יישום
בשל תכונותיו, כגון ערך קלורי גבוה בזמן בעירה, בעירה נטולת שאריות, חוסר מזיקות ובטיחות בשימוש נכון וקלות השימוש, פרופאן הוא גז רב תכליתי ונמצא בשימוש נרחב הן בתעשייה והן בחיי היומיום. למטרות תעשייתיות וביתיות, הוא מסופק כתערובת טכנית של פרופאן-בוטאן. בוטאן (C4h20) הוא תרכובת אורגנית מקבוצת האלקנים. כיום, הביקוש ל-SPBT הוא עצום.
בייצור בעת ביצוע עבודת להבת גז במפעלים ומפעלים: - בייצור רכש; - לחיתוך גרוטאות מתכת; - לריתוך מבני מתכת לא קריטיים. לעבודות קירוי. לחימום מתחמים תעשייתיים בבנייה. לחימום מתחמים תעשייתיים (במשקים, חוות עופות, בחממות). לכיריים גז, מחממי מים בתעשיית המזון. בחיי היום יום - כשמבשלים בבית ומחנאות; - לחימום מים; - לחימום עונתי של מתחמים מרוחקים - בתים פרטיים, בתי מלון, חוות; - לריתוך צינורות, חממות, מוסכים ומבנים ביתיים אחרים באמצעות תחנות ריתוך גז.
לאחרונה, זה היה בשימוש נרחב כדלק רכב, כי זול יותר וידידותי יותר לסביבה מבנזין. בתעשייה הכימית הוא משמש לייצור מונומרים לייצור פוליפרופילן. זהו חומר הגלם לייצור ממיסים. בתעשיית המזון, פרופאן רשום כתוסף מזון E944, כחומר הנעה.
נוזל קירור. תערובת של פרופאן טהור מיובש (R-290a) (שם מסחרי לתערובות איזובוטן-פרופאן) עם איזובוטן (R-600a) אינה מדלדלת את שכבת האוזון ויש לה פוטנציאל חממה נמוך (GWP). התערובת מתאימה להחלפה פונקציונלית של חומרי קירור מיושנים (R-12, R-22, R-134a) במערכות קירור ומיזוג אוויר נייחות מסורתיות.
מדדי האיכות של גזי פחמימנים נוזליים נקבעים על פי GOST 10157-79.
תכונות פיזיקליות של גפ"מ
טכנולוגיית ההפרדה מבוססת על לחצי אדים רוויים שונים ולחצים שונים של הרכיבים הבודדים. דווקא בגלל גמישות הגז הנדרשת ולחץ האדים הרווי, ניתן להשתמש בגפ"מ כמקור לחימום, שבו יתחיל לזרום גז מהמאגר אל צינור הגז.
כדי להשיג את התנאים הדרושים, יש צורך לקבוע את היחס האופטימלי בין שלבי הנוזל והאדים. היכולת לשמור על מצב נוזלי וגזי היא תכונה מרכזית של גפ"מ.
במהלך אחסון או שינוע, חלק מהמדיום נוטה לעבור לשלב האדים, בעוד השאר יישאר בצורה של נוזל. ההבדל בנפח בין שני השלבים הוא עצום. לשם השוואה, 1 מ"ק מתערובת גזים שווה ל-4 ליטר גז נוזלי, כלומר ירידה בנפח כמעט פי 250. מכיוון שהגז מתחיל להתרחב עם עליית הטמפרטורה, בעת אחסון גפ"מ, יש לקחת בחשבון דרישות רגולטוריות - מיכל גז (מיכל מיוחד לאחסון גפ"מ) או בלונים ניתן למלא לא יותר מ-85%.
בטמפרטורה של +20°C, המעבר לשלב הנוזלי עבור פרופאן מתרחש בלחץ של 8.5 kgf/cm2, עבור בוטאן בלחץ של 3.1 kgf/cm2. במקרה זה, פרופאן לא יעבור למצב גזי ויישאר נוזל בטמפרטורה של -43 מעלות צלזיוס, ובוטאן בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס.
לפיכך, היכולת של גפ"מ להתאדות תלויה ישירות באחוז הפרופאן והבוטאן, כמו גם בטמפרטורת האוויר. לדוגמה, בטמפרטורות סביבה נמוכות, הלחץ של פרופאן גבוה מזה של בוטאן, וכתוצאה מכך, תנודתיותו גבוהה יותר.
