Пропан – газ из группы алканов (общая формула ряда – C n H 2n+2), обладающий высокой горючестью. Пропан используется для бытовых нужд, в качестве топлива для автомобилей и в промышленности. Пропан часто используется вместе с техническим бутаном – газ пропан-бутан сокращенно называется СПБТ (смесь пропан-бутан техническая).

Как используется пропан в быту.

В качестве топлива для домохозяйств в системах автономного газоснабжения активно используется газ пропан-бутан технический. Газ используется для отопления жилых и нежилых объектов, удаленных от действующих централизованных газопроводов, проведение трубы до которых занимает значительное количество времени и стоит больших денег. Применение пропан-бутана технического для таких домохозяйств позволяет решить не только проблему отопления, но и наличия горячей воды и топлива для работы бытовых газовых приборов (газовых плит для приготовления пищи, работающих от пропан-бутана из газгольдера или газового баллона).

Технический бутан в быту также используется для работы холодильных установок (пропановое и бутановое охлаждение более эффективно и менее вредно для окружающей среды, чем охлаждение фреоном).

Встретить бутан можно и в обычных зажигалках (баллоны с бутаном и пропаном для подзаправки зажигалок также распространены в быту). Работают за счет бутана и осветительные приборы – фонари и прожектора (для чего периодически используется и пропан).

Существуют и паяльные лампы на сжиженном газе, которые используют бутан. Также многим туристам в походе ничего не помогает лучше разогреть пищу, чем пропан в небольшом баллоне.

Для чего пропан нужен на производстве?

Пропан, равно как и бутан, используются для сварочных работ (по технологии газокислородной сварки) – сварки металлоконструкций. Также пропан-бутан используют и для обратного процесса – резки металлов, в заготовительных производствах. Использование бутана в промышленных целях возможно и в холодильных установках, в обогревающих агрегатах.

Газы используются в химической промышленности – при производстве растворителей, производстве краски и лака, ленты для печатных машинок и копировальной бумаги.

Газы группы алканов используют и в парфюмерном деле – при производстве лака для волос, туши для ресниц.

При укладке дорожного полотна газы применяют для разогрева частиц асфальта.

Наконец, широкое применение данные газы получили в качестве топлива для автомобилей. На пропан-бутане работает не только наземный транспорт – такое топливо возможно применить и для летательных аппаратов и водного транспорта.

Алканов – C(n)H(2n+2). Ряд начинается CH4 и продолжается этаном C2H6, пропаном C3H8, бутаном C4H10, пентаном C5H12 и так далее. Каждый последующий член отличается от предыдущего на группу CH2.

При отнятии от алкана одного атома водорода получается одновалентный углеводородный радикал алкил, имеющий общую формулу C(n)H(2n+1). Простейший из них – метил –CH3. Для пропана это будет пропил –C3H7, для бутана – –C4H9. Первый существует в виде двух структурных изомеров – нормального пропила (н-пропила) и (втор-пропила), свободная валентность у которого находится у вторичного атома углерода. Бутил имеет 4 структурных изомера: н-бутил, изобутил, втор-бутил и трет-бутил.

В молекуле алкана атом углерода связан простыми связями с четырьмя другими атомами (углеродом или водородом) и другие атомы присоединять не может. Поэтому алканы называются предельными, или насыщенными, углеводородами.

Для алканов характерна только изомерия. Пропан, как метан и этан, не имеет изомеров, а начиная с бутана становится возможным разветвление углеродной цепи. Чем длиннее углеродная цепь, тем больше возможно изомеров для одной молекулярной формулы.

Альтернативное название изобутана – 2-метилпропан, поскольку его можно представить как молекулу пропана с метильным заместителем –CH3 возле второго атома углерода в главной цепи.

По физическим свойствам первые четыре члена гомологического ряда алканов (метан, этан, пропан и бутан) – газы без запаха, от C5H12 до C15H32 – жидкости, имеющие запах, дальше – твердые вещества без запаха. Это бесцветные вещества, плохо растворимые в воде, легче воды. По мере возрастания молекулярной массы нормальных алканов температуры кипения и плавления увеличиваются, то есть температура кипения бутана выше, чем пропана.

Каковы химические свойства пропана и бутана

Все алканы, исторически называемые также «парафинами», химически малоактивны и проявляют низкую реакционную способность. Это объясняется малой полярностью связей C–C и С–H в молекулах (атомы углерода и водорода имеют почти одинаковую электроотрицательность).

Наиболее характерны для алканов реакции замещения, осуществляемые по свободнорадикальному механизму: это, к примеру, реакции галогенирования, нитрования, сульфирования, в результате которых образуются галогеналканы, нитроалканы и сульфоалканы. При высоких температурах алканы окисляются кислородом воздуха (горят) с получением воды и углекислого газа CO2, угарного газа CO или углерода C в зависимости от избытка или недостатка кислорода.

Каталитическое окисление алканов кислородом при невысоких температурах может давать альдегиды, кетоны, спирты и карбоновые кислоты, причем как с разрывом, так и без разрыва углеродной цепи. К термическим реакциям алканов относят крекинг, дегидрирование, дегидроциклизацию, изомеризацию.

