Application
En raison de ses propriétés, telles que pouvoir calorifique élevé lors de la combustion, combustion sans résidus, innocuité et sécurité lorsqu'il est utilisé correctement, et facilité d'utilisation, le propane est un gaz polyvalent et est largement utilisé tant dans l'industrie que dans la vie quotidienne. A usage industriel et domestique, il est fourni sous forme de mélange technique propane-butane. Le butane (C4h20) est un composé organique de la classe des alcanes. Aujourd'hui, la demande de SPBT est énorme.
Dans la production Lors de l'exécution de travaux à la flamme dans les usines et les entreprises : - dans la production d'approvisionnement ; – pour couper la ferraille; – pour le soudage de structures métalliques non critiques. Pour les travaux de toiture. Pour le chauffage de locaux industriels en construction. Pour le chauffage de locaux industriels (dans les exploitations agricoles, les élevages de volailles, dans les serres). Pour cuisinières à gaz, chauffe-eau dans l'industrie alimentaire. Dans la vie de tous les jours - lorsque vous cuisinez à la maison et au camping ; - pour le chauffage de l'eau ; - pour le chauffage saisonnier de locaux éloignés - maisons privées, hôtels, fermes; - pour souder des tuyaux, des serres, des garages et d'autres structures domestiques utilisant des postes de soudage au gaz.
Récemment, il a été largement utilisé comme carburant automobile, car moins cher et plus écologique que l'essence. Dans l'industrie chimique, il est utilisé dans la production de monomères pour la production de polypropylène. C'est la matière première pour la production de solvants. Dans l'industrie alimentaire, le propane est enregistré comme additif alimentaire E944, en tant que propulseur.
Liquide de refroidissement. Un mélange de propane pur déshydraté (R-290a) (un nom commercial pour les mélanges isobutane-propane) avec de l'isobutane (R-600a) n'appauvrit pas la couche d'ozone et a un faible potentiel de serre (GWP). Le mélange convient au remplacement fonctionnel des réfrigérants obsolètes (R-12, R-22, R-134a) dans les systèmes de réfrigération et de climatisation stationnaires traditionnels.
Les indicateurs de qualité des gaz d'hydrocarbures liquéfiés sont déterminés selon GOST 10157-79.
Propriétés physiques du GPL
La technologie de séparation est basée sur différentes pressions de vapeur saturée et différentes pressions des composants individuels. C'est précisément en raison de l'élasticité requise du gaz et de la pression de vapeur saturée qu'il devient possible d'utiliser le GPL comme source de chauffage, à laquelle le gaz commencera à s'écouler du réservoir dans le gazoduc.
Pour atteindre les conditions nécessaires, il est nécessaire d'établir le rapport optimal des phases liquide et vapeur. La capacité de maintenir à la fois les états liquide et gazeux est une caractéristique clé du GPL.
Lors du stockage ou du transport, une partie du milieu a tendance à passer en phase vapeur, tandis que le reste restera sous forme liquide. La différence de volume entre les deux phases est énorme. A titre de comparaison, 1 m3 d'un mélange gazeux équivaut à 4 litres de gaz liquéfié, ce qui signifie une diminution de volume de près de 250 fois. Étant donné que le gaz commence à se dilater lorsque la température augmente, lors du stockage du GPL, les exigences réglementaires doivent être prises en compte - un réservoir de gaz (un réservoir spécial pour le stockage du GPL) ou des bouteilles ne peuvent pas être remplis à plus de 85%.
A une température de +20°C, le passage en phase liquide pour le propane se fait à une pression de 8,5 kgf/cm2, pour le butane à une pression de 3,1 kgf/cm2. Dans ce cas, le propane ne passera pas à l'état gazeux et restera liquide à une température de -43°C, et le butane à une température de 0°C.
Ainsi, la capacité du GPL à s'évaporer dépend directement du pourcentage de propane et de butane, ainsi que de la température de l'air. Par exemple, à basse température ambiante, la pression du propane est plus élevée que celle du butane, et, par conséquent, sa volatilité est plus élevée.
