При какой температуре замерзает газ в баллоне и как это предотвратить?
«Может ли замерзнуть газ в баллоне, и, если да, то, как это предотвратить?» — обычно этот вопрос возникает у людей, которые используют сжиженный углеводородный газ в бытовых целях. Газовые баллоны заполняются смесью пропана и бутана. Технические условия для таких газов регламентированы ГОСТ Р 52087-2018.
ГОСТом предусмотрены следующие марки углеводородных сжиженных газов: пропан технический и автомобильный, пропан-бутан технический и автомобильный и бутан технический.
Температура замерзания этих газовых смесей определяется процентным соотношением составляющих его чистых газов — пропана и бутана. Если речь идет о чистых газах, использующихся в топливных смесях, то температура замерзания бутана равна -138°C, а для пропана она равна -188°C.
Но это температуры, при которых соответствующий газ замерзает полностью. Однако потребителей сжиженного газа интересуют в первую очередь значения температуры, при которой газ будет еще оставаться в газообразном, то есть в пригодном для работы, состоянии.
Для пропана это примерно: -40°C, а для бутана: -1°C. Таким образом, баллон с газом можно держать в неотапливаемом помещении, или даже на улице, если это относится не к району Крайнего Севера, где зимой температура опускается ниже этой отметки.
Причины замерзания газа в баллонах
Газ в баллоне под давлением находится в жидком состоянии. При его переходе в газообразное состояние сжиженный газ частично замерзает. Вот причины такого явления:
- Низкая температура воздуха. Практика использования баллонов с газом показывает, что оптимальной для нормальной работы оборудования является температура не ниже -10°C, а при понижении температуры до величины порядка –15°C… -20°C, баллонный газ начинает хуже гореть.
- Высокое содержание в смеси бутана. Температура замерзания бутана значительно выше, чем у пропана. Поэтому, чем большую долю этот газ составляет в топливной смеси, тем при более высокой температуре она начинает замерзать. Таким образом, для работы газового оборудования следует соблюдать правильное соотношение бутана и пропана.
Это обеспечит нормальную работу при отрицательных температурах окружающей среды. - Повышенное потребление газа. Обратите внимание, что баллон покрывается инеем только там, где газ находится в жидком состоянии. Любое оборудование, работающее от газового баллона, использует газообразную фазу. При переходе из жидкого состояния в газообразное жидкая фракция остается внизу, а газообразная поднимается вверх. При этом жидкий газ охлаждается. При увеличении потребления топлива, жидкий газ охлаждается быстрее и сильнее. Та часть баллона, где он находится покрывается инеем. При этом замедляется процесс испарения, оборудование начинает работать не стабильно.
Это обеспечит нормальную работу при отрицательных температурах окружающей среды.Как предотвратить замерзание газа
Для этого необходимо исключить или снизить вероятность действия факторов, перечисленных выше.
Прежде всего нужно следовать рекомендациям по соотношению содержания бутана и пропана в используемой смеси. В результате исследования были установлены оптимальные пропорции составляющих смеси для работы в холодное и теплое время года:
- В теплый сезон: пропана — 40%, бутана — 60%;
- В холодный сезон: пропана — 60%, бутана — 40%.
Такие соотношения признаны оптимальными. Однако в некоторых случаях используется смесь, где количество пропана достигает 80%, но поскольку цена пропана значительно выше, такое топливо будет дороже.
Если оборудование стало работать хуже, а на поверхности баллона появился иней, то, прежде всего, перенесите баллон в теплое помещение. Через некоторое время условия правильной работы восстановятся, подача газа возобновится в прежнем режиме.
Если же перенести баллон невозможно, следует обогреть его на месте. Часто владельцы газовых баллонов для прогревания используют огонь, что категорически запрещено. При таком интенсивном нагреве газ из жидкого состояния очень быстро переходит в газообразное, давление внутри емкости резко возрастает и это может привести к взрыву.