תערובות גפ"מ בקיץ ובחורף
בשנים קודמות הוקדשה תשומת לב מיוחדת ליחס בין תערובת הפרופאן לבוטאן בחורף ובקיץ:
- גרסת החורף של הדלק סיפקה 70% פרופאן, 30% בוטאן;
- גרסת הקיץ הכילה כמות קטנה יותר של פרופאן - 50-60% וכמות גדולה יותר של בוטאן - 50-40%.
מחקרים הראו כי בטמפרטורות סביבה נמוכות יותר יעיל להשתמש בתערובת בעלת תכולת פרופאן גבוהה. יחד עם זאת, בעונה החמה יש להפחית את כמות הפרופאן. בקיץ, בוטאן מתאדה הרבה פחות מהר, מה שמפחית את הסיכון ללחץ יתר ומונע מעד שסתום השחרור.
כרגע החלוקה לקיץ וחורף הפכה פחות רלוונטית. כעת מחושב הרכב הגפ"מ תוך התחשבות במאפיינים האישיים של האובייקט, מה שנותן לספקים את ההזדמנות לבחור את התוכן של פרופאן ובוטאן עבור ציוד ספציפי. לבקשת הלקוח, ניתן להגדיל את תכולת הפרופאן בתערובת עד ל-100%.
עם זאת, עבור הפעולה היעילה ביותר של ציוד גז, יש צורך לבחור בקפידה את הרכב גז נפט נוזלי. היחס הנכון בין מרכיבי תערובת הפרופאן-בוטאן מספק לחץ יתר במיכלים, ומבטיח אספקת מים חמים ללא הפרעה הן בכפור חמור והן בימים חמים.
הרכב כימי של גפ"מ
ישנן שתי דרכים עיקריות להשיג גפ"מ: מגז נפט קשור או מחלק הקונדנסט של הגז הטבעי. תהליך הייצור מתבצע באמצעות יחידת פירוק גז ספיגה, המפרידה את הגז לרכיבים:
- פחמימנים קלים פרופאן (C3H8) ובוטאן (C4H10), שהם הבסיס לגפ"מ;
- פחמימנים פנטן (C5H12), מתאן (CH4) ואתאן (C2H6);
- פחמימנים בלתי רוויים אתילן (C2H4), פרופילן (C3H6) ובוטילן (C4H8).
תכולת הפרופאן והבוטאן בהרכב הגפ"מ היא לפחות 95%, כמות הפחמימנים הבלתי רוויים היא כ-1%. כמו כן בהרכב מותר נוכחות של תרכובות איזומריות - איזובוטן ואיזובוטילן.
תערובת הפרופאן-בוטאן המתקבלת היא חסרת ריח, ולכן, על פי תקנות הבטיחות, מתבצעת ארומטיזציה מאולצת. ריח לא נעים אופייני מוענק על ידי אתניתיול, שמתחיל להיות מורגש ב-1/5 מריכוז הגפ"מ הנפיץ באוויר.
מה זה פרופאן
פרופאן, סי3ח8 ובוטאן הם תרכובות אורגניות מקבוצת האלקנים. גז חסר צבע וריח. מסיס מעט מאוד במים. נקודת רתיחה -42.1C. נקודת הקפאה -188C. יוצר תערובות נפץ עם אוויר בריכוזי אדים בין 2.1 ל-9.5%. כנציג של גזי פחמימנים, הוא דליק ונפיץ.
כמות קטנה של פרופאן מצויה בגז טבעי, בכמויות תעשייתיות מתקבל פרופאן בתהליך של זיקוק נפט בטמפרטורה גבוהה.
מכיוון שהגז עצמו כמעט אינו מריח, לצורך בטיחות ואבחון בזמן של דליפות גז על ידי איברי הריח האנושיים, מוסיפים לו חומרי ריח המכילים חומרים ריחניים. הם נקראים "ריחות גז".
היכן משתמשים בפרופאן?
הגז הזה מוכר לחלוטין לכל האנשים המודרניים. כיום משתמשים בפרופאן כמעט בכל מקום. קודם כל, זה נוגע לתהליכי ייצור.
אז, גז טכני פרופאן משמש בהצלחה לעבודות להבות גז במתקני ייצור שונים. בעזרתו מבוצעים גם חיתוך מתכת וגם ריתוך מבני. כאשר עובדים עם גרוטאות מתכת, גז זה הוא כמעט הכרחי לרכישת חומרי גלם.
עם לא פחות הצלחה, פרופאן משמש לייצור אנרגיה תרמית. לאחר מכן, החום המתקבל בעזרת גז טכני פרופאן משמש לאספקת חום, הן לחצרים תעשייתיים והן לאספקת חום למתחמי מגורים.
