Veeldatud süsivesinikgaasid (LHG)(Inglise) Veeldatud naftagaas (LPG)) on kergete süsivesinike segu, mis on rõhu all veeldatud keemistemperatuuriga –50 kuni 0 °C. Mõeldud kasutamiseks kütusena. Koostis võib oluliselt erineda, põhikomponendid on propaan, butaan, propüleen, isobutaan, isobutüleen, n-butaan ja butüleen.

Veeldatud naftagaasi tootmise tooraineks on peamiselt naftagaasid, gaasikondensaadi ladestused ja nafta rafineerimisel saadud gaasid. Seda transporditakse ja hoitakse balloonides ja gaasihoidikutes. Seda kasutatakse toiduvalmistamiseks, vee keetmiseks, soojendamiseks, välgumihklites, sõidukite kütusena.

Ladustamiseks ja transportimiseks mõeldud anumates (paagid, paagid, silindrid) on vedelgaas samaaegselt kahes faasis: vedel ja aur, kusjuures 85% anuma mahust hõivab vedelfaas, 15% aur. Veeldatud naftagaasi hoitakse ja transporditakse vedelal kujul rõhu all, mille tekitavad tema enda gaasiaurud. See omadus muudab vedelgaasi mugavaks kütuseallikaks kodu- ja tööstustarbijatele, sest Veeldatud gaas võtab ladustamise ja transpordi ajal vedeliku kujul sadu kordi vähem mahtu kui gaas selle looduslikus (gaasilises või aurulises) olekus ning seda jaotatakse gaasijuhtmete kaudu ja kasutatakse (põletatakse) gaasilisel kujul.

Levinud kütuste hulgas on veeldatud süsivesinikgaasid (LPG) ainsad omalaadsed kütused, mida saab transportida ja säilitada vedelal kujul teatud rõhu ja temperatuuri juures. Kuid normaalrõhul ja suhteliselt madalatel temperatuuridel need segud aurustuvad ja neid kasutatakse gaasidena. Veeldatud süsivesinikgaaside üleminek gaasilisse või vedelasse olekusse sõltub kolmest tegurist:

- surve;

- temperatuur;

- helitugevus.

Levinud kütuste hulgas on veeldatud süsivesinikgaasid ainsad omataolised kütused, mida saab teatud rõhul ja temperatuuril vedelal kujul transportida ja säilitada. Kuid normaalrõhul ja suhteliselt madalal temperatuuril need segud aurustuvad ja neid kasutatakse gaasidena. Veeldatud süsivesinikgaaside üleminek gaasilisse või vedelasse olekusse sõltub kolmest tegurist – rõhust, temperatuurist ja mahust.

LPG peamised omadused:

Vedelaid süsivesikuid, mis on osa veeldatud gaasidest, iseloomustab suur mahupaisumistegur, mis ületab oluliselt bensiini, petrooleumi ja vee paisumiskoefitsienti, madal tihedus, märkimisväärne aururõhk, mis suureneb vedeliku temperatuuri tõusuga.

Gaasilised süsivesinikud, mis on osa veeldatud gaasidest, iseloomustavad erinevat tihedust, mis võivad olla õhu tihedusest väiksemad ja suuremad, aeglane difusioon atmosfääri, eriti tuule puudumisel, madal süttimistemperatuur, madal plahvatuspiir õhus , kondenseerumise võimalus, kui temperatuur langeb kastepunktini või rõhu tõusule.

Vedelgaasid on tule- ja plahvatusohtlikud, vähetoksilised, spetsiifilise iseloomuliku lõhnaga, organismile avalduva mõju astme järgi klassifitseeritakse GOST 12.1.007 4. ohuklassi aineteks.

Veeldatud gaasid moodustavad õhuga plahvatusohtlikke segusid propaaniaurude kontsentratsiooniga 2,3–9,5%, tavalise butaaniga 1,8–9,1% (mahu järgi), rõhul 0,1 MPa (1 atm) ja temperatuuril 15 ÷ 20ºС. Propaani isesüttimistemperatuur õhus on 470ºС, tavalise butaani - 405ºС. Küllastunud süsivesinike (propaan, tavaline butaan) maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus (süsiniku osas) on 300 mg / m 3, küllastumata süsivesinike (propüleen, butüleen) - 100 mg / m 3.

Veeldatud gaasid, sattudes inimkehale, põhjustavad põletust meenutavaid külmakahjustusi. LPG aurud on õhust raskemad ja võivad koguneda madalatesse, ventileerimata kohtadesse.

Ohutuse tagamiseks vedelgaasi kasutamisel ja selle toote õigeks käsitsemiseks on vaja arvestada selle gaasi põhiomadusi ja erinõudeid.

Veeldatud gaasi tehnoloogilised parameetrid on toodud tabelis. 5.1:

Tabel 5.1

Veeldatud gaasi tehnoloogilised parameetrid

Asulatesse tarnitavad veeldatud süsivesinikgaasid peavad vastama GOST 20448-90 nõuetele. Kodutarbimiseks ja tööstuslikuks otstarbeks näeb standard ette järgmiste klasside vedelgaasi tootmise ja müügi:

– PT – tehniline propaan;

- SPBT - propaani ja butaani tehniline segu;

– BT – tehniline butaan.

- SPBTZ (propaani ja butaani tehnilise talve segu).

–SPBTL (propaani ja butaani tehnilise suve segu).

Transpordi ökonoomsus

Veeldatud süsivesinikgaaside LHG transportimiseks ei ole vaja rajada laia gaasitrasside võrgustikku, ehitada poste ja elektrivõrke. Vedelgaasi transporditakse paakides, balloonides ja paakides raudteel, veepaakautodega või vedelas olekus sõidukitega. Kuna vedelas olekus võtab gaas oma esialgsest mahust mitusada korda väiksema ruumala, kontsentreerub selle gaasi ruumalaühikusse märkimisväärne kogus soojusenergiat. Näiteks 50-liitrises balloonis on 22 kg LPG-d, mille aurustamisel tekib 11 m 3 propaani-butaani auru, mille kütteväärtus on kokku 240 000 kcal. Sellisest silindrist piisab ühele perele terve kuu toidu valmistamiseks ja vee soojendamiseks.

Veeldamisel väheneb maagaasi maht enam kui 600 korda, mis võrdub gaasi surumisega rõhuni 60 MPa. LPG on peaaegu kaks korda kergem kui bensiin, mittetoksiline, keemiliselt inaktiivne; eripõlemissoojus (12 000 kcal/kg) on 12% kõrgem ja oktaanarv 15% kõrgem kui bensiinil.

Tarbimine

Veeldatud maagaasi ja veeldatud propaan-butaani kasutatakse samadel eesmärkidel kui peamist maagaasi:

- elektri- ja soojusenergia saamine kohalikes energiapaigaldistes;

– asulate ja tööstusrajatiste gaasistamine;

– kasutada mootorikütusena;

- kasutamine keemiatööstuse toorainena;

"Kahekordse" olemuse tõttu on vedelgaasidel ühest küljest vedeliku eelised transportimisel ja ladustamisel (lihtne transporditavus, väike hõivatav maht, õhema seinaga anumate kasutamise võimalus, suhteliselt lihtsad liitmikud jne), ja teisest küljest, olles gaasilises olekus, omandavad need gaasidele omased eelised, kui neid jaotatakse võrkude kaudu ja põletatakse.

