funzionamento più efficiente delle apparecchiature a gas, è necessario selezionare attentamente la composizione del gas di petrolio liquefatto. Il corretto rapporto tra i componenti della miscela propano-butano fornisce una sufficiente sovrappressione nei serbatoi, garantendo un'erogazione ininterrotta di acqua calda sia in caso di forti gelate che nelle giornate calde.
Composizione chimica del GPL
Esistono due modi principali per ottenere il GPL: dal gas di petrolio associato o dalla frazione condensata del gas naturale. Il processo produttivo avviene mediante un'unità di frazionamento del gas ad assorbimento, che separa il gas in componenti:
- gli idrocarburi leggeri propano (C3H8) e butano (C4H10), che sono alla base del GPL;
- idrocarburi pentano (C5H12), metano (CH4) ed etano (C2H6);
- idrocarburi insaturi etilene (C2H4), propilene (C3H6) e butilene (C4H8).
Il contenuto di propano e butano nella composizione del GPL è almeno del 95%, la quantità di idrocarburi insaturi è di circa l'1%. Anche nella composizione è consentita la presenza di composti isomerici: isobutano e isobutilene.
La miscela propano-butano risultante è inodore, quindi, secondo le norme di sicurezza, viene eseguita l'aromatizzazione forzata. Un caratteristico odore sgradevole è conferito dall'etanetiolo, che inizia a farsi sentire a 1/5 della concentrazione esplosiva di GPL nell'aria.
Cos'è il propano
Propano, C3h8 e il butano sono composti organici della classe degli alcani. Un gas incolore e inodore. Molto poco solubile in acqua. Punto di ebollizione -42,1°C. Punto di congelamento -188°C. Forma miscele esplosive con aria a concentrazioni di vapore dal 2,1 al 9,5%. In quanto rappresentante dei gas di idrocarburi, è infiammabile ed esplosivo.
Una piccola quantità di propano è contenuta nel gas naturale, in quantità industriali il propano si ottiene nel processo di raffinazione del petrolio ad alta temperatura.
Poiché il gas stesso praticamente non ha odore, per la sicurezza e la diagnosi tempestiva delle perdite di gas da parte degli organi olfattivi umani, vengono aggiunti odoranti contenenti sostanze odorose. Si chiamano "odori di gas".
Dove si usa il propano?
Questo gas è familiare a tutte le persone moderne. Il propano è usato quasi ovunque oggi. In primo luogo, riguarda i processi produttivi.
Pertanto, il gas tecnico propano viene utilizzato con successo per lavori a fiamma di gas in vari impianti di produzione. Con il suo aiuto, vengono eseguiti sia il taglio dei metalli che la saldatura strutturale. Quando si lavora con rottami metallici, questo gas è praticamente indispensabile per l'approvvigionamento delle materie prime.
Con non meno successo, il propano viene utilizzato nella produzione di energia termica. Successivamente, il calore ottenuto con l'ausilio del gas tecnico propano viene utilizzato per fornire calore, sia per locali industriali che per fornire calore a complessi residenziali.
Nella vita di tutti i giorni, il gas propano trova la sua applicazione in vari campi dell'attività umana.Il modo più comune per utilizzare questo gas è utilizzarlo come vettore energetico per stufe a gas e scaldabagni a gas. Con il suo aiuto, una persona cucina il cibo, riscalda l'acqua. Anche nel settore delle abitazioni individuali, il propano viene utilizzato per organizzare il riscaldamento degli ambienti. Per questo, è installata un'attrezzatura speciale. Il gas propano viene fornito ai locali residenziali tramite gasdotti. In alcuni casi può avvenire anche l'erogazione di propano liquefatto in apposite bombole. Il rapporto tra propano e butano nella miscela varia a seconda della stagione: il propano prevale in inverno e il butano in estate.
Ampiamente usato come carburante per autoveicoli.
Nell'industria chimica trova impiego nella produzione di monomeri per la produzione di polipropilene.
È la materia prima per la produzione di solventi.
Viene stoccato e trasportato in appositi contenitori (bombole, cisterne) senza additivi stabilizzanti a temperature fino a 50 °C.
Qual è il pericolo del propano?
Innanzitutto la sua elevata esplosività. La miscela di propano-butano è circa due volte più pesante dell'aria, quindi, quando perde, non evapora, ma si accumula e quindi sarà sufficiente una scintilla. E in una miscela con l'aria, la sua esplosività aumenta.
Il secondo pericolo è che il propano, entrando nell'aria, si mescola con esso, sposta e riduce il contenuto di ossigeno nell'aria.Una persona in tale atmosfera sperimenterà la fame di ossigeno e, con concentrazioni significative di gas nell'aria, potrebbe morire da soffocamento.
Le miscele propano - butano in forma liquida corrodono la gomma, quindi è necessario monitorare attentamente i prodotti in gomma utilizzati nelle apparecchiature per il trattamento della fiamma dei metalli e, se necessario, sostituirli. Il pericolo maggiore di corrosione della gomma esiste in inverno, quando c'è un'alta probabilità che la frazione liquida penetri nei tubi.