בחיי היומיום, גז פרופאן מוצא את יישומו בתחומים שונים של פעילות אנושית.הדרך הנפוצה ביותר להשתמש בגז זה היא להשתמש בו כמוביל אנרגיה לכיריים גז ומחממי מים בגז. בעזרתו, אדם מבשל אוכל, מחמם מים. גם בתחום הדיור הפרטי, פרופאן משמש לארגון חימום חלל. לשם כך, מותקן ציוד מיוחד. גז פרופאן מסופק לחצרים למגורים באמצעות צינורות גז. במקרים מסוימים עשויה להתבצע גם אספקת פרופאן נוזלי בגלילים מיוחדים. היחס בין פרופאן לבוטאן בתערובת משתנה בהתאם לעונה - פרופאן שורר בחורף, ובוטן בקיץ.
בשימוש נרחב כדלק לרכב.
בתעשייה הכימית הוא משמש לייצור מונומרים לייצור פוליפרופילן.
זהו חומר הגלם לייצור ממיסים.
הוא מאוחסן ומועבר במיכלים מיוחדים (צילינדרים, מיכלים) ללא תוספים מייצבים בטמפרטורות של עד 50 מעלות צלזיוס.
מהי הסכנה של פרופאן?
קודם כל, הנפיצות הגבוהה שלו. תערובת הפרופאן-בוטאן כבדה בערך פי שניים מאוויר, לכן בעת דליפה היא לא מתאדה אלא מצטברת ואז יספיק ניצוץ אחד. ובתערובת עם אוויר, עוצמת הנפיצות שלו עולה.
הסכנה השנייה היא שפרופאן החודר לאוויר מתערבב איתו, עוקר ומפחית את תכולת החמצן באוויר, אדם באטמוספרה כזו יחווה רעב בחמצן, ועם ריכוזי גז משמעותיים באוויר הוא עלול למות מחנק.
פרופאן - תערובות בוטאן בצורה נוזלית פוגעות בגומי, ולכן יש צורך לפקח בקפידה על מוצרי הגומי המשמשים בציוד לטיפול בלהבות למתכות, ובמידת הצורך להחליף אותם. הסכנה הגדולה ביותר של קורוזיה גומי קיימת בחורף, כאשר יש סבירות גבוהה של חלק נוזלי להיכנס לתוך הצינורות.
כאשר עובדים עם פרופאן-בוטאן, אסור לקבל את החלק הנוזלי על עור הגוף, שכן כוויות קור מתרחשות בגלל האידוי המהיר והסרת החום שלו.
פרופאן - לבוטאן שבעה יש מקדם התפשטות נפח גדול.לפי פרופאן הוא פי 16 מזה של מים, ולבוטאן הוא פי 11. לכן, אי אפשר למלא גלילי פרופאן בתערובת בוטאן של יותר מ-85% בנפח - זה מסוכן מאוד.
באופן כללי, אנו יכולים לומר שלמען בטיחות ושקט נפשי יש צורך לעקוב מעת לעת אחר ריכוז הגז המרבי המותר בחדר. אם אתה מרגיש "ריח של גז", הקפד להזמין מומחים לערוך בדיקת אוויר.
גז טבעי כדלק לרכב
פרופאן או מתאן - מה לבחור?
רוב המכוניות שעוברות לדלק גז משתמשות בפרופאן-בוטאן. אבל איך הדברים מתנהלים עם מתאן, כי יצרני רכב מייצרים מכוניות בשימוש בדלק הזה ורואים בו מבטיח. אז למה זה קורה.
שלישית, מאגרי הגז הטבעי הם עצומים, הם יחזיקו מעמד ל-150 השנים הבאות, והמחיר זול פי 3 מדלק מנוע. אבל זכור כי הצריכה של דלק גז תהיה מעט גבוהה יותר, כי. מטר מעוקב אחד של מתאן יכול להסיע עד 1.1 ליטר בנזין.
מהם החסרונות של מתאן? הסיבה העיקרית היא התשתית הלא מפותחת של תחנות דלק מתאן - יש רק 250 מהן ברוסיה. מסתבר שמתאן ידידותי יותר לסביבה, זול יותר, בטוח יותר מבנזין - ומגדיל את חיי המנוע: אינו משאיר משקעי פחמן בתא הבעירה ואינו שוטף את סרט השמן מדפנות הצילינדר. אבל אין כמעט תחנות דלק. לכן, עדיף סוג אחר של גז בקרב סוחרים פרטיים - הוא פרופאן-בוטאן.