Veeldatud süsivesinikgaasid(propaan-butaan, edaspidi LPG) - süsivesinike segud, mis tavatingimustes (atmosfäärirõhk ja õhk T = 0 °C) on gaasilises olekus ja vähese rõhu tõusuga (konstantsel temperatuuril) või vähesel määral temperatuuri langus (atmosfäärirõhul) muutub gaasilisest olekust vedelaks.
LPG põhikomponendid on propaan ja butaan. Propaan-butaan (liquefied petroleum gas, LPG, inglise keeles - liquified petroleum gas, LPG) on kahe gaasi segu. Veeldatud gaasi koostis sisaldab vähesel määral ka: propüleeni, butüleeni, etaani, etüleeni, metaani ja vedelat mitteaurustuvat jääki (pentaan, heksaan).
LPG tootmise tooraineks on peamiselt naftagaasid, gaasikondensaadi ladestused ja nafta rafineerimisel saadud gaasid.
Raudteepaakides asuvatest LPG tehastest läheb see gaasirajatiste gaasitanklatesse (GFS), kus seda hoitakse kuni tarbijatele müümiseni (väljastamiseni) spetsiaalsetes mahutites. LPG tarnitakse tarbijatele balloonides või paakautodes.
Ladustamiseks ja transportimiseks mõeldud anumates (paagid, paagid, silindrid) on LPG samaaegselt kahes faasis: vedel ja aur. Veeldatud naftagaasi hoitakse ja transporditakse vedelal kujul rõhu all, mille tekitavad tema enda gaasiaurud. See omadus muudab LPG mugavaks kütuseallikaks kodu- ja tööstustarbijatele, sest Veeldatud gaas võtab ladustamise ja transpordi ajal vedeliku kujul sadu kordi vähem mahtu kui gaas selle looduslikus (gaasilises või aurulises) olekus ning seda jaotatakse gaasijuhtmete kaudu ja kasutatakse (põletatakse) gaasilisel kujul.
Asulatesse tarnitavad veeldatud süsivesinikgaasid peavad vastama GOST 20448-90 nõuetele. Kodutarbimiseks ja tööstuslikuks otstarbeks näeb standard ette kolme klassi LPG tootmist ja müüki:
PT - tehniline propaan;
SPBT - propaani ja butaani tehniline segu;
BT - tehniline butaan.

bränd	Nimi	OKP kood
P	Tehniline propaan	02 7236 0101
SPBT	Tehniline propaani ja butaani segu	02 7236 0102
BT	Tehniline butaan	02 7236 0103

Indikaatori nimi	Brändi norm			Testimis viis
Indikaatori nimi	P	SPBT	BT	Testimis viis
1. Komponentide massiosa, %:				Vastavalt standardile GOST 10679
metaani, etaani ja etüleeni summa	Ei ole standarditud
propaani ja propüleeni kogus, mitte vähem kui	75	Ei ole standarditud
butaanide ja butüleenide summa, mitte vähem kui	Ei ole standarditud	-	60
mitte rohkem		60	-
2. Vedela jäägi mahuosa 20 °С juures, %,				Vastavalt punktile 3.2
mitte rohkem	0,7	1,6	1,8
3. Küllastunud auru rõhk, mõõtur, MPa, temperatuuril:				Vastavalt punktile 3.3 või GOST 28656
pluss 45 °С, mitte rohkem	1,6	1,6	1,6
miinus 20 °С, mitte vähem	0,16	-	-
4. Vesiniksulfiidi ja merkaptaanväävli massiosa,%, mitte rohkem	0,013	0,013	0,013	Vastavalt GOST 22985
sealhulgas vesiniksulfiid, mitte enam	0,003	0,003	0,003	Vastavalt GOST 22985 või GOST 11382
5. Vaba vee ja leelise sisaldus	Puudumine			Vastavalt punktile 3.2
6. Lõhna intensiivsus, punktid, mitte vähem kui	3	3	3	Vastavalt standardile GOST 22387.5 ja selle standardi punktile 3.4

LPG kasutamist kaubamärgi järgi seostatakse välistemperatuuridega, millest sõltub vabas õhus või maa-alustes mahutites balloonides paiknevate vedelgaasi aurude elastsus (rõhk).
Talvistes tingimustes madalatel temperatuuridel peaks gaasivarustussüsteemides vajaliku rõhu tekitamiseks ja säilitamiseks veeldatud gaasi koostises domineerima LPG kergemini aurustuv komponent - propaan. Suvel on LPG põhikomponendiks butaan.

Veeldatud süsivesinikgaaside komponentide ja nende põlemisproduktide peamised füüsikalised ja keemilised omadused:
- keemistemperatuur (aurustumine) atmosfäärirõhul propaani puhul - 42 0 С, butaani puhul - 0,5 0 С;
See tähendab, et gaasitemperatuuril, mis ületab etteantud väärtusi, toimub gaasi aurustumine ja madalamal temperatuuril gaasiauru kondenseerumine, s.o. aurud moodustavad vedeliku (vedelgaasi kondensaat). Sest propaani ja butaani tarnitakse harva puhtal kujul, antud temperatuurid ei vasta alati kasutatava gaasi keemis- ja kondenseerumistemperatuuridele. Talvel kasutatav gaas aurustub tavaliselt normaalselt ümbritseva õhu temperatuuril kuni miinus 20 0 C. Kui tootjad tarnivad kõrge butaanisisaldusega gaasi, siis gaasiaurude kondenseerumine võib toimuda ka suvel kergete külmakraadidega.
- madal leekpunkt atmosfäärirõhul:
propaani puhul - 504-588 0 С, butaani puhul - 430-569 0 С;
See tähendab, et süttimine (sähvatus) võib tekkida kuumenenud, kuid veel mitte helendavatest objektidest, s.t. ilma lahtise tuleta.
- madal süttimistemperatuur I rõhul 0,1 MPa (1 kgf / cm2)
propaani jaoks - 466 0, butaani jaoks - 405 0 С;
-kõrge kütteväärtus(soojuse hulk, mis eraldub 1 m 3 gaasiauru põletamisel):
propaani puhul 91–99 MJ / m 3 või 22–24 tuhat kcal,
butaani jaoks 118-128 MJ / m 3 või 28-31 tuhat kcal.
- madalad plahvatuspiirid(süttivus):
õhuga segatud propaan 2,1-9,5 mahu%,
õhuga segatud butaan 1,5-8,5 mahu%,
propaani ja butaani segud õhuga 1,5-9,5 mahu%.
See tähendab, et gaasi-õhu segud võivad süttida (plahvatada) ainult siis, kui gaasisisaldus õhus või hapnikus on teatud piirides, millest kaugemale need segud ei põle ilma pideva kuumuse või tule sissevoolu (olemasolu)ta. Nende piiride olemasolu seletatakse sellega, et õhu või puhta gaasi sisalduse suurenemisel gaasi-õhu segus leegi levimiskiirus väheneb, soojuskaod suurenevad ja põlemine seiskub.
Gaasi-õhu segu temperatuuri tõusuga laienevad plahvatusohtlikkuse (süttivuse) piirid.
-gaasi auru tihedus(propaani ja butaani segud) - 1,9-2,58 kg / m 3;
LPG aurud on õhust palju raskemad (õhu tihedus 1,29 kg/m 3) ja kogunevad ruumi alumisse ossa, kus väga väikeste gaasileketega võib tekkida plahvatusohtlik gaasi-õhu segu. Kui vedelgaasi aur lekib (hiiliva udu või läbipaistva helkiva pilvena) tuulutamata keldritesse, kanalisatsiooniseadmetesse, maetud ruumidesse, võivad need jääda sinna väga pikaks ajaks. Sageli juhtub see siis, kui maa-alustest mahutitest ja gaasijuhtmetest lekib gaas. Eriti ohtlik on see, et sellist leket ei ole võimalik välise kontrolliga tuvastada, sest. gaas ei tule alati maapinnale ja levides maa alla, võib see sattuda kanalisatsiooni või keldritesse, mis asuvad lekkekohast kaugel.
- gaasi tihedus vedelas olekus- 0,5-0,6 kg/l.
- vedelfaasi ruumala laienemise koefitsient CS G- 16 korda rohkem kui vesi. Kui gaasi temperatuur tõuseb, suureneb selle maht märkimisväärselt, mis võib põhjustada anuma seinte hävimist (rebenemist) gaasiga.
- LPG aurude täielikuks põlemiseks on see vajalik
1 m 3 propaani auru kohta - 24 m 3 õhku või 5,0 m 3 hapnikku
1 m 3 butaani auru kohta - 31 m 3 õhku või 6,5 m 3 hapnikku.
- gaasiauru maht 1 kg propaaniga - 0,51 m 3,
1 liitri propaaniga - 0,269 m 3,
1 kg butaaniga - 0,386 m 3,
1 liitri butaaniga - 0,235 m 3.
- maksimaalne leegi levimiskiirus põlev propaan - 0,821 m / s, butaan - 0,826 m / s.
LPG on värvitu (nähtamatu) ja valdavalt ei oma tugevat lõhna, mistõttu võib lekke korral ruumis tekkida plahvatusohtlik gaasi-õhu segu. Gaasilekete õigeaegseks tuvastamiseks allutatakse põlevgaasid lõhnastamiseks, st neile antakse terav spetsiifiline lõhn.
Lõhnaainena kasutatakse tehnilist etüülmerkaptaani.

Etüülmerkaptaan on terava ebameeldiva lõhnaga lenduv vedelik.