Если ваше оборудование находится в помещении с отоплением, тогда не стоит обращать внимание на эти показатели.
Если же охлаждение вызвано интенсивным потреблением газа, следует сократить его расход или установить дополнительный баллон.
Если газом зимой не пользуетесь, баллон можно оставить в неотапливаемом помещении до весны — с ним ничего не случится.
Пропан
Пропа́н, C3H8 — органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов, при разделении попутного нефтяного газа, «жирного» природного газа, как побочная продукция при различных химических реакциях. Сжиженный под давлением горючий углеводородный газ, находящийся в баллоне, именуемый в просторечии «Пропан» в соответствии с надписью на баллоне – на самом деле является смесью пропана и бутана. Верное наименование этого газа – СПБТ – смесь пропано-бутановая техническая.
Как представитель углеводородных газов пожаро- и взрывоопасен. Малотоксичен, но оказывает вредное воздействие на центральную нервную систему (обладает слабыми наркотическими свойствами). Бесцветный газ без запаха. Очень мало растворим в воде. Точка кипения −42,1 °C. Точка замерзания −188 °C.
Бута́н (C4h20) — органическое соединение класса алканов. В химии название используется в основном для обозначения н-бутана. Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(Ch4)3. Название происходит от корня «бут-» (английское название масляной кислоты — butyric acid) и суффикса «-ан» (принадлежность к алканам). В больших концентрациях ядовит, вдыхание бутана вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов, при разделении попутного нефтяного газа, «жирного» природного газа.
Природные и сжиженные углеводородные газы, используемые для коммунально-бытовых нужд, не обладают запахом. Поэтому для обеспечения безопасности при работе с бытовым газом приходится в их содержание добавлять специальные вещества – одоранты.
Важность газа СПБТ как в быту, так и в промышленности трудно переоценить. СПБТ применяется:
При выполнении газопламенных работ на заводах и предприятиях:
- в заготовительном производстве;
- для резки металлолома;
- для сварки неответственных металлоконструкций.
- При кровельных работах.
- Для обогрева производственных помещений в строительстве.
- Для обогрева производственных помещений (на фермах, птицефабриках, в теплицах).
- Для газовых плит, водогрейных колонок в пищевой промышленности.
В быту:
- при приготовлении пищи в домашних и походных условиях;
- для подогрева воды;
- для сезонного обогрева отдалённых помещений — частных домов, отелей, ферм;
- для сварки труб, теплиц, гаражей и других хозяйственных конструкций с использованием газосварочных постов.
- В последнее время широко используется в качестве автомобильного топлива, так как дешевле и экологически безопаснее бензина.
Хранится и перевозится СПБТ в жидком состоянии под давлением в цистернах или металлических баллонах ярко-красного цвета (иногда полимерно-композитных баллонах) емкостью 5,12, 27 и 50литров. Согласно ГОСТ 20448-90 в баллоне составляющая пропана не должна быть меньше 40%. Более точная удельная доля пропана-бутана подбирается поставщиком в зависимости от предполагаемой температуры окружающей среды.
Очень часто недобросовестные поставщики, пользуясь достаточно широкими рамками ГОСТа, вынуждают потребителя покупать газ с высоким для зимы содержанием бутана, который в связи с низкой температурой не испаряется полностью из баллона. Заправка такого баллона обходится гораздо дешевле, а значит – прибыль больше. Для контроля качества газовой пропорции потребителю необходимо (при обязательном соблюдении мер безопасности) пробовать выливать небольшое количество газа из баллона на газету на улице при той температуре, при которой предполагается работа баллона. Газ с газеты должен испариться в течении 5-10 минут, не оставляя на ней масляных пятен. В противном случае – газовая смесь не сможет полностью испариться из баллона и баллон не будет израсходован должным образом. Такому потребителю необходимо или договариваться с поставщиком об изменении пропорции пропана-бутана в баллоне, или переходить на газ марки ПТ (пропан технический), что гораздо дороже. Не рекомендуется использовать для промышленных работ газ, приобретенный на автозаправочных станциях виду того, что организации, занимающиеся реализацией сжиженных углеводородных газов, для заправки автомобилей используют более дешевый газ БТ (бутан технический), который во время движения автомобиля активно размешивается в баллоне и подогревается в газовом редукторе, находящемся непосредственно на двигателе автомобиля.