Как получают пропан и бутан

В промышленности гомологи метана добывают из природного сырья – нефти, газа, горного воска, а также синтезируют из смеси водорода и оксида углерода (II). В лаборатории пропан и бутан можно получить путем каталитического гидрирования непредельных углеводородов (пропена и пропина, бутена и бутина) и по реакции Вюрца.

Более 30 лет в СССР, затем в России сжиженные и сжатые газы применяются в народном хозяйстве. За это время пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, разработке технологий по их перекачке, измерению, хранению, транспортировке.

От сжигания до признания

Исторически сложилось, что потенциал газа как источника энергии был недооценен в нашей стране. Не видя экономически обоснованных сфер применения, нефтепромышленники старались избавиться от легких фракций углеводородов, сжигали их без пользы. В 1946 году выделение газовой промышленности в самостоятельную отрасль революционно изменило ситуацию. Объём добычи этого типа углеводородов резко увеличился, как и соотношение в топливном балансе России.

Когда ученые и инженеры научились сжижать газы, стало возможным строить газосжижающие предприятия и доставлять голубое топливо в отдаленные районы, не оборудованные газопроводом, и использовать в каждом доме, в качестве автомобильного топлива, на производстве, а также экспортировать его за твердую валюту.

Что такое сжиженные углеводородные газы

Они делятся на две группы:

1. Сжиженные углеводородные газы (СУГ) - представляют собой смесь химических соединений, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, то есть смесь углеводородов различной молекулярной массы и различного строения.
2. Широкие фракции легких углеводородов (ШФЛУ) - включают большей частью смеси легких углеводородов гексановой (С6) и этановой (С2) фракций. Их типичный состав: этан 2-5 %, сжиженный газ фракций С4-С5 40-85%, гексановая фракция С6 15-30%, на пентановую фракцию приходится остаток.

Сжиженный газ: пропан, бутан

В газовом хозяйстве именно СУГ применяются в промышленном масштабе. Их основными компонентами являются пропан и бутан. Также в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (метан и этан) и более тяжелые (пентан). Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен. Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).

Технологии сжижения

Сжижать газы научились в начале XX века: в 1913 году за сжижение гелия вручена Нобелевская премия голландцу К. О. Хейке. Некоторые газы доводятся до жидкого состояния простым охлаждением без дополнительных условий. Однако большинство углеводородных «промышленных» газов (углекислый, этан, аммиак, бутан, пропан) сжижаются под давлением.

Производство сжиженного газа осуществляется на газосжижающих заводах, расположенных либо около месторождений углеводородов, либо на пути магистральных газопроводов около крупных транспортных узлов. Сжиженный (или сжатый) природный газ можно легко доставить автомобильным, железнодорожным или водным транспортом к конечному потребителю, где его можно хранить, после чего снова преобразовать в газообразное состояние и подавать в сеть газоснабжения.

Специальное оборудование

Для того чтобы сжижать газы, используются специальные установки. Они значительно уменьшают объём голубого топлива и повышают плотность энергии. С их помощью можно осуществлять различные способы переработки углеводородов в зависимости от последующего применения, свойств исходного сырья и условий окружающей среды.

Установки по сжижению и сжатию предназначены для обработки газа и имеют блочное (модульное) исполнение либо полностью контейнеризированы. Благодаря регазификационным станциям становится возможным обеспечение дешёвым природным топливом даже самых отдалённых регионов. Система регазификации также позволяет хранить природный газ и подавать его необходимое количество в зависимости от потребности (например, в периоды пикового потребления).

Большинство различных газов в сжиженном состоянии находят практическое применение:

• Жидкий хлор используют для дезинфекции и отбеливания тканей, применяется как химическое оружие.
• Кислород - в лечебных учреждениях для пациентов с проблемами дыхания.
• Азот - в криохирургии, для замораживания органических тканей.
• Водород - как реактивное топливо. В последнее время появились автомобили на водородных двигателях.
• Аргон - в промышленности для резки металлов и плазменной сварки.

Также можно сжижать газы углеводородного класса, наиболее востребованные из которых - пропан и бутан (н-бутан, изобутан):

• Пропан (C3H8) является веществом органического происхождения класса алканов. Получают из природного газа и при крекинге нефтепродуктов. Бесцветный газ без запаха, малорастворим в воде. Применяют как топливо, для синтеза полипропилена, производства растворителей, в пищевой промышленности (добавка E944).
• Бутан (C4H10), класс алканов. Бесцветный горючий газ без запаха, легко сжижаемый. Получают из газового конденсата, нефтяного газа (до 12%), при крекинге нефтепродуктов. Используют как топливо, в химической промышленности, в холодильниках как хладоген, в пищевой промышленности (добавка E943).

Характеристики СУГ

Основное преимущество СУГ - возможность их существования при температуре окружающей среды и умеренных давлениях как в жидком, так и в газообразном состоянии. В жидком состоянии они легко перерабатываются, хранятся и транспортируются, в газообразном имеют лучшую характеристику сгорания.