Etüülmerkaptaan on värvitu, läbipaistev, liikuv, kergestisüttiv vedelik, millel on terav ja vastiku lõhn. Etüülmerkaptaani lõhna leidub väga madalates kontsentratsioonides (kuni 2*10 -9 mg/l). Etüülmerkaptaan lahustub enamikus orgaanilistes lahustites, lahustub vees vähe. Lahjendatud lahustes esineb etüülmerkaptaan monomeerina, kontsentreerimisel tekivad S-H...S vesiniksidemete tekke tõttu valdavalt lineaarse struktuuriga dimeerid. Etantiool oksüdeerub kergesti. Sõltuvalt oksüdatsioonitingimustest, dietüülsulfoksiid (C 2 H 5 ) 2 SO (hapniku toimel aluselises keskkonnas), dietüüldisulfiid (C 2 H 5 )SS (C 2 H 5 ) (aktiveeritud MnO toimel 2 või vesinikperoksiid) ja muud derivaadid. Gaasifaasis 400 °C juures laguneb etüülmerkaptaan vesiniksulfiidiks ja etüleeniks. Looduses kasutavad mõned loomad etaantiooli vaenlaste peletamiseks. Eelkõige on see osa skunki toodetud vedelikust.

Kviitung.

Tööstuslik meetod etüülmerkaptaani tootmiseks põhineb etanooli reaktsioonil vesiniksulfiidiga temperatuuril 300-350 °C katalüsaatorite juuresolekul.

C 2 H 5 OH + H 2 S --> C 2 H 5 SH + H 2 O

Rakendus.

maagaasi, propaani-butaani segu, aga ka muude küttegaaside lõhnaainena. Peaaegu kõik küttegaasid on peaaegu lõhnatud, etüülmerkaptaani lisamine võimaldab gaasilekkeid õigeaegselt tuvastada.

vahereagendina teatud tüüpi plastide, insektitsiidide, antioksüdantide tootmisel.

Etüülmerkaptaani maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus on 1 mg/m 3 . Etüülmerkaptaani spetsiifilist lõhna on tunda selle tühise kontsentratsiooni korral õhus.
Tootmisettevõtetes lõhna andmiseks lisatakse vedelgaasile etüülmerkaptaani koguses 42-90 grammi ühe tonni vedelgaasi kohta, olenevalt väävli merkaptaani sisaldusest gaasis.
Madala plahvatuspiiriga vedelgaasi lõhn peaks olema tunda, kui see on õhus: PT - 0,5 mahuprotsenti, SPBT - 0,4 mahuprotsenti, BT - 0,3 mahuprotsenti.
LPG aurudel on kehale narkootiline toime. Narkootilise toime tunnusteks on halb enesetunne ja peapööritus, seejärel tekib joobeseisund, millega kaasneb põhjendamatu rõõmsameelsus, teadvusekaotus. LPG ei ole mürgine, kuid inimene, kes viibib atmosfääris, kus õhus on madal LPG aurude sisaldus, kogeb hapnikunälga ja märkimisväärse aurude kontsentratsiooni korral õhus võib ta surra lämbumist.
Süsivesinike aurude maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus (süsiniku osas) on 100 kuni 300 mg/m 3 . Võrdluseks võib märkida, et selline gaasiaurude kontsentratsioon on ligikaudu 15-18 korda väiksem kui plahvatuspiir.
LPG vedela faasi sattumisel riietele ja nahale toimub selle hetkelise aurustumise tõttu kehast intensiivne soojuse neeldumine, mis põhjustab külmumist. Löögi olemuse järgi meenutab külmakahjustus põletust. Kokkupuude silma vedela faasiga võib põhjustada nägemise kaotust. LPG vedelfaasiga töötamisel ei tohi kanda villaseid ja puuvillaseid kindaid, kuna need ei kaitse põletuste eest (istuvad tihedalt keha külge ja on vedelgaasiga immutatud). Vajalik on kasutada nahast või lõuendist kindaid, kummeeritud põllesid, prille.
LPG aurude mittetäielikul põlemisel eraldub süsinikmonooksiid (CO) - vingugaas, mis on tugev mürk, mis reageerib vere hemoglobiiniga ja põhjustab hapnikunälga. Vingugaasi kontsentratsioon siseõhus 0,5–0,8 mahuprotsenti on eluohtlik isegi lühiajalise kokkupuute korral. 1 mahuprotsendilise süsinikmonooksiidi olemasolu ruumiõhus põhjustab surma 1-2 minutiga. Vastavalt sanitaarstandarditele on süsinikmonooksiidi maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus 0,03 mg/l.

Kasutatud allikad
1. Kodutarbimiseks mõeldud veeldatud süsivesinikgaaside füüsikalised ja keemilised omadused vastavalt standardile G0ST 20448-90.

VEELDATUD SÜSIVESIINIKGAASIDE FÜÜSIKALISED JA KEEMILISED OMADUSED

Mõiste "vedeldatud süsivesinikgaasid" viitab propaanile, butaanile, isobutaanile, propaani ja butaani segudele. Levinud kütuste hulgas on veeldatud süsivesinikgaasid seni ainsad omataolised kütused, mida saab vedelal kujul transportida ja säilitada suhteliselt madala rõhu ja normaaltemperatuuri juures. Kuid normaalrõhul ja suhteliselt madalatel temperatuuridel on need segud võimelised aurustuma ja sel juhul kasutatakse neid gaasidena. Veeldatud süsivesinikgaaside üleminek gaasilisse või vedelasse olekusse sõltub kolmest tegurist – rõhust, temperatuurist ja mahust.

Gaasiliste süsivesinike, mis on osa veeldatud gaasidest, tihedus ületab oluliselt õhu tihedust ja neid iseloomustab aeglane difusioon atmosfääri, madal süttimistemperatuur, madalad plahvatuspiirid õhus ja kondensaadi moodustumise võimalus. temperatuur langeb kastepunktini või rõhu tõustes. Vastavalt standardile GOST 20448--80 toodetakse sisetarbimiseks kolme klassi veeldatud süsivesinikgaase: SPBTZ, SPBTL - vastavalt talvel ja suvel propaani ja tehnilise butaani segu, BT - tehniline butaan. Puhast propaani veeldatud gaasina saab kasutada kütusena ilma uuesti gaasistamiseta ja temperatuuril kuni 253 K.

Tagagaasistamata butaane saab kütusena kasutada ainult temperatuuril üle 273 K. Madalamatel temperatuuridel on nende aururõhk atmosfäärirõhust väiksem. Temperatuuridel 318, 313 ja 258 K on n-butaani rõhk vastavalt 0,49, 0,42 ja 0,06 MPa.

Kui veeldatud gaase kasutatakse kõrgel temperatuuril, siis on soovitav kasutada butaane, kuna samal temperatuuril on nende küllastunud aurude rõhk ligikaudu kolm korda madalam kui propaanil. See võimaldab säilitada butaanide vedelat faasi tavatemperatuuril (313 K) mahutites, mis on ette nähtud rõhule 0,7 MPa, ja temperatuuril kuni 353 K 1,6 MPa rõhu jaoks mõeldud mahutites.

Vedelgaasi vedelfaasi tihedus temperatuuril 273 K ja rõhul 0,1 MPa on olenevalt koostisest 0,58-0,6 vee tihedusest, st vedelgaasi vedelfaas on ligikaudu kaks korda suurem. kergem kui vesi. Järelikult toimub vee settimine mahutite ja seadmete põhjas.

Aurufaasi intensiivsel ekstraheerimisel reservuaarist vedela faasi temperatuur langeb vedela soojuse tarbimise tõttu aurustamiseks. Maksimaalne temperatuur, mille juures vedelik ei aurustu, on propaani puhul 231 K ja butaani puhul 273 K. Propaani ja butaani segude puhul on see temperatuur muutuv. See sõltub segu koostisest.

VEELDATUD SÜSIVESIINIKGAASIDE OMADUSED JA NENDE MÕJU INIMKEHALE

Veeldatud süsivesinikgaasid küllastuvad (keevad vedelikud) vedela faasi vaba pinna juuresolekul. Sel juhul tekib alati kahefaasiline süsteem (vedelik - aur). Aururõhk oleneb vedela faasi temperatuurist ja võib ümbritseva õhu temperatuuri muutumisel saavutada märkimisväärse väärtuse. See veeldatud süsivesinikgaaside omadus aparatuuri või torustike purunemise korral määrab neis rõhu säilimise pikaks ajaks (kuni see täielikult vedelast faasist vabanemiseni), mis tekitab ümbritsevatele objektidele palju suurema ohu kui naftatoru või maagaasitoru purunemise korral, mille korral rõhk tühimikus langeb kiiresti nullini.