יתרונות וחסרונות של פרופאן-בוטאן
למרות העובדה שצריכת הגז היא כ-10-15% יותר מבנזין, החיסכון משמעותי. כל העלויות לרכישה והתקנה של ציוד גז משתלמים ב-10-20 אלף קילומטרים, מכיוון העלות של פרופאן-בוטאן זולה פי אחד וחצי מבנזין.ככלל, אין בעיות בתדלוק - רשת תחנות הדלק של פרופאן-בוטאן ענפה בכל הארץ.
ציוד גז הוא למעשה מיכל נוסף שמגדיל את טווח השיוט ב-200-500 ק"מ. בפעולה, מכונית כזו לא תגרום לצרות. המנוע מתניע על בנזין וכשהטמפרטורה מגיעה ל-25 מעלות צלזיוס במערכת הקירור, הוא עובר לדלק גז. אוטומציה בכך מבטיחה שמפחית הגז לא יקפא. בנוסף, המעבר מסוג דלק אחד למשנהו יכול להתבצע ישירות מתא הנוסעים באופן ידני.
אם אתה משווה נהיגה בעיר, אז אין הבדל מורגש בין נהיגה על דלק לבנזין. לא יהיו בעיות עם התנעה ותגובות לדוושת ה"גז", אבל במצבי קיצון, אין מספיק כוח. לפיכך, פעולה על גז מפחיתה את התפוקה של מנוע טורי בהספק של 106 כ"ס. עד 98 כ"ס זה יכול להיות לא נוח בעקיפה על הכביש המהיר, אבל הפתרון הוא לעבור לעבודת בנזין מראש.
החיסרון העיקרי הוא הפחתה משמעותית בנפח תא המטען. בנישת הגלגל הרזרבי מותקן מיכל נוסף, ואת הגלגל הרזרבי עצמו יהיה צורך להעביר לתא המטען. במכוניות האצ'בק, בלון הגז בדרך כלל מסתיים בתא הנוסעים. זה שולל את היתרונות העיצוביים המאפשרים להגדיל את נפח תא המטען על ידי קיפול המושבים האחוריים.
שלילי נוסף: גז עשוי להיות מסוכן יותר מבנזין. כמובן, ציוד מותקן היטב אינו גורם צרות לבעלים
עם זאת, יש לשים לב היטב למצבו הטכני. שימו לב שהגז נפיץ רק ביחס של 5-10% עם אוויר, ואי אפשר ליצור ריכוז כזה באוויר הפתוח.
ועוד יותר במכונית נוסעת.
חסרונות פחות משמעותיים של תדלוק מכונית בדלק גז כוללים הרעה מסוימת בדינמיקת התאוצה של המכונית (ב-5%), אשר לעומת זאת מתקזזת על ידי עלייה קלה בצריכת הגז. בנוסף, זמן הבעירה של גז ארוך מזה של בנזין, והטמפרטורה בתא הבעירה גבוהה יותר.
איך זה עובד
כאשר משתמשים בהם כדלק למנוע, פרופאן ומתאן פועלים באופן דומה. ההבדל העיקרי בין גזים אלה הוא שפרופאן מאוחסן בצורה נוזלית, בעוד שמתאן מאוחסן בצורה גזי. פרופאן הופך לגזי כאשר הוא משתחרר מבלון גז. שריפת ליטר אחד של פרופאן משחררת בדרך כלל אנרגיה השווה לכ-8.4 x 104 BTUs. באמריקה, יחס ה-GGE משמש לפעמים להערכת היעילות של דלקים חלופיים, שווה ליחס האנרגיה ב-BTUs שנוצר משריפת ליטר בנזין ל האנרגיה ב-BTU, שנוצרת משריפת ליטר אחד של דלק חלופי. ניתן לקבוע את יחס ה-GGE של פרופאן (בואו נקרא לזה Gp) לפי הנוסחה הבאה: Gp = (1.25 x 104)/8.4 x 104 =1.5.
הבעירה של ליטר בנזין מייצרת אנרגיה השווה ל-1.25 x 105 Btu בקירוב, שהם פי 1.5 מהאנרגיה המשתחררת מבעירה מלאה של ליטר אחד של פרופאן נוזלי. במדינות שונות, ערך זה עשוי להשתנות בהתאם לסוג הדלק ומידת הטיהור שלו. אינדיקטורים כלכליים תלויים במחיר הדלק החלופי, מחיר הבנזין, יעילות מנוע בנזין, יעילות מנוע הפועל על דלק חלופי.