В стандартный 50-ти литровый баллон закачивается 40 литров газа СПБТ, это примерно 21 кг. Газ в баллоне находится в состоянии “точка росы”, то есть под таким давлением (16 атмосфер), при котором происходит его конденсация при данной температуре. В этом состоянии газа давление в баллоне до его полного испарения остается постоянным (поэтому у промышленного пропанового редуктора только один манометр), так что наполненность баллона можно проверить только, поставив его на весы. В процессе эксплуатации зеркало испарения газа в баллоне желательно искусственно увеличить (особенно при минусовых температурах), немного наклонив его при постановке набок, так как процесс испарения является эндотермическим, то есть идет с поглощением тепла и, следовательно, снижением температуры. Еще более глубокое усугубление процесса обмерзания баллона вызывают попытки использовать его без редуктора – для производства работ, где требуется больший расход газа.
Свойства сжиженного нефтяного газа и его состава
Опубликовано Сентябрь 2020 г. В блоге
В состав сжиженного нефтяного газа в основном входят пропан, бутан, изобутан, бутилены, пропилен и смеси этих газов. Все эти компоненты СУГ имеют разные свойства и концентрации СУГ, которые встречаются в виде жидкости или газа (пара), в зависимости от давления и температуры СУГ.
Сжиженный нефтяной газ (СНГ) производится в процессе переработки природного газа и нефтепереработки.
Полный список NGL компонентов LPG включает этан, этен, бутилены, пропилен, пропен, изобутен, бутадиен, пентан и пентаны плюс, а также пропан, бутан и изобутан. Компоненты LPG производятся путем переработки сырой нефти и природного газа.
Вода кипит при 100°C или 212°F, превращаясь в газ (пар). Напротив, сжиженный нефтяной газ (пропан) кипит при -42°C или -44°F, превращаясь в пар. Сжиженный газ остается жидким, потому что он находится под давлением паров в газовом баллоне с плотностью жидкости примерно в два раза меньше, чем у воды.
Свойства СНГСвойства СНГ (пропан и бутан) включают:
- СНГ в основном состоит из пропана и бутана. Оба газа имеют адиабатическую температуру пламени около 1970°С.
- Температура кипения сжиженного нефтяного газа: -42 °C или -44 °F
- СНГ Температура плавления/замерзания: -188 °C или -306,4 °F
- Компоненты СНГ: пропан, бутан и изобутан Химическая формула
- LPG – молекулярная формула: C3H8 или C4h20
- Температура пламени сжиженного нефтяного газа: 1967 ºC или 3573 ºF
- Запах сжиженного нефтяного газа: добавлен этилмеркаптан
- LPG Внешний вид: прозрачный
- Энергетическая ценность сжиженного нефтяного газа: 25 МДж/л или 91 547 БТЕ/гал (60°F)
Структура СНГ состоит в основном из пропана и бутана с небольшими количествами других углеводородов ШФЛУ, включая этан, изобутан и пентаны, в то время как природный газ состоит в основном из метана.
Температура СНГ может относиться к температуре пламени СНГ, температуре кипения СНГ, температуре воспламенения СНГ, температуре самовоспламенения СНГ, температуре вспышки СНГ и температуре замерзания СНГ.
- Нормальная температура пламени сжиженного нефтяного газа близка к 1967°C (3573ºF).
- Температура сжиженного нефтяного газа при переходе из жидкого состояния в сжиженное составляет -42°C или -44°F.