Veeldatud süsivesinikgaaside aurufaasi tihedus on palju suurem kui õhu tihedus. Veeldatud süsivesinikgaaside aurutihedus on temperatuuril 273 K ja rõhul 0,1 MPa vahemikus 19,6–26,46 kg/m 3 . Propaani suhteline tihedus (õhus) on 15,62, isobutaanil 20,64, n-butaanil 20,91.

Veeldatud süsivesinikgaaside aurufaas ei haju atmosfääris, tõustes üles (nagu maagaas). See levib mööda maapinda või ruumi põrandat (nagu CO 2 ja muud rasked gaasid). Sellega seoses on vaja korraldada ruumide ventilatsioon põranda tasemel, projekteerimisbüroo saidi (GNS) ristventilatsioon maapinnal, vältida süvenemist ja süvendeid nii ruumides kui ka objektil endal.

Atmosfäärirõhul veeldatud süsivesinikgaasidel ei ole inimorganismile toksilist (mürgist) toimet, kuna need lahustuvad veres vähe. Õhku sattudes segunevad nad aga sellega ja vähendavad hapnikusisaldust õhus. Sellises atmosfääris viibiv inimene kogeb hapnikunälga ja kui õhus on märkimisväärne veeldatud süsivesinikgaasi sisaldus, võib ta surra lämbumise tõttu. 1% propaani või butaani sisaldava õhu sissehingamine 10 minuti jooksul ei põhjusta mürgistusnähte. Kahe minuti pikkune 10% veeldatud gaaside sisaldusega õhu sissehingamine põhjustab pearinglust. Propüleenil ja butüleenil on narkootilised omadused. Kui õhus on 15% propüleeni, tekib teadvusekaotus 30 minuti pärast, 24% - 3 minuti pärast, 35-40% - 20 sekundi pärast. Sellega seoses on kõik veeldatud süsivesinikgaaside komponendid kantud inimkehale kahjulike ainete loetellu. Sanitaarstandardid määravad veeldatud süsivesinikgaaside maksimaalseks lubatud kontsentratsiooniks tööstusruumide tööpiirkonna õhus 300 mg/m 3 (süsiniku osas). Neid standardeid tuleb järgida ka välispaigaldiste tööpiirkonnas. Selline kontsentratsioon on ligikaudu 15-18 korda väiksem kui alumine plahvatuspiir.

Veeldatud süsivesinikgaaside ohtlik mõju inimesele suureneb oluliselt, kui need sisaldavad vesiniksulfiidi ja muid väävliühendeid, mis on tugevad mürgid. Kui vesiniksulfiidi sisaldus õhus on 150–230 mg / m 3, tekivad inimesel mõne tunni pärast kerge mürgistuse sümptomid, mille sisaldus on 310 mg / m 3, 5-8 minuti pärast tugev ärritus. tekib silmade, nina ja kurgu limaskesta kahjustus. Kontsentratsiooni suurenemine 770-lt 1080 mg / m 3 1 tunni pärast põhjustab tõsist mürgistust ja kontsentratsioonil 1540-4620 mg / m 3 tekib surm.

Õhuga segatud veeldatud süsivesinikgaaside aurud moodustavad plahvatusohtliku segu. Temperatuuril 273 K ja rõhul 0,1 MPa tekib propaani plahvatuspiir, kui selle ruumalasisaldus õhus on 2,3-9,5%, n-butaan--16, 1,5--8,4%, iso-butaan - 1,8 - 8,4%. Selle tulemusena ja ka veeldatud süsivesinikgaasi aurude väga aeglase hajutamise tõttu atmosfääris jääb nende aurude segu õhuga plahvatusohtlikuks ja tuleohtlikuks pikaks ajaks ja aurustumiskohast suurel kaugusel.

Veeldatud süsivesinikgaaside kontrollimatu põlemine siseruumides või väljas põhjustab tulekahjusid. Nende gaaside tuleohtu iseloomustab soojusväljund, mis ületab 2273 K ja annab instrumentidega mõõdetud leegi temperatuuri vahemikus 2103-2198 K, gaasi-õhu segu põlemisel eralduv oluline soojus, madal süttivus ja plahvatusohtlik. piirid, madal isesüttimistemperatuur, suur õhuvajadus põlemisel ja suur hulk sellest tulenevaid põlemisprodukte.

Gaasi-õhu segu plahvatus toimub selle süttimisel ja põlemisel kinnises ruumis (tööstusruumid, kelder, kanal, paak, katla ahi, ahi jne). Gaasi-õhu segu plahvatamisel ruumis tekib suur hulk kuumutatud gaase, mille ruumala suurenemise tulemusena tõuseb rõhk (kuni 0,858 MPa). Sellise surve mõjul ehituskonstruktsioonid hävivad. Propaani aurufaasi tegelik maht selle vedela faasi aurustamisel temperatuuril 273 K ja rõhul 0,1 MPa on 269 m 3, mzo-butaan - 229 m 3, n-butaan - 235 m 3.

Sissejuhatus

Veeldatud süsivesinikgaasid (LHG) - kergete süsivesinike segu, mis on veeldatud rõhu all keemistemperatuuriga 50–0 °C. Mõeldud kasutamiseks kütusena. Põhikomponendid: propaan, propüleen, isobutaan, isobutüleen, n-butaan ja butüleen.

Seda toodetakse peamiselt seotud naftagaasist. Seda transporditakse ja hoitakse balloonides ja gaasihoidikutes. Seda kasutatakse toiduvalmistamiseks, vee keetmiseks, soojendamiseks, välgumihklites, sõidukite kütusena.

Veeldatud süsivesinikgaasid(propaan-butaan, edaspidi LPG) - süsivesinike segud, mis tavatingimustes on gaasilises olekus ja rõhu vähesel tõusmisel või temperatuuri vähesel langusel lähevad gaasilisest olekust vedelasse olekusse.

LPG põhikomponendid on propaan ja butaan. Propaan-butaan (liquefied petroleum gas, LPG, inglise keeles - liquifiedpetroleumgas, LPG) on kahe gaasi segu. Veeldatud gaasi koostis sisaldab vähesel määral ka: propüleeni, butüleeni, etaani, etüleeni, metaani ja vedelat mitteaurustuvat jääki (pentaan, heksaan).

LPG tootmise tooraineks on peamiselt naftagaasid, gaasikondensaadi ladestused ja nafta rafineerimisel saadud gaasid. veeldatud süsivesinike propaani rafineerimistehas

Raudteepaakides asuvatest LPG tehastest läheb see gaasirajatiste gaasitanklatesse (GFS), kus seda hoitakse kuni tarbijatele müümiseni (väljastamiseni) spetsiaalsetes mahutites. LPG tarnitakse tarbijatele balloonides või paakautodes.

Ladustamiseks ja transportimiseks mõeldud anumates (paagid, paagid, silindrid) on LPG samaaegselt kahes faasis: vedel ja aur. Veeldatud naftagaasi hoitakse ja transporditakse vedelal kujul rõhu all, mille tekitavad tema enda gaasiaurud. See omadus muudab LPG mugavaks kütuseallikaks kodu- ja tööstustarbijatele, sest Veeldatud gaas võtab ladustamise ja transpordi ajal vedeliku kujul sadu kordi vähem mahtu kui gaas selle looduslikus (gaasilises või aurulises) olekus ning seda jaotatakse gaasijuhtmete kaudu ja kasutatakse (põletatakse) gaasilisel kujul.

Veeldatud süsivesinikgaasid (LHG) koosnevad lihtsatest süsivesinikühenditest, mis on orgaanilised ained, mis sisaldavad oma koostises 2 keemilist elementi - süsinik (C) ja vesinik (H). Süsivesinikud erinevad üksteisest süsiniku- ja vesinikuaatomite arvu poolest molekulis, samuti nendevaheliste sidemete olemuse poolest.

Kaubanduslik veeldatud gaas peaks koosnema süsivesinikest, mis tavatingimustes on gaasid, ning rõhu ja ümbritseva õhu temperatuuri suhteliselt väikese tõusuga või õhurõhul temperatuuri vähesel langusel lähevad need gaasilisest olekust vedelasse olekusse.