Mélanges GPL été et hiver
Les années précédentes, une attention particulière a été portée au rapport du mélange propane/butane en hiver et en été :
- la version hiver du carburant prévu pour 70% propane, 30% butane ;
- la version estivale contenait une plus petite quantité de propane - 50-60% et une plus grande quantité de butane - 50-40%.
Des études ont montré qu'à basse température ambiante, il est plus efficace d'utiliser un mélange à haute teneur en propane. En même temps, pendant la saison chaude, la quantité de propane doit être réduite. En été, le butane se vaporise beaucoup moins rapidement, ce qui réduit les risques de surpression et évite le déclenchement de la soupape de surpression.
À l'heure actuelle, la division en été et en hiver est devenue moins pertinente. Désormais, la composition du GPL est calculée en tenant compte des caractéristiques individuelles de l'objet, ce qui donne aux fournisseurs la possibilité de sélectionner la teneur en propane et en butane pour un équipement spécifique. A la demande du Client, la teneur en propane du mélange peut être augmentée jusqu'à 100%.
Cependant, pour le fonctionnement le plus efficace des équipements à gaz, il est nécessaire de sélectionner avec soin la composition du gaz de pétrole liquéfié. Le rapport correct des composants du mélange propane-butane fournit une surpression suffisante dans les réservoirs, garantissant une alimentation en eau chaude ininterrompue aussi bien en cas de fortes gelées que par temps chaud.
Composition chimique du GPL
Il existe deux manières principales d'obtenir du GPL : à partir du gaz de pétrole associé ou à partir de la fraction condensée du gaz naturel. Le processus de production est réalisé à l'aide d'une unité de fractionnement de gaz d'absorption, qui sépare le gaz en composants :
- les hydrocarbures légers propane (C3H8) et butane (C4H10), qui sont à la base du GPL ;
- les hydrocarbures pentane (C5H12), méthane (CH4) et éthane (C2H6) ;
- hydrocarbures insaturés éthylène (C2H4), propylène (C3H6) et butylène (C4H8).
La teneur en propane et butane dans la composition du GPL est d'au moins 95%, la quantité d'hydrocarbures insaturés est d'environ 1%. Également dans la composition est autorisée la présence de composés isomères - isobutane et isobutylène.
Le mélange propane-butane résultant est inodore, par conséquent, conformément aux règles de sécurité, une aromatisation forcée est effectuée. Une odeur désagréable caractéristique est conférée par l'éthanethiol, qui commence à se faire sentir à 1/5 de la concentration explosive de GPL dans l'air.
Qu'est-ce que le propane
Propane, C3H8 et le butane sont des composés organiques de la classe des alcanes. Un gaz incolore et inodore. Très peu soluble dans l'eau. Point d'ébullition -42.1C. Point de congélation -188C. Forme des mélanges explosifs avec l'air à des concentrations de vapeur de 2,1 à 9,5 %. En tant que représentant des gaz d'hydrocarbures, il est inflammable et explosif.
Une petite quantité de propane est contenue dans le gaz naturel, en quantités industrielles, le propane est obtenu dans le processus de raffinage du pétrole à haute température.
Étant donné que le gaz lui-même ne sent pratiquement pas, pour la sécurité et le diagnostic rapide des fuites de gaz par les organes olfactifs humains, des odorants contenant des substances odorantes y sont ajoutés. On les appelle "odeurs de gaz".
Où est utilisé le propane ?
Ce gaz est familier à absolument tous les gens modernes. Le propane est utilisé presque partout aujourd'hui. Tout d'abord, cela concerne les processus de production.
Ainsi, le gaz technique propane est utilisé avec succès pour les travaux à la flamme dans diverses installations de production. Avec son aide, la coupe du métal et le soudage structurel sont effectués. Lorsque l'on travaille avec de la ferraille, ce gaz est pratiquement indispensable pour l'approvisionnement en matières premières.
Avec non moins de succès, le propane est utilisé dans la production d'énergie thermique. Par la suite, la chaleur obtenue à l'aide du gaz technique propane est utilisée pour fournir de la chaleur, tant pour les locaux industriels que pour fournir de la chaleur aux complexes résidentiels.