Quando si lavora con propano-butano, non è consentito ottenere la frazione liquida sulla pelle del corpo, poiché il congelamento si verifica a causa della sua rapida evaporazione e rimozione del calore.
Propano - il butano sette ha un grande coefficiente di espansione volumetrica, quindi per il propano è 16 volte superiore a quello dell'acqua e per il butano è 11 volte. Pertanto, è impossibile riempire le bombole di propano con una miscela di butano superiore all'85% in volume: è molto pericoloso.
In generale, possiamo dire che per sicurezza e tranquillità è necessario monitorare periodicamente la concentrazione massima consentita di gas nella stanza. Se senti un "odore di gas", assicurati di invitare specialisti a condurre un esame dell'aria.
Il gas naturale come carburante per veicoli
Propano o metano: cosa scegliere?
La maggior parte delle auto che passano al carburante a gas utilizzano propano-butano. Ma come stanno andando le cose con il metano, perché le case automobilistiche producono in serie automobili che utilizzano questo carburante e lo considerano promettente. Allora perché sta succedendo questo.
In terzo luogo, le riserve di gas naturale sono enormi, dureranno per i prossimi 150 anni e il prezzo è 3 volte inferiore al carburante per motori. Ma tieni presente che il consumo di gasolio sarà leggermente superiore, perché. un metro cubo di metano può guidare fino a 1,1 litri di benzina.
Quali sono gli svantaggi del metano? Il motivo principale è l'infrastruttura poco sviluppata delle stazioni di servizio del metano: in Russia ce ne sono solo 250. Si scopre che il metano è più ecologico, più economico, più sicuro della benzina e aumenta la durata del motore: non lascia depositi di carbonio nella camera di combustione e non lava via il film d'olio dalle pareti del cilindro. Ma non ci sono quasi distributori di benzina. Pertanto, un altro tipo di gas è preferibile tra i commercianti privati: è il propano-butano.
Pro e contro del propano-butano
Nonostante il consumo di gas sia circa il 10-15% in più rispetto alla benzina, i risparmi sono notevoli. Tutti i costi per l'acquisto e l'installazione di apparecchiature a gas si ripagano in 10-20 mila chilometri, perché il costo del propano-butano è una volta e mezza più economico della benzina.Di norma, non ci sono problemi con il rifornimento: la rete di stazioni di servizio di propano-butano è estesa in tutto il paese.
L'attrezzatura a gas è in realtà un serbatoio aggiuntivo che aumenta l'autonomia di crociera di 200-500 km. In funzione, una macchina del genere non causerà problemi. Il motore parte a benzina e quando la temperatura raggiunge i +25°C nell'impianto di raffreddamento, passa al gasolio. L'automazione garantisce così che il riduttore di gas non si congeli. Inoltre, il passaggio da un tipo di carburante all'altro può essere effettuato manualmente direttamente dall'abitacolo.
Se confronti la guida in città, non c'è alcuna differenza evidente tra la guida a benzina e quella a benzina. Non ci saranno problemi con l'avvio e le reazioni al pedale "gas", ma nelle modalità estreme non c'è abbastanza potenza. Pertanto, il funzionamento a gas riduce la potenza di un motore seriale con una capacità di 106 CV. fino a 98 cv Questo può diventare scomodo durante il sorpasso in autostrada, ma la soluzione è passare in anticipo al lavoro a benzina.
Lo svantaggio principale è una significativa riduzione del volume del tronco. Un serbatoio aggiuntivo è installato nella nicchia della ruota di scorta e la ruota di scorta stessa dovrà essere spostata nel bagagliaio. Nelle berline, la bombola del gas generalmente finisce in cabina. Ciò annulla i vantaggi di design che consentono di aumentare il volume del bagagliaio ribaltando i sedili posteriori.
Un altro aspetto negativo: il gas è potenzialmente più pericoloso della benzina. Naturalmente, un'attrezzatura ben installata non causa problemi al proprietario
Tuttavia, è necessario prestare molta attenzione alle sue condizioni tecniche. Si noti che il gas è esplosivo solo in un rapporto del 5-10% con l'aria ed è impossibile creare una tale concentrazione all'aria aperta.
E ancora di più in un'auto in movimento.
Gli svantaggi meno significativi del rifornimento di carburante di un'auto con carburante a gas includono un certo deterioramento della dinamica di accelerazione dell'auto (del 5%), che, tuttavia, è compensato da un leggero aumento del consumo di gas. Inoltre, il tempo di combustione del gas è più lungo di quello della benzina e la temperatura nella camera di combustione è maggiore.