Lihtsaim süsivesinik, mis sisaldab ainult ühte süsinikuaatomit, on metaan (CH 4). See on nii looduslike kui ka mõnede kunstlike põlevate gaaside põhikomponent. Selle seeria järgmisel süsinikul – etaanil (C 2 H 6) – on 2 süsinikuaatomit. Kolme süsinikuaatomiga süsivesinik on propaan (C 3 H 8) ja nelja süsinikuaatomiga süsivesinik (C 4 H 10).

Kõik seda tüüpi süsivesinikud on üldvalemiga C n H 2n + 2 ja kuuluvad küllastunud süsivesinike homoloogsesse sarja – ühendid, milles süsinik on vesinikuaatomitega piirini küllastunud. Normaaltingimustes on küllastunud süsivesinikest pärit gaasid ainult metaan, etaan, propaan ja butaan.

Veeldatud gaaside saamiseks kasutatakse praegu laialdaselt Maa sisikonnast eraldatud maagaase, mis on segu erinevatest süsivesinikest, peamiselt metaani seeriast (küllastunud süsivesinikud). Puhaste gaasiväljade maagaasid on enamasti metaan ja on lahjad või kuivad; rasked süsivesinikud (propaanist ja üle selle) sisaldavad alla 50 g/cm 3 . Naftaväljade kaevudest koos naftaga eralduvad seonduvad gaasid sisaldavad lisaks metaanile olulisel määral raskemaid süsivesinikke (tavaliselt üle 150 g/m 3) ja on õlised. Kondensaadiladestustest tekkivad gaasid koosnevad kuiva gaasi ja kondensaadi aurude segust. Kondensaadi aurud on raskete süsivesinike (C3, C4, bensiin, nafta, petrooleum) aurude segu. Gaasitöötlemistehastes eraldatakse propaani-butaani fraktsioon seotud gaasidest.

WFLH – kergete süsivesinike lai fraktsioon, sisaldab peamiselt etaani (C 2) ja heksaani (C 6) fraktsioonide kergete süsivesinike segu. Üldiselt on maagaasi gaasi tüüpiline koostis järgmine: etaan 2–5%; veeldatud gaasi fraktsioonid C4-C5 40-85%; heksaani fraktsioon C6 15 kuni 30%, ülejäänud osa moodustab pentaani fraktsioon.

Arvestades veeldatud naftagaasi laialdast kasutamist gaasitööstuses, on vaja põhjalikumalt peatuda propaani ja butaani omadustel.

Propamn on alkaanide klassi orgaaniline aine. Sisaldub maagaasis, tekib naftasaaduste krakkimise käigus. Keemiline valem C 3 H 8 (joonis 1). Värvitu, lõhnatu gaas, vees väga vähe lahustuv. Keemistemperatuur 42,1 C. Moodustab õhuga plahvatusohtlikke segusid aurude kontsentratsioonidel 2,1 kuni 9,5%. Propaani isesüttimistemperatuur õhus rõhul 0,1 MPa (760 mm Hg) on 466 °C.

Propaani kasutatakse kütusena, nn veeldatud süsivesinikgaaside peamise komponendina, polüpropüleeni sünteesiks mõeldud monomeeride tootmisel. See on lahustite tootmise tooraine. Toiduainetööstuses on propaan registreeritud toidu lisaainena E944, raketikütusena.

Butamn (C 4 H 10) on alkaanide klassi orgaaniline ühend. Keemias kasutatakse seda nimetust peamiselt n-butaani tähistamiseks. Keemiline valem C4H10 (joonis 1). N-butaani ja selle isomeeri isobutaani CH(CH 3) 3 segu kannab sama nime. Värvitu, kergestisüttiv gaas, lõhnatu, kergesti veeldav (alla 0 °C ja normaalrõhul või kõrgendatud rõhul ja normaaltemperatuuril väga lenduv vedelik). Sisaldub gaasikondensaadis ja naftagaasis (kuni 12%). See on õlifraktsioonide katalüütilise ja hüdrokatalüütilise krakkimise saadus.

Nii vedelgaasi kui ka maagaasi gaaside tootmine toimub järgmise kolme peamise allika arvelt:

? naftatootmisettevõtted - LPG ja maagaasi tootmine toimub toornafta tootmisel seotud (seotud) gaasi töötlemisel ja toornafta stabiliseerimisel;
? gaasitootmisettevõtted - LPG ja maagaasi saamine toimub kaevugaasi või vaba gaasi ja kondensaadi stabiliseerimisel esmasel töötlemisel;
? nafta rafineerimistehased – vedelgaasi ja sarnaste maagaasi gaaside tootmine toimub rafineerimistehastes toornafta töötlemisel. Selles kategoorias koosneb NGL butaani-heksaani fraktsioonide (C4-C6) segust väikese koguse etaani ja propaaniga.

LPG peamine eelis on nende olemasolu välistemperatuuril ja mõõdukal rõhul nii vedelas kui gaasilises olekus. Vedelas olekus on neid lihtne töödelda, ladustada ja transportida, gaasilises olekus on neil parem põlemisomadus.

Süsivesiniksüsteemide oleku määrab erinevate tegurite mõju, seetõttu on täielikuks iseloomustamiseks vaja teada kõiki parameetreid. Peamised parameetrid, mida saab vahetult mõõta ja mis mõjutavad LPG voolurežiime, on rõhk, temperatuur, tihedus, viskoossus, komponentide kontsentratsioon ja faaside suhe.

Süsteem on tasakaalus, kui kõik parameetrid jäävad muutumatuks. Selles olekus ei ole süsteemis nähtavaid kvalitatiivseid ja kvantitatiivseid muutusi. Vähemalt ühe parameetri muutus rikub süsteemi tasakaaluolekut, põhjustades selle

või mõni muu protsess.

Ladustamisel ja transportimisel muudavad veeldatud gaasid pidevalt oma agregatsiooni olekut, osa gaasist aurustub ja läheb gaasilisse olekusse ning osa kondenseerub, muutudes vedelaks. Juhtudel, kui aurustunud vedeliku kogus on võrdne kondenseerunud auru kogusega, saavutab vedelik-gaasisüsteem tasakaalu ja vedeliku kohal olev aur küllastub ning nende rõhku nimetatakse küllastusrõhuks või aururõhuks.

rõhk ja temperatuur. Gaasi rõhk on molekulide kokkupõrke tulemus selle gaasi poolt hõivatud anuma seintega.

Küllastunud gaasiauru elastsus (rõhk) * p p on kõige olulisem parameeter, mille järgi määratakse töörõhk paakides ja silindrites. Gaasi temperatuur määrab selle kuumutamise astme, st. selle molekulide liikumise intensiivsuse mõõt. Veeldatud gaaside rõhk ja temperatuur vastavad rangelt üksteisele.

LPG – küllastunud (keevate) vedelike – aururõhk varieerub proportsionaalselt vedelfaasi temperatuuriga (vt joonis I-1) ja on antud temperatuuri jaoks rangelt määratletud väärtus. Kõik gaasilise või vedela aine füüsikalisi parameetreid käsitlevad võrrandid sisaldavad absoluutset rõhku ja temperatuuri ning tehniliste arvutuste võrrandid (silindrite, paakide seinte tugevus) hõlmavad ülerõhku.

LPG aururõhk tõuseb temperatuuri tõustes ja väheneb temperatuuri langedes.

See vedelgaaside omadus on ladustamis- ja jaotussüsteemide projekteerimisel üks määravaid tegureid. Paakidest keeva vedeliku võtmisel torujuhtme kaudu transpordil osa vedelikust aurustub rõhukadude tõttu, tekib kahefaasiline vool, mille aururõhk sõltub pealevoolu temperatuurist, mis on madalam kui temperatuur paak. Juhul, kui kahefaasilise vedeliku liikumine läbi torujuhtme peatub, rõhk kõigis punktides ühtlustub ja muutub võrdseks aururõhuga.

Veeldatud süsivesinikgaase transporditakse raudtee- ja maanteemahutites, säilitatakse erineva mahuga mahutites küllastunud olekus: anumate alumisse ossa asetatakse keev vedelik ja ülemisse kuivad küllastunud aurud (joonis 2). Kui temperatuur paakides langeb, siis osa aurudest kondenseerub, s.t. vedeliku mass suureneb ja auru mass väheneb, tekib uus tasakaaluseisund. Temperatuuri tõustes toimub vastupidine protsess, kuni faasid on uuel temperatuuril tasakaalus. Seega toimuvad mahutites ja torustikes aurustumis- ja kondenseerumisprotsessid, mis kahefaasilises keskkonnas kulgevad konstantsel rõhul ja temperatuuril, kusjuures aurustumis- ja kondenseerumistemperatuurid on võrdsed.

