Состав и свойства сжиженного газа

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) представляет собой сложную смесь углеводородов, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии. Для комунально-бытовых нужд выпускаются и реализуются три его марки:

• СПБТЗ – смесь пропана и бутана технических зимняя;

• СПБТЛ – смесь пропана и бутана технических летняя;

• БТ – бутан технический.

В состав СУГ входят углеводороды с количеством углеводородных атомов в молекуле С2-С5: этан, пропан, бутан и пентан.

Этан (С2Н6) – газ при нормальных условиях (температуре 273,16 К (0°С), давление 98066,5 Па) плотностью, равной 1,36 кг/м3. Этан добавляется в сжиженный газ в незначительных количествах, так как при 318 К (45 °С) он не может оставаться в сжиженном состоянии, а при 303 К (30 °С) давление его насыщенных паров достигает 4,8 МПа. Эти свойства следует учитывать, потому что стальные сварные баллоны для хранения сжиженного газа рассчитаны на рабочее давление 1,6 МПа, а подземные резервуары — 1 МПа.

Этан вводится в пропан с целью повышения общего давления насыщенных паров газовой смеси, для избежания понижения давления газа в зимнее время.

Углеводородные компоненты сжиженного газа.

Пропан (С3 Н8) — тяжелый газ, имеющий плотность при нормальных условиях, равную 2,02 кг/м3. Это один из основных компонентов сжиженного газа. Максимальная расчетная температура, при которой давление насыщенных паров пропана составляет 1,6 МПа, принимается равной 318 К (45 °С). Это соответствует требованием ГОСТ 15860—84 на стальные баллоны для сжиженных углеводородных газов. Давление паров пропана при температуре 238 К (-35 °С) составляет 0,14 МПа—наименьшее значение, при котором регулятор давления обеспечивает минимально допустимую производительность групповой установки. Поэтому пропан в сжиженном состоянии может быть использован в качестве топлива без искусственной регазификации три температуре до 243 К (-30 °С)

Паровая фаза технического пропана при температуре ниже 231 К (-42 °С) в газопроводе низкого давления конденсируется, что в конечном итоге может привести к прекращению газоснабжения.

Бутан (С4Н10) — тяжелый газ, имеющий два изомера: бутан и изобутан. Имея одинаковый химический состав и молекулярную массу, они отличаются расположением атомов в молекуле. Изомеры бутана представляют собой труднокипящие жидкости. Плотность паровой фазы технического бутана при нормальных условиях колеблется от 2,67 до 2,70 кг/м3 и начинает конденсироваться при температуре 272,5 К (-1 °С). В связи с этим сжиженный газ с повышенным содержанием бутана при использовании его для коммунально-бытовых целей в зимний период подлежит искусственной регазификации.

Технический бутан может быть использован при температуре атмосферного воздуха не ниже 278 К (5 °С). Увеличение количества бутана в сжиженном газе позволяет, не нарушая требования о предельном давлении насыщенных паров, повысить содержание в нем легких компонентов — метана, этана и этилена.

Пентан (С5 Н12) — тяжелый газ плотностью при нормальных условиях, равной 3,22 кг/м3. Наличие его в сжиженном газе резко снижает давление паров, повышает точку росы и увеличивает массу жидкого остатка. Температура конденсации пентана достигает 309 К (36 °С) Поэтому на газопроводах ГРУ, оборудованных испарителями, необходимо устанавливать конденсатосборники, конструкция которых должна обеспечивать удаление жидкого остатка.

При проектировании и эксплуатации установок сжиженного газа необходимо учитывать основные физико-химические характеристики не только отдельных углеводородных компонентов, но и их смесей: как давление насыщенных паров, плотность, критические параметры, коэффициент объемного расширения и сжатия, точка росы, удельная теплота фазового превращения, теплоемкость.