- Температура вспышки сжиженного нефтяного газа -104°C или -156°F
- Температура воспламенения СНГ на воздухе 470°C – 550°C (878°F – 1020°F)
- Температура сжиженного нефтяного газа также влияет на давление газа, так как давление повышается с температурой.
- Температура сжиженного нефтяного газа для плавления/замораживания составляет -188°C или -306,4°F
Точка росы сжиженного газа пропан-СНГ – это температура, при которой газ переходит в жидкое состояние.
Этот процесс называется сжижением.
Газообразный пар пропана при 20°C должен находиться под давлением около 836 кПа, чтобы увидеть его сжижение, а при 50°C требуется давление около 1713 кПа. Пары н-бутана при 20°C должны быть сжаты до давления около 115 кПа, чтобы увидеть его сжижение, а при 50°C требуется давление около 510 кПа.
Плотность сжиженного нефтяного газаПлотность паров сжиженного нефтяного газа составляет 1,882 кг/м³ при 0°C (32°F). Плотность жидкости LPG составляет 0,493 г/см³ при 25 °C (77 °F) или 4,24 фунта на галлон США. СНГ расширяется на 1,5% на каждые 5,56°C (10°F).
Сжиженный нефтяной газ при давлении 1 атм и температуре 20°C представляет собой газ, который примерно в 1,55 (пропан)–2,08 (бутан) раза тяжелее воздуха. Сжиженный нефтяной газ сжижается при умеренном давлении паров 1220 кПа (177 фунтов на кв. дюйм) при температуре 37,8°C (100°F). Плотность или молекулярная масса жидкого пропана СНГ составляет чуть менее 50% от плотности воды при 25°C и почти 60% при -40°C.
Относительная плотность СНГ измеряется как для плотности жидкого СНГ, так и для плотности газообразного СНГ. Относительная плотность жидкости LPG сравнивается с водой, а относительная плотность LPG сравнивается с воздухом. Относительная плотность жидкого СУГ составляет примерно половину плотности воды: 495 кг/м3 (25°C) против 1000 кг/м3 (4°C) для воды.
Относительная плотность паров СНГ в 1,55 раза тяжелее воздуха: 1,898 кг/м3 против 1,225 кг/м3 воздуха (оба 15°C на уровне моря). Относительная плотность сжиженного нефтяного газа составляет 1,882 кг/м3 при 0°C и 1 атм (0 фунт/кв. дюйм изб.), что соответствует STP (стандартной температуре и атмосферному давлению), разница заключается в более низкой температуре.
Относительная плотность жидкости LPG Давление паров LPG (пропана) увеличивается на 1,5% при повышении температуры на 5,55°C. Таким образом, если бы газовый баллон был заполнен по объему в жаркий день, в нем было бы меньше газа в кг, чем в газовом баллоне, наполненном в холодный день.
Вот почему его часто измеряют и продают в килограммах.
Большинство автозаправщиков и автоцистерн для доставки сжиженного нефтяного газа имеют автоматический поправочный коэффициент, поэтому объем газа может доставляться и продаваться в литрах. Относительная плотность жидкости или удельный вес жидкого СНГ примерно вдвое меньше, чем у воды.
- В Австралии, где сжиженным газом является пропан, 1 кг сжиженного газа имеет объем 1,96 л
- Относительная плотность жидкости LPG: 1 л жидкого пропана весит 0,51 кг
- Относительная плотность СНГ 580,88 кг/м3 (при температуре кипения)
- Относительная плотность газообразного бутана LPG составляет 2,48 кг/м3 (при температуре кипения)
- Сжиженный нефтяной газ (или сжиженный нефтяной газ) — это аббревиатура от сжиженного нефтяного газа или сжиженного нефтяного газа.
- LPG – это группа легковоспламеняющихся углеводородных газов, сжижаемых под давлением.
- СНГ получают в результате переработки природного газа и нефтепереработки.
- Пропан, бутан, изобутан (изобутан) и смеси этих газов подпадают под маркировку СНГ.