Joonis 2. Veeldatud gaaside faasiseisundid ladustamise ajal.

Reaalsetes tingimustes sisaldavad veeldatud gaasid veeauru ühes või teises koguses. Veelgi enam, nende kogus gaasides võib suureneda küllastumiseni, mille järel gaaside niiskus sadestub vee kujul ja seguneb vedelate süsivesinikega kuni lahustuvuse piirini ning seejärel vabaneb vaba vesi, mis settib paakidesse. Veeldatud naftagaasi vee hulk sõltub nende süsivesinike koostisest, termodünaamilisest olekust ja temperatuurist. On tõestatud, et kui LPG temperatuuri alandada 15-30 0 C, siis väheneb vee lahustuvus 1,5-2 korda ja vaba vesi koguneb paagi põhja või pudeneb kondensaadina välja. torustikes. Paakidesse kogunenud vesi tuleb perioodiliselt eemaldada, vastasel juhul võib see jõuda tarbijani või põhjustada seadme rikke.

LPG katsemeetodite järgi määratakse ainult vaba vee olemasolu, lahustunud vee olemasolu on lubatud.

Välismaal kehtivad rangemad nõuded veeldatud naftagaasi vee olemasolule ja selle kogusele viiakse see filtreerimise teel 0,001 massiprotsendini. See on õigustatud, kuna veeldatud gaasides lahustunud vesi on saasteaine, kuna isegi positiivsetel temperatuuridel moodustab see tahkeid ühendeid hüdraatide kujul.

Tihedus. Mass mahuühiku kohta, s.o. rahuolekus oleva aine massi ja selle ruumala suhet nimetatakse tiheduseks (tähistus). Tiheduse ühik SI-süsteemis on kilogramm kuupmeetri kohta (kg / m 3). Üldiselt

Aururõhust madalama rõhuga veeldatud gaaside liigutamisel, s.o. kahefaasiliste voogude liigutamisel peaksite tiheduse määramiseks punktis kasutama suhtepiirangut:

Arvukates arvutustes, eriti gaaside ja gaasi-vedelike segude termodünaamika valdkonnas, on sageli vaja kasutada suhtelise tiheduse d mõistet - antud aine tiheduse ja antud aine tiheduse ja tiheduse suhet. aine kohta, mida peetakse spetsiifiliseks või standardiks c,

Tahkete ja vedelate ainete puhul võetakse standardseks destilleeritud vee tihedus rõhul 760 mm Hg. ja temperatuur 3,98ºС (999,973 kg / m 3 1 t / m 3), gaaside puhul - kuiva atmosfääriõhu tihedus rõhul 760 mm Hg. ja temperatuur 0 ºС (1,293 kg / m 3).

Joonisel I-2 on näidatud veeldatud gaaside põhikomponentide küllastunud vedeliku ja auru faaside tiheduskõverad temperatuuri funktsioonina. Must punkt igal kõveral näitab kriitilist tihedust. See tiheduskõvera pöördepunkt vastab kriitilisele temperatuurile, mille juures aurufaasi tihedus on võrdne vedela faasi tihedusega. Kriitilise punkti kohal asuv kõvera haru annab küllastunud vedela faasi tiheduse ja allpool - küllastunud auru. Küllastunud süsivesinike kriitilised punktid on ühendatud pideva joonega ja küllastumata süsivesinike kriitilised punktid katkendliku joonega. Tihedust saab määrata ka olekudiagrammide järgi. Üldiselt väljendatakse tiheduse sõltuvust temperatuurist seeriaga

T \u003d T0 + (T-T 0) + (T-T 0) 2 + (T-T 0) 2 ±.

Selle seeria kolmanda ja teiste liikmete mõju väikeste väärtuste tõttu tiheduse väärtusele on ebaoluline, seetõttu võib tehniliste arvutuste jaoks üsna piisava täpsusega seda tähelepanuta jätta. Siis

T \u003d T0 + (T-T 0)

Kus = 1,354 propaani, 1,068 n-butaani ja 1,145 isobutaani puhul.

Vedeliku ruumala suhtelist muutust temperatuuri muutumisel ühe kraadi võrra iseloomustab mahupaisumise temperatuuritegur W, mis on veeldatud gaaside (propaan ja butaan) puhul mitu korda suurem kui teiste vedelike puhul.

Propaan - 3,06 * 10 -3;

Butaan - 2,12 * 10 -3;

Petrooleum - 0,95 * 10 -3;

Vesi - 0,19 * 10 -3;

Kui rõhk tõuseb, surutakse propaani ja butaani vedel faas kokku. Selle kokkusurumisastet hinnatakse mahulise kokkusurutavuse koefitsiendiga vszh, mille mõõde on pöördvõrdeline rõhu mõõtmega.

Konkreetne maht. Aine massiühiku ruumala nimetatakse erimahuks (tähistus). Erimahu ühik SI-süsteemis on kuupmeeter kilogrammi kohta (m 3 / kg)

Erimaht ja tihedus on pöördväärtused, st.

Erinevalt enamikust vedelikest, mis temperatuurimuutustega oma mahtu veidi muudavad, suurendab vedelgaaside vedelfaas temperatuuri tõustes oma mahtu üsna järsult (15 korda rohkem kui vesi). Paakide ja silindrite täitmisel tuleb arvestada vedeliku mahu võimaliku suurenemisega (joon. I-3).

Kokkusurutavus. Hinnanguliselt mahulise kokkusurumise koefitsiendi järgi, m 3 / n,

P p pöördväärtust nimetatakse elastsusmooduliks ja see kirjutatakse järgmiselt:

Veeldatud gaaside kokkusurutavus võrreldes teiste vedelikega on väga oluline. Seega, kui vee kokkusurutavus (48,310 -9 m 2 / n) on 1, siis õli kokkusurutavus on 1,565, bensiinil 1,92 ja propaanil 15,05 (vastavalt 75,5610 -9, 92,7910 -9 ja 4107). -9 m 2 / n).

Kui vedel faas hõivab kogu reservuaari (silindri) mahu, siis temperatuuri tõustes pole sellel enam kuhugi paisuda ja see hakkab kahanema. Rõhk paagis suureneb sel juhul N / m 2 võrra,

kus t on vedelfaasi temperatuuride erinevus, .

Rõhu tõus paagis (silindris) koos ümbritseva õhu temperatuuri tõusuga ei tohiks ületada lubatud arvutuslikku väärtust, vastasel juhul on õnnetus võimalik. Seetõttu on täitmisel vaja ette näha kindla suurusega aurupadi, s.o. täitke paak mitte täielikult. Seega on vaja teada täitumusastet, mille määrab seos

Kui on vaja välja selgitada, milline temperatuuride erinevus on olemasoleva täidisega lubatud, saab selle arvutada järgmise valemi abil:

Kriitilised parameetrid. Gaase saab kokkusurumise teel muuta vedelaks, kui temperatuur ei ületa igale homogeensele gaasile iseloomulikku teatud väärtust. Temperatuuri, millest kõrgemal ei saa antud gaas rõhu tõusuga veeldada, nimetatakse gaasi kriitiliseks temperatuuriks (T cr). Gaasi veeldamiseks kriitilisel temperatuuril vajalikku rõhku nimetatakse kriitiliseks rõhuks (p cr). Kriitilisele temperatuurile vastavat gaasi mahtu nimetatakse kriitiliseks ruumalaks (Vcr) ning gaasi olekut, mis on määratud kriitilise temperatuuri, rõhu ja mahu järgi, nimetatakse gaasi kriitiliseks olekuks. Auru tihedus vedeliku kohal kriitilises olekus muutub võrdseks vedeliku tihedusega.