Come funziona
Se utilizzati come carburante per motori, propano e metano funzionano in modo simile. La principale differenza tra questi gas è che il propano è immagazzinato in forma liquida, mentre il metano è immagazzinato in forma gassosa. Il propano diventa gassoso quando viene rilasciato da una bombola del gas. La combustione di un gallone di propano rilascia in genere energia pari a circa 8,4 x 104 BTU In America, il rapporto GGE viene talvolta utilizzato per valutare l'efficacia dei combustibili alternativi, pari al rapporto tra l'energia in BTU generata dalla combustione di un gallone di benzina e l'energia in BTU, generata bruciando un gallone di carburante alternativo. Il rapporto GGE del propano (chiamiamolo Gp) può essere determinato dalla seguente formula: Gp = (1,25 x 104)/8,4 x 104 =1,5.
La combustione di un gallone di benzina produce energia pari a circa 1,25 x 105 Btu, che è 1,5 volte l'energia che viene rilasciata dalla combustione completa di un gallone di propano liquido. In diversi paesi, questo valore può variare a seconda del tipo di carburante e del grado di purificazione. Gli indicatori economici dipendono dal prezzo del carburante alternativo, dal prezzo della benzina, dall'efficienza di un motore a benzina, dall'efficienza di un motore alimentato con carburante alternativo.
Per confrontare due combustibili in base al fattore GGE 138, è possibile utilizzare non solo unità di misura come galloni e BTU, ma anche, ad esempio, litri e joule. Applicando questa seconda coppia di unità per stimare l'energia rilasciata da propano e benzina, otteniamo lo stesso valore Gp = 1,5, poiché questa è una quantità adimensionale che determina il rapporto di due parametri, e il suo valore non cambia se entrambi i parametri sono espressi nelle stesse e stesse unità di misura.
I veicoli a propano hanno la stessa potenza, velocità e accelerazione dei veicoli a metano.Per riempire il serbatoio di un motore a propano è necessario più o meno lo stesso tempo necessario per riempire il serbatoio di un motore a combustibili fossili. La maggior parte dei veicoli a propano in uso oggi sono stati modificati dai tradizionali motori a benzina o diesel. Tuttavia, alcuni produttori stanno già offrendo nuovi modelli di veicoli con motori a propano. Ci sono migliaia di stazioni di rifornimento di propano negli Stati Uniti, ma non sono comuni come le stazioni di rifornimento di benzina e diesel.
Massa molare del propano
Propano CH 3 CH 2 CH 3 È un gas incolore, inodore e infiammabile. Punto di fusione del propano - 187,69 ° C, punto di ebollizione - 42,07 ° C, densità a 20 gradi - 0,5005 g / cm 3 (a pressione di vapore saturo), temperatura di accensione 465 °, limiti di esplosività in una miscela con aria 2, 1 - 9,5 vol .%, potere calorifico del gas rispetto all'acqua liquida e CO 2 120,34 kcal/kg. ( 25 ° C), capacità termica 17,57 cal/deg. mol.
Il propano si trova nei gas naturali, nei gas associati alla produzione di petrolio e alla raffinazione del petrolio, ad esempio nei gas di cracking catalitico, nei gas di cokeria, nei gas per la sintesi di idrocarburi da CO e H 2 secondo Fischer Tropsch.
Il propano viene isolato dai gas industriali mediante: distillazione sotto pressione, assorbimento a bassa temperatura in solventi sotto pressione, adsorbimento con carbone attivo, setacci molecolari.
Il propano forma un idrato con l'acqua 3 h 8 . 6 n 2 O con una temperatura critica di decomposizione di + 8,5°; si decompone a 1 atm. (0°). Secondo le sue proprietà chimiche, il propano è vicino ad altri omologhi inferiori della serie del metano.
Deidrogenazione del propano su catalizzatori al cromo ad alta temperatura o in presenza di O 2 e lo iodio producono propilene. La clorazione termica e fotochimica del propano produce principalmente monocloropropani. Miscele di propano con Cl 2 esplosivo (limiti di esplosione 8 - 42% C 3 h 8 ).
Per blanda ossidazione del propano si ottengono acido propionico, acetaldeide e acido acetico; per nitrazione ad alta temperatura si ottengono nitropropani, nonché nitroetano e nitrometano. Quando convertito da H 2 O ad alte temperature sui catalizzatori ottiene H 2 , CO e CO 2 . Alchilazione del propano con etilene ad alte temperature e 300 atm. si ottiene isopentano. In presenza di perossidi a temperatura e pressione elevate, il propano reagisce con i derivati del cloro etilenico; con tricloroetilene, ad esempio, si ottiene 1,1-dicloro-3-metilbutene-1:
Il propano è utilizzato come solvente per la deceratura e la deasfaltazione dei prodotti petroliferi, nella polimerizzazione degli esteri vinilici e per l'estrazione dei grassi. Il propano è anche usato per produrre fuliggine; con ossigeno - per tagliare il metallo. Mescolato con butano in bottiglia, il propano è ampiamente usato come gas per uso domestico e come carburante senza fumo per le automobili.