Dans la vie de tous les jours, le gaz propane trouve son application dans divers domaines de l'activité humaine.La façon la plus courante d'utiliser ce gaz est de l'utiliser comme vecteur énergétique pour les cuisinières à gaz et les chauffe-eau à gaz. Avec son aide, une personne cuisine des aliments, chauffe de l'eau. Toujours dans le secteur de la maison individuelle, le propane est utilisé pour organiser le chauffage des locaux. Pour cela, un équipement spécial est installé. Le gaz propane est fourni aux locaux résidentiels à l'aide de gazoducs. Dans certains cas, la livraison de propane liquéfié dans des bouteilles spéciales peut également avoir lieu. Le rapport entre le propane et le butane dans le mélange varie selon la saison - le propane prédomine en hiver et le butane en été.
Largement utilisé comme carburant automobile.
Dans l'industrie chimique, il est utilisé dans la production de monomères pour la production de polypropylène.
C'est la matière première pour la production de solvants.
Il est stocké et transporté dans des conteneurs spéciaux (bouteilles, réservoirs) sans additifs stabilisants à des températures allant jusqu'à 50 °C.
Quel est le danger du propane ?
Tout d'abord, sa grande explosivité. Le mélange propane-butane est environ deux fois plus lourd que l'air. Par conséquent, en cas de fuite, il ne s'évapore pas, mais s'accumule, puis une étincelle suffira. Et dans un mélange avec de l'air, son explosivité augmente.
Le deuxième danger est que le propane, pénétrant dans l'air, se mélange avec lui, déplace et réduit la teneur en oxygène de l'air.Une personne dans une telle atmosphère connaîtra une privation d'oxygène et, avec des concentrations importantes de gaz dans l'air, elle peut mourir de l'étouffement.
Les mélanges propane - butane sous forme liquide corrodent le caoutchouc, il est donc nécessaire de surveiller attentivement les produits en caoutchouc utilisés dans les équipements de traitement à la flamme des métaux et, si nécessaire, de les remplacer. Le plus grand danger de corrosion du caoutchouc existe en hiver, lorsqu'il y a une forte probabilité de pénétration de fraction liquide dans les tuyaux.
Lorsque vous travaillez avec du propane-butane, il est interdit d'obtenir la fraction liquide sur la peau du corps, car les engelures se produisent en raison de son évaporation rapide et de son évacuation de la chaleur.
Le propane - le butane sept a un grand coefficient de dilatation volumétrique, donc pour le propane c'est 16 fois plus que celui de l'eau, et pour le butane c'est 11 fois. Par conséquent, il est impossible de remplir les bouteilles de propane avec un mélange de butane à plus de 85 % en volume - c'est très dangereux.
En général, on peut dire que pour la sécurité et la tranquillité d'esprit, il est nécessaire de surveiller périodiquement la concentration maximale autorisée de gaz dans la pièce. Si vous sentez une «odeur de gaz», assurez-vous d'inviter des spécialistes à effectuer un examen de l'air.
Le gaz naturel comme carburant automobile
Propane ou méthane, que choisir ?
La plupart des voitures qui passent à l'essence utilisent du propane-butane. Mais comment ça se passe avec le méthane, car les constructeurs automobiles produisent en masse des voitures utilisant ce carburant et le considèrent comme prometteur. Pourquoi cela se produit-il donc.
Troisièmement, les réserves de gaz naturel sont énormes, elles dureront pendant les 150 prochaines années et le prix est 3 fois moins cher que le carburant. Mais gardez à l'esprit que la consommation de carburant gaz sera légèrement plus élevée, car. un mètre cube de méthane peut entraîner jusqu'à 1,1 litre d'essence.
Quels sont les inconvénients du méthane ? La raison principale est l'infrastructure peu développée des stations-service de méthane - il n'y en a que 250 en Russie. Il s'avère que le méthane est plus écologique, moins cher, plus sûr que l'essence - et augmente la durée de vie du moteur: il ne laisse pas de dépôts de carbone dans la chambre de combustion et ne lave pas le film d'huile des parois du cylindre. Mais il n'y a presque pas de stations-service. Par conséquent, un autre type de gaz est préférable parmi les commerçants privés - c'est le propane-butane.