Vastavate olekute printsiip. Tavaliselt kasutatakse erinevate protsesside ja ainete uurimise eksperimentaalsete andmete üldistamiseks kriteeriumisüsteeme, mis põhinevad liikumisvõrrandite analüüsil, soojusjuhtivusel jne. Selliste sarnasusvõrrandite kasutamiseks on vaja töökeskkonna füüsikaliste omaduste tabeleid. . Füüsikaliste omaduste määramise ebatäpsus või nende puudumine ei võimalda kasutada sarnasusvõrrandeid. See kehtib eriti vähe uuritud töövedelike, eriti veeldatud süsivesinikgaaside kohta, mille füüsikaliste omaduste kohta on kirjanduses üsna vastuolulisi andmeid, sageli juhuslikel rõhkudel ja temperatuuridel. Samas on olemas täpsed andmed aine kriitiliste parameetrite ja molekulmassi kohta. See võimaldab antud parameetreid ja vastavate olekute seadust kasutades, mida kinnitavad arvukad uuringud ja mida teoreetiliselt põhjendab ka tänapäeva kineetiline aineteooria, määrata tundmatuid parameetreid.

Termodünaamiliselt sarnaste ainete ja veeldatud süsivesinikgaaside puhul on termodünaamiliselt sarnased taandatud olekuvõrrandid, s.o. mõõtmeteta (taandatud) parameetrites (р pr = р/р cr =) kirjutatud olekuvõrrandid on sama kujuga. Erinevatel aegadel pakkusid erinevad autorid välja kuni viiskümmend olekuvõrrandit reaalsete ainete jaoks. Kõige kuulsam ja sagedamini kasutatav neist on van der Waalsi võrrand:

kus a ja b on antud keemilisele ühendile omased konstandid;

Olles väljendanud gaasi parameetreid mõõtmeteta vähendatud kogustes, saab kindlaks teha, et gaaside jaoks on olemas üldine olekuvõrrand, mis ei sisalda antud gaasi iseloomustavaid koguseid:

F(r pr, T pr, V pr) = 0.

Gaasi oleku seadused kehtivad ainult ideaalse gaasi puhul, seetõttu kasutatakse reaalgaasidega seotud tehnilistes arvutustes neid reaalsete gaasidega rõhuvahemikus 2-10 kgf / cm 2 ja temperatuuril üle 0. Ideaalsete gaaside seadustest kõrvalekaldumist iseloomustab kokkusurutavustegur Z = (joon. 1-4 - 1-6). Seda saab kasutada konkreetse mahu määramiseks, kui rõhk ja temperatuur on teada, või rõhku, kui eriruumala ja temperatuur on teada. Teades konkreetset mahtu, saate määrata tiheduse.

Erikaal. Aine mahuühiku mass, s.o. aine massi (raskusjõu) ja ruumala suhet nimetatakse erikaaluks (tähistus. Üldjuhul, kus G on kaal (aine raskusaste, V maht, m 3. Erikaalu ühik SI-s). = njuuton kuupmeetri kohta (n / m 3) Erikaal sõltub raskuskiirendusest selle määratluse punktis ja on seetõttu aine parameeter.

Põlemissoojus. Soojushulka, mis eraldub gaasiühiku massi või ruumala täielikul põlemisel, nimetatakse põlemissoojuseks (tähis Q). Põlemissoojuse ühik SI-des on džauli kilogrammi kohta (j/kg) või džauli kuupmeetri kohta (j/m3).

Süttimistemperatuur. Minimaalset temperatuuri, milleni tuleb gaasi-õhu segu kuumutada, et põlemisprotsess (põlemisreaktsioon) algaks, nimetatakse süttimistemperatuuriks. See ei ole püsiv väärtus ja sõltub paljudest põhjustest: põlevgaasi sisaldus gaasi-õhu segus, segu homogeensuse määr, kuumutatava anuma suurus ja kuju, kuumutuskiirus ja meetod. segu kuumutamine, rõhk, mille all segu on jne.

Gaasi süttivuse piirid. Gaasi-õhu segud võivad süttida (plahvatada) ainult siis, kui gaasi (või hapniku) sisaldus õhus on teatud piirides, millest kaugemale need segud iseeneslikult (ilma pideva väljastpoolt tuleva soojuse sissevooluta) ei põle. Nende piiride olemasolu seletatakse sellega, et õhu või puhta gaasi sisalduse suurenemisel gaasi-õhu segus leegi levimiskiirus väheneb, soojuskaod suurenevad ja põlemine seiskub. Kui gaasi-õhu segu temperatuur tõuseb, laienevad süttimispiirid.

Soojusmahtuvus. Soojushulka, mis on vajalik keha või süsteemi temperatuuri muutmiseks ühe kraadi võrra, nimetatakse keha või süsteemi soojusmahtuvuseks (tähistus C). Ühik SI-s on džauli Kelvini kraadi kohta (J/K). 1 j / K - 0,2388 cal / K \u003d 0,2388 * 10 -3 kcal / K.

Praktilistes arvutustes eristatakse keskmist ja tegelikku soojusmahtuvust, olenevalt temperatuurivahemikust, milles see määratakse. Keskmine soojusmahtuvus C m on väärtus, mis on määratud piiratud temperatuurivahemikus, s.o.

Mis m \u003d q / (t 2 -t 1).

Tegelik soojusmahtuvus on antud punktis määratud väärtus (antud p ja T või ja T korral), s.o.

Konstantsel rõhul (C p) või konstantsel ruumalal (C v) on määratud soojusvõimsused.

Soojusjuhtivus. Aine võimet soojusenergiat üle kanda nimetatakse soojusjuhtivuseks. See määratakse soojushulgaga Q, mis läbib F paksuse pindalaga seina teatud aja jooksul temperatuuride erinevuse t 2 -t 1 juures, s.o.

kus on aine soojusjuhtivust iseloomustav soojusjuhtivuse koefitsient W / (m * K) või kcal / (m * h * C).

Viskoossus- see on gaaside või vedelike võime seista vastu nihkejõududele, mis on tingitud aine molekulide vahelisest adhesioonijõududest. Kahe kõrvuti asetseva vedeliku või gaasi kihi liikumisel tekkiv takistusjõud libisemisele või nihkele F on võrdeline kiiruse muutumisega (gradiendiga) piki gaasist vedeliku voolamise suuna suhtes normaaltelge, s.o.

kus - proportsionaalsuse koefitsient, ns / m 2 (SI-des); seda nimetatakse dünaamilise viskoossuse (sisehõõrde) või dünaamilise viskoossuse koefitsiendiks; dw on kiiruse gradient kahes külgnevas kihis, mis asuvad kaugusel dy.

Paljudes tehnilistes arvutustes kasutatakse kinemaatilist viskoossust, mis on vedeliku või gaasi dünaamilise viskoossuse ja nende tiheduse suhe, s.o. =/. Kinemaatilise viskoossuse ühikuks SI on ruutmeeter sekundis (m2/sek).

Vedelfaasi viskoossus väheneb temperatuuri tõustes, samal ajal kui gaasi ja auru viskoossus suureneb.

Oktaanarv gaasikütus on kõrgem kui bensiin, seega on vedelgaasi löögikindlus suurem kui isegi kõrgeima kvaliteediga bensiinil. Vedelgaasi keskmine oktaanarv – 105 – ei ole ühegi bensiinimargi puhul saavutatav. See võimaldab teil saavutada gaasikatlas kütuse kasutamisel suurema efektiivsuse.

Difusioon. Gaas seguneb kergesti õhuga ja põleb ühtlasemalt. Gaasisegu põleb täielikult ära, mistõttu ahjudesse ja küttekehadele ei teki tahma.

survet konteineris. LPG moodustab suletud anumas kahefaasilise süsteemi, mis koosneb vedeliku- ja aurufaasist. Rõhk paagis sõltub küllastunud auru rõhust, mis omakorda sõltub vedelfaasi temperatuurist ning propaani ja butaani protsendist selles. Küllastunud aururõhk iseloomustab LPG lenduvust. Propaani lenduvus on suurem kui butaanil, seetõttu on selle rõhk madalatel temperatuuridel palju suurem. Arvutused ja katsed on näidanud, et madalatel välistemperatuuridel on efektiivsem kasutada suure propaanisisaldusega LPG-d, kuna see tagab usaldusväärse gaasi aurustumise ja seega gaasi piisavuse gaasi tarbimiseks. Lisaks tagab piisav ülerõhk paagis tugevate külmade korral katlale usaldusväärse gaasivarustuse. Kõrgel positiivsel välistemperatuuril on efektiivsem kasutada madalama propaanisisaldusega LPG-d, kuna sel juhul tekib paagis märkimisväärne ülerõhk, mis võib põhjustada kaitseklapi tööle. Lisaks propaanile ja butaanile sisaldab vedelgaas vähesel määral metaani, etaani ja muid süsivesinikke, mis võivad LPG omadusi muuta. Paagi töötamise ajal võib tekkida aurustumatu kondensaat, mis mõjutab negatiivselt gaasiseadmete tööd.