- LPG сжимается в жидкость при низких давлениях.
Сжиженный нефтяной газ используется по всей Австралии как экономичное и безопасное топливо с меньшими выбросами двуокиси углерода. Для получения дополнительной информации о безопасном домашнем хранении и использовании сжиженного нефтяного газа или коммерческого сжиженного нефтяного газа свяжитесь с Elgas!
ПРЕДЫДУЩАЯ СТАТЬЯ
Является ли пропан токсичным? Могут ли пары LPG-пропана убить вас? Ядовитый? Последствия утечки сжиженного нефтяного газа
СЛЕДУЮЩАЯ СТАТЬЯ
Сертификат соответствия газа/табличка: QLD-NSW-VIC-SA-WA-TAS-NT-ACT
Жидкий пропан в сравнении с парами пропана
До использования пропан существует в одной из двух форм: жидкой или парообразной.
И жидкий пропан, и пар можно использовать, но нельзя использовать взаимозаменяемо. Другими словами, пропановая система, предназначенная для использования пара, не может использовать пропан в жидкой форме, и наоборот. Кроме того, характеристики жидкого пропана и паров пропана настолько различны, что основные свойства, которые нас интересуют, различны, как день и ночь. Для жидкого пропана температура является основным фактором, тогда как вес является основной проблемой для паров пропана. Подумайте об этом так: вода — это жидкость, а пар — это водяной пар. То же самое относится и к пропану и подробно объясняется ниже.
Пропан жидкий
Пропан существует в жидкой форме при температуре кипения или ниже (-44°F), а также при хранении под давлением. Для дальнейшего объяснения, если температура снаружи -45 ° F, пропан будет жидкостью, и вы сможете вылить его из ведра. Но как только температура поднимается до -44°F, пропан начинает кипеть и таким образом выделять пары. Если температура снаружи ниже -44 ° F, пропан существует в виде жидкости.
Это все еще пропан, но при такой низкой температуре он очень похож на воду. Он бесцветный, без запаха и вкуса… но кто станет пить любую жидкость при температуре 45 градусов ниже нуля? Кто бы сунул палец в стакан с чем-то, что имеет температуру 45 градусов ниже нуля? Держать горсть льда через некоторое время может быть довольно неудобно (или больно), но подумайте, как больно было бы, если бы эта горсть льда была почти на 75 градусов холоднее.
Поскольку пропан кипит при температуре более чем на 70 градусов ниже точки замерзания воды, он способен заморозить ткани кожи за очень короткий промежуток времени (сильное обморожение). Температурные свойства жидкого пропана таковы, что чрезвычайно важно осознавать возможную опасность при работе с пропаном в его жидком состоянии.
Пары пропана
Пропан превращается в пар при температуре выше -44°F. Подобно воде, когда она кипит и выделяет пар, пропан выделяет пар при кипении. Для простоты можно назвать пары пропана «горючим паром».
Однако для воспламенения паров пропана должна быть правильная смесь воздуха и пара. Пары пропана тяжелее воздуха и будут опускаться и собираться в самой нижней точке, которую только смогут найти. Если пропан выпустить наружу, он быстро рассеется при малейшем движении воздуха. И наоборот, если пропан выпускается в воздухонепроницаемую конструкцию без движения воздуха, пары пропана будут собираться на полу и подниматься вертикально, если в конструкцию будет выбрасываться больше пропана.
Это чрезвычайно важно знать, потому что в случае утечки пропана в доме или здании пары пропана будут стремиться к самой низкой возможной точке, где они будут собираться. Имейте в виду, что один галлон пропана производит более 36 кубических футов пара, и этот пар будет оседать в самом низком месте. Если уровень паров пропана продолжает расти, он может воспламениться при обнаружении источника возгорания. Вес паров пропана тяжелее веса воздуха, что является характеристикой пропанового газа, которую должны понимать все пользователи сжиженного нефтяного газа, а не только пропановые компании и их сотрудники.