Avantages et inconvénients du propane-butane
Malgré le fait que la consommation de gaz est d'environ 10 à 15% supérieure à celle de l'essence, les économies sont importantes. Tous les coûts d'achat et d'installation d'équipements à gaz sont amortis en 10 à 20 000 kilomètres, car le coût du propane-butane est une fois et demie moins cher que l'essence.En règle générale, le ravitaillement en carburant ne pose aucun problème - le réseau de stations-service propane-butane est étendu dans tout le pays.
L'équipement à gaz est en fait un réservoir supplémentaire qui augmente la réserve de marche de 200 à 500 km. En fonctionnement, une telle voiture ne causera pas de problèmes. Le moteur démarre à l'essence et lorsque la température atteint +25°C dans le circuit de refroidissement, il passe au gazole. L'automatisation garantit ainsi que le réducteur de gaz ne gèle pas. De plus, le passage d'un type de carburant à un autre peut s'effectuer directement depuis l'habitacle manuellement.
Si vous comparez la conduite en ville, il n'y a pas de différence notable entre la conduite à l'essence et à l'essence. Il n'y aura pas de problèmes de démarrage et de réactions à la pédale "gaz", mais dans les modes extrêmes, il n'y a pas assez de puissance. Ainsi, le fonctionnement au gaz réduit la puissance d'un moteur de série d'une capacité de 106 ch. jusqu'à 98 ch Cela peut devenir inconfortable lors d'un dépassement sur l'autoroute, mais la solution est de passer au travail à l'essence à l'avance.
Le principal inconvénient est une réduction significative du volume du coffre. Un réservoir supplémentaire est installé dans la niche de la roue de secours et la roue de secours elle-même devra être déplacée dans le coffre. Dans les voitures à hayon, la bouteille de gaz se trouve généralement dans l'habitacle. Cela annule les avantages de conception qui vous permettent d'augmenter le volume du coffre en rabattant les sièges arrière.
Autre point négatif : l'essence est potentiellement plus dangereuse que l'essence. Bien sûr, un équipement bien installé ne cause pas de problèmes au propriétaire.
Cependant, une attention particulière doit être portée à son état technique. Notez que le gaz n'est explosif que dans un rapport de 5 à 10% avec l'air et qu'il est impossible de créer une telle concentration à l'air libre.
Et encore plus dans une voiture en mouvement.
Les inconvénients moins importants du ravitaillement en carburant d'une voiture avec du carburant à essence incluent une certaine détérioration de la dynamique d'accélération de la voiture (de 5%), qui est toutefois compensée par une légère augmentation de la consommation de gaz. De plus, la durée de combustion du gaz est plus longue que celle de l'essence et la température dans la chambre de combustion est plus élevée.
Comment ça fonctionne
Lorsqu'ils sont utilisés comme carburant pour moteur, le propane et le méthane fonctionnent de la même manière. La principale différence entre ces gaz est que le propane est stocké sous forme liquide, tandis que le méthane est stocké sous forme gazeuse. Le propane devient gazeux lorsqu'il est libéré d'une bouteille de gaz. La combustion d'un gallon de propane libère généralement une énergie égale à environ 8,4 x 104 BTU. En Amérique, le ratio GGE est parfois utilisé pour évaluer l'efficacité des carburants alternatifs, égal au ratio de l'énergie en BTU générée par la combustion d'un gallon d'essence pour l'énergie en BTU, générée en brûlant un gallon de carburant alternatif. Le rapport GGE du propane (appelons-le Gp) peut être déterminé par la formule suivante : Gp = (1,25 x 104)/8,4 x 104 =1,5.
La combustion d'un gallon d'essence produit une énergie égale à environ 1,25 x 105 Btu, soit 1,5 fois l'énergie libérée par la combustion complète d'un gallon de propane liquide. Dans différents pays, cette valeur peut varier en fonction du type de carburant et de son degré de purification. Les indicateurs économiques dépendent du prix du carburant alternatif, du prix de l'essence, de l'efficacité d'un moteur à essence, de l'efficacité d'un moteur fonctionnant au carburant alternatif.