כדי להשוות בין שני דלקים המבוססים על גורם GGE 138, אתה יכול להשתמש לא רק ביחידות מדידה כמו גלונים ו-BTU, אלא גם, למשל, ליטר וג'אול. יישום של זוג יחידות שני זה כדי להעריך את האנרגיה המשתחררת על ידי פרופאן ובנזין, נקבל את אותו ערך Gp = 1.5, מכיוון שזו כמות חסרת ממדים שקובעת את היחס בין שני פרמטרים, והערך שלה לא משתנה אם שני הפרמטרים באים לידי ביטוי באותן ובאותן יחידות מדידה.
לכלי רכב מונעי פרופאן יש כוח סוס, מהירות ותאוצה כמו לכלי רכב המונעים מתאן.זה לוקח בערך אותו זמן למילוי מיכל של מנוע פרופאן כמו שלוקח למילוי מיכל של מנוע דלק מאובנים. רוב רכבי הפרופאן הנמצאים בשימוש כיום שונו ממנועי בנזין או דיזל קונבנציונליים. עם זאת, חלק מהיצרנים כבר מציעים דגמים חדשים של רכבים עם מנועי פרופאן. יש אלפי תחנות תדלוק פרופאן בארה"ב, אך הן אינן נפוצות כמו תחנות תדלוק בנזין ודיזל.
מסה מולרית של פרופאן
פרופאן CH 3 CH 2 CH 3 זהו גז חסר צבע, חסר ריח, דליק. נקודת התכה של פרופאן - 187.69 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה - 42.07 מעלות צלזיוס, צפיפות ב-20 מעלות - 0.5005 גרם / ס"מ 3 (בלחץ קיטור רווי), טמפרטורת הצתה 465 מעלות, גבולות פיצוץ בתערובת עם אוויר 2, 1 - 9.5 כרך .%, ערך קלורי של גז למים נוזליים ו-CO 2 120.34 קק"ל/ק"ג. (25 מעלות צלזיוס), קיבולת חום 17.57 קלוריות/ מעלות. מול.
פרופאן נמצא בגזים טבעיים, גזים הקשורים להפקת נפט וזיקוק נפט, למשל, בגזי פידוק קטליטי, בגזי תנורי קוק, בגזים לסינתזה של פחמימנים מ-CO ו-H 2 לפי פישר-טרופש.
פרופן מבודד מגזים תעשייתיים על ידי: זיקוק בלחץ, ספיגה בטמפרטורה נמוכה בממיסים בלחץ, ספיחה בפחם פעיל, מסננות מולקולריות.
פרופאן יוצר הידרט עם מים 3 ח 8 . 6 נ 2 O עם טמפרטורת פירוק קריטית של + 8.5 מעלות; מתפרק ב-1 atm. (0°). על פי תכונותיו הכימיות, פרופאן קרוב להומולוגים נמוכים אחרים מסדרת המתאן.
פירוק פרופאן על זרזי כרום בטמפרטורה גבוהה או בנוכחות O 2 ויוד מייצר פרופילן. הכלרה תרמית ופוטוכימית של פרופאן מייצרת בעיקר מונוכלורופרופנים. תערובות פרופאן עם Cl 2 חומר נפץ (מגבלות פיצוץ 8 - 42% C 3 ח 8 ).
על ידי חמצון עדין של פרופאן מתקבלים חומצה פרופיונית, אצטלדהיד וחומצה אצטית; על ידי ניטרציה בטמפרטורה גבוהה מתקבלים ניטרופרופנים, כמו גם ניטרואתאן וניטרומתאן. כאשר הומר מה' 2 O בטמפרטורות גבוהות על הזרזים מקבלים H 2 , CO ו-CO 2 . אלקילציה של פרופאן עם אתילן בטמפרטורות גבוהות ו-300 אטמוספירה. מתקבל איזופנטן. בנוכחות פרוקסידים בטמפרטורות ולחץ גבוהים, פרופאן מגיב עם נגזרות אתילן כלור; עם טריכלורואתילן, למשל, משיגים 1,1-דיכלורו-3-מתילבוטן-1:
פרופאן משמש כממס להסרת שעווה והסרת אספלט של מוצרי נפט, בפילמור של אסטרים ויניל ולמיצוי שומנים. פרופאן משמש גם לייצור פיח; עם חמצן - לחיתוך מתכת. מעורבב עם בוטאן בבקבוק, פרופאן נמצא בשימוש נרחב כגז ביתי וכדלק ללא עשן למכוניות.