Vedelfaasi mahu muutus kuumutamise ajal. ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni määrused näevad ette automaatse seadme paigaldamise, mis piirab mahuti täitmist 85% mahust. See nõue on seletatav vedela faasi suure mahulise paisumisteguriga, mis on propaani puhul 0,003 ja butaani puhul 0,002 gaasi temperatuuri tõusu kohta 1 °C võrra. Võrdluseks: propaani paisumiskoefitsient on 15 korda ja butaani paisumiskoefitsient 10 korda suurem kui vee oma.

Gaasi mahu muutus aurustumisel. Veeldatud gaasi aurustumisel tekib umbes 250 liitrit. gaasiline. Seega võib isegi väike vedelgaasi leke olla ohtlik, kuna gaasi maht aurustumisel suureneb 250 korda. Gaasifaasi tihedus on 1,5-2,0 korda suurem kui õhu tihedus. See seletab asjaolu, et lekete korral on gaasil raske õhku hajuda, eriti suletud ruumis. Selle aurud võivad koguneda looduslikesse ja tehislikesse süvenditesse, moodustades plahvatusohtliku segu. SNiP 42-01-2002 näeb ette gaasianalüsaatori kohustusliku paigaldamise, mis annab sulgventiilile signaali sulgemiseks gaasi kogunemise korral kontsentratsioonil 10% plahvatusohtlikust kontsentratsioonist.

Lõhn. Gaas ise praktiliselt ei lõhna, seetõttu lisatakse sellele inimese haistmisorganite gaasilekke ohutuse ja õigeaegse diagnoosimise huvides väikeses koguses tugevalõhnalisi aineid. Merkaptaanväävli massiosaga alla 0,001% LPG peab olema lõhnastatud. Lõhnastamiseks kasutatakse etüülmerkaptaani (С2Н5SH), mis on ebameeldiva lõhnaga vedelik, mille tihedus on 0,839 kg/l ja keemistemperatuur on 35°C. Lõhnatundlikkuse lävi on 0,00019 mg/l, maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus on 1 mg/m 3 . Juhul, kui mürgisus on normaalne või veidi alla normi, ei ole lõhnaaine lõhna praktiliselt tunda ja selle kogunemist ruumi ei täheldata.

Järeldus

Seega on võimalik kokku võtta ja välja tuua propaani-butaani segude peamised omadused, mis mõjutavad nende ladustamise, transportimise ja mõõtmise tingimusi.

1. Veeldatud süsivesinikgaasid on madala keemistemperatuuriga vedelikud, mis võivad küllastunud aururõhu all olla vedelas olekus.

Keemistemperatuur:

Propaan -42 0 С;

Butaan - 0,5 0 C.

2. Normaaltingimustes on gaasilise propaani maht 270 korda suurem kui veeldatud propaani maht.
3. Veeldatud süsivesinikgaase iseloomustab kõrge soojuspaisumistegur.
4. LPG-d iseloomustab kergete naftatoodetega võrreldes madal tihedus ja viskoossus.
5. LPG koondseisundi ebastabiilsus torustike läbimise ajal sõltuvalt temperatuurist, hüdraulilisest takistusest, ebaühtlastest tingimuslikest läbikäikudest.
6. LPG transport, ladustamine ja mõõtmine on võimalik ainult suletud (suletud) süsteemide kaudu, mis on reeglina ette nähtud töörõhule 1,6 MPa.
7. Pumpamis-, mõõtmistoimingud nõuavad spetsiaalsete seadmete, materjalide ja tehnoloogiate kasutamist.

Kogu maailmas kehtivad süsivesiniksüsteemidele ja -seadmetele, samuti tehnoloogiliste süsteemide paigutusele ühtsed nõuded ja reeglid.

Veeldatud gaas on Newtoni vedelik, mistõttu pumpamis- ja mõõtmisprotsesse kirjeldatakse hüdrodünaamika üldiste seadustega. Kuid süsivesiniksüsteemide funktsioon ei piirdu mitte ainult vedeliku lihtsa liikumise ja selle mõõtmisega, vaid ka selle tagamisega, et LPG "negatiivsete" füüsikaliste ja keemiliste omaduste mõju väheneb.

Põhimõtteliselt ei erine veeldatud naftagaasi pumpamissüsteemid palju vee ja naftasaaduste süsteemidest, kuid mõõtmise kvalitatiivsete ja kvantitatiivsete näitajate tagamiseks on siiski vaja lisaseadmeid.

Sellest lähtuvalt peab tehnoloogiline süsivesiniksüsteem sisaldama minimaalselt paaki, pumpa, gaasiseparaatorit, arvestit, diferentsiaalventiili, sulge- või juhtventiili ning kaitseseadmeid ülerõhu või vooluhulga vastu.

See termin viitab kogu spektrile veeldatud süsivesinikgaasid erineva päritoluga (etaan, propaan, butaanid ja nende derivaadid - etüleen, propüleen jne) ja nende segud. Kuid enamasti all LPG mõista veeldatud propaani ja butaanide segu, mida kasutatakse olmekütusena ja. Viimasel ajal on SPBF-i nimed ja lühendid muutunud levinumaks ( veeldatud propaan-butaani fraktsioon), SPBT ( veeldatud propaan-butaan tehniline), LPG ( veeldatud süsinikgaas), SRÜ ( veeldatud naftagaas).

Veeldatud naftagaasi füüsikalised omadused on määratud selle põhikomponentide füüsikaliste omadustega. Seda saab säilitada veeldatud kujul suhteliselt madalal rõhul kuni 1,5 MPa laias temperatuurivahemikus, mis võimaldab transportida veeldatud naftagaasi paakides või balloonides. LPG koostis võib olenevalt spetsifikatsioonist sisaldada ka isobutaani ja etaani. Kui vedelgaasi maht on standardtingimustes ligikaudu 1/310 gaasi mahust.

Tabelis on ära toodud propaani ja n-butaani füüsikalised omadused, mis määravad nende transportimise meetodi veeldatud kujul paakides.

LPG kasutatakse majapidamiskütusena (küte, toiduvalmistamine), samuti keskkonnasõbraliku mootorikütusena, eriti ühistranspordis suurtes linnades. Veeldatud gaas on tooraine olefiinide (etüleen, propüleen), aromaatsete süsivesinike (benseen, tolueen, ksüleen, tsükloheksaan), alkülaadi (bensiini oktaaniarvu tõstev lisand), sünteetiliste mootorikütuste tootmiseks. Talvel lisatakse bensiinile butaani, et tõsta RPV-d (Reidi aururõhk). USA-s kasutatakse LPG-d pärast lahjendamist lämmastiku ja/või õhuga (et viia konkreetne kütteväärtus võrgugaasi omale) täiendava gaasiallikana, et tasandada gaasijaotusvõrkude tippkoormust.

LPG tootmise toorainena kasutatakse maagaasi ning nafta ja naftagaasi. Veeldatud gaasi tootmise tehnoloogia sõltub tööstusest: nafta ja gaasi töötlemine ning naftakeemia. Nafta rafineerimistööstuses on vedelsüsinikugaas tegelikult lisatoode bensiini tootmisel. Gaasi töötlemisel on vedelgaas peamine toode lõppmüügiks või edasiseks töötlemiseks.

Cenomaani maardlate ammendumise tõttu "kuiv gaas" neokoomia-juura horisondi ladestused viiakse üle arengusse, mida iseloomustab suurenenud C 2+ seeria süsivesinikgaaside sisaldus ( "märg ja kondensaatgaas"). Naftakeemias mõistetakse rasvasisalduse all keskmist süsinikuaatomite arvu gaasimolekuli kohta (metaani puhul on rasvasisaldus 1, etaani puhul - 2 jne). Gaasi torutranspordiga transportimiseks ettevalmistamise seisukohalt viitab rasvasisaldus C 3+ seeria süsivesinike liigsele esinemisele gaasis, mis põhjustab nende kondenseerumist gaasitorus transportimise ajal. Gaasi rasvasisaldus suurendab selle väärtust naftakeemiatööstuse lähteainena.

Venemaal toodetud vedelgaasi kasutatakse peamiselt kolmes valdkonnas: 1) LPG naftakeemia toorainena; 2) kommunaalmajanduses; 3) eksport.