Pour comparer deux carburants sur la base du facteur GGE 138, vous pouvez utiliser non seulement des unités de mesure telles que les gallons et les BTU, mais également, par exemple, les litres et les joules. En appliquant cette deuxième paire d'unités pour estimer l'énergie dégagée par le propane et l'essence, on obtient la même valeur Gp = 1,5, puisqu'il s'agit d'une grandeur sans dimension qui détermine le rapport de deux paramètres, et sa valeur ne change pas si les deux paramètres sont exprimés dans la même et les mêmes unités de mesure.
Les véhicules au propane ont la même puissance, la même vitesse et la même accélération que les véhicules au méthane.Il faut environ le même temps pour remplir le réservoir d'un moteur au propane que pour remplir le réservoir d'un moteur à combustible fossile. La plupart des véhicules alimentés au propane utilisés aujourd'hui ont des moteurs à essence ou diesel conventionnels modifiés. Cependant, certains constructeurs proposent déjà de nouveaux modèles de véhicules équipés de moteurs au propane. Il existe des milliers de stations-service de propane aux États-Unis, mais elles ne sont pas aussi courantes que les stations-service d'essence et de diesel.
Masse molaire du propane
Propane CH 3 CH 2 CH 3 C'est un gaz incolore, inodore et inflammable. Point de fusion du propane - 187,69 ° C, point d'ébullition - 42,07 ° C, densité à 20 degrés - 0,5005 g / cm 3 (à pression de vapeur saturée), température d'inflammation 465 °, limites d'explosivité en mélange avec de l'air 2 , 1 - 9,5 vol .%, pouvoir calorifique du gaz à l'eau liquide et au CO 2 120,34 kcal/kg. ( 25 ° C), capacité calorifique 17,57 cal/deg. mol.
Le propane se trouve dans les gaz naturels, les gaz associés à la production et au raffinage du pétrole, par exemple, dans les gaz de craquage catalytique, dans les gaz de cokerie, dans les gaz de synthèse d'hydrocarbures à partir de CO et H 2 selon Fischer-Tropsch.
Le propane est isolé des gaz industriels par : distillation sous pression, absorption à basse température dans des solvants sous pression, adsorption sur charbon actif, tamis moléculaires.
Le propane forme un hydrate avec l'eau 3 H 8 . 6N 2 O avec une température de décomposition critique de + 8,5 °; se décompose à 1 atm. (0°). Selon ses propriétés chimiques, le propane est proche des autres homologues inférieurs de la série du méthane.
Déshydrogénation du propane sur des catalyseurs au chrome à haute température ou en présence d'O 2 et l'iode produisent du propylène. La chloration thermique et photochimique du propane produit principalement des monochloropropanes. Mélanges de propane avec Cl 2 explosive (limites d'explosion 8 - 42% C 3 H 8 ).
Par oxydation douce du propane, on obtient de l'acide propionique, de l'acétaldéhyde et de l'acide acétique ; par nitration à haute température, on obtient des nitropropanes, ainsi que du nitroéthane et du nitrométhane. Une fois converti à partir de H 2 O à des températures élevées sur les catalyseurs obtenir H 2 , CO et CO 2 . Alkylation du propane avec de l'éthylène à haute température et 300 atm. isopentane est produit. En présence de peroxydes à des températures et pressions élevées, le propane réagit avec les dérivés chlorés de l'éthylène ; avec le trichloroéthylène, par exemple, on obtient le 1,1-dichloro-3-méthylbutène-1 :
Le propane est utilisé comme solvant pour le déparaffinage et le désasphaltage des produits pétroliers, dans la polymérisation des esters vinyliques et pour l'extraction des graisses. Le propane est également utilisé pour produire de la suie; avec de l'oxygène - pour couper le métal. Mélangé à du butane en bouteille, le propane est largement utilisé comme gaz domestique et comme carburant sans fumée pour les voitures.