Состояние углеводородных систем определяется совокупностью влияний различных факторов, поэтому для полной характеристики необходимо знать все параметры. К основным из них, поддающимся непосредственному измерению и влияющим на режимы течения, относятся: давление, температура, плотность, вязкость, концентрация компонентов, соотношение фаз.

Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных метаморфоз. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.

Свойства

При хранении сжиженных газов и транспортировании их агрегатное состояние меняется: часть вещества испаряется, трансформируясь в газообразное состояние, часть конденсируется - переходит в жидкое. Это свойство сжиженных газов является одним из определяющих при проектировании систем хранения и распределения. При отборе из резервуаров кипящей жидкости и транспортировании ее по трубопроводу часть жидкости испаряется из-за потерь давления, образуется двухфазный поток, упругость паров которого зависит от температуры потока, которая ниже температуры в резервуаре. В случае прекращения движения двухфазной жидкости по трубопроводу давление во всех точках выравнивается и становится равным упругости паров.

С появлением двигателей внутреннего сгорания поиск экономных и экологичных видов топлива не прекращается. Углеводородные газы уверенно, постепенно занимают нишу в этой области.

Несколько десятилетий владельцев транспортных средств волнует вопрос: какой вид газа оптимально решает проблемы экономичности топлива, пропан-бутан или метан?

Для чего нужно знать особенности пропана и метана?

Когда-то наиболее экономичным топливом было дизельное. Водители выбирали автомобили с соответствующим двигателем либо выполняли переоборудование. Со временем стоимость дизельного горючего намного увеличилась, самым дешёвым современным способом экономии топлива стало использование газа.

Сегодня газовые автомобильные системы активно внедряются в автопарках коммерческих, производственных предприятий, бюджетных учреждений. Переводят на ГБО свои автомобили многие владельцы частных транспортных средств.

Подключился и автопром. Появляются модели марок машин отечественного и зарубежного производства, которые на конвейере оборудованы газобаллонной системой. Причины понятны - газ позволяет существенно экономить средства на заправках. Если для кого-то не важен финансовый вопрос, экологичность применения газового топлива не оставляет сомнений.

Какой газ лучше для авто - пропан-бутановая смесь или метан? У каждого претендента на замену бензина есть положительные и отрицательные стороны. Автовладельцы делают выбор, исходя из условий использования альтернативного топлива. Разобраться в эксплуатационных характеристиках пропана и метана, значит сделать осознанный, просчитанный во всех отношениях выбор для своего автомобиля.

Если принято решение об установке газовой системы, следует учесть ряд особенностей. Нужно знать, как правильно заправлять автомобиль, определиться, ГБО какого поколения и производителя приобретать, куда обращаться за установкой, какой вид газового топлива для авто выбрать. Для начала нужно разобраться: чем отличается пропан от бутана и метана?

Метан, пропан и бутан

Пропан-бутановое топливо - сжиженная газовая смесь, метановое горючее - сжатая субстанция. Два вида газового горючего имеют различия по составу, особенностям и специфике применения.

Углеводородный газ пропан имеет органическое происхождение. Является продуктом переработки нефтепродуктов либо выделенным компонентом природного газа.

Каким газом заправляют автомобили? Существуют две марки газовых смесей:

1. Пропан бутан автомобильный, используется как транспортное топливо;
2. Техническая пропан-бутановая смесь, для расхода в быту.

Потребительские свойства пропановому горючему придают следующим образом:

• газ подвергается процедуре тщательной очистки;
• пропан соединяют с этаном и бутаном, в сжиженном состоянии нагнетают в ёмкости с давлением 10-15 атм.

Таким образом, в состав горючего входят пропан и бутан разница у которых заключается в том, что первый - зимний газ, второй - летний.

Сжиженный бутан не работает на морозе. Чистому «зимнему» пропану противопоказано лето, высокая температура повысит давление в газовом баллоне.

C 3 H 8 тяжелее воздуха, становится взрывоопасным, вредным для человека, если концентрация превышает 2,1%.

Сжиженный нефтяной газ сохраняет газообразные свойства при нормальном температурном режиме, любом давлении. Тот факт, что пропан-бутан может сжижаться, позволяет загружать в автомобиль большие объёмы топлива, значительно увеличивая запас хода. Пропан авто не повредит, если будет высокого качества.

Метан газ — это углеводород, легче воздуха, практически не растворим в воде. Добывают газ из недр земли.

Чтобы попасть к потребителю, CH 4 проходит несколько технологических этапов:

1. Газ фильтруют.
2. Дополняют одорантами.
3. Метан сжимают компрессором до 200-250 атм.
4. Автомобильную топливную смесь помещают в тяжёлые толстостенные резервуары повышенной прочности.

Взрывоопасным газ становится при концентрации в окружающей среде более 4,4%. Метан топливо имеет способность к накоплению в закрытых пространствах, быстро рассеивается. Стоит дешевле пропана, относится к самому чистому газовому топливу, в отличие от пропана, примесей в нём ничтожно мало, не требуется глубокая очистка.

На заметку! Влияние на человеческий организм метана минимально на открытых площадях из-за низкого веса.

В качественном компримированном метане не менее 90% природного газа.

Какое газовое горючее принесёт больше экономии автовладельцу?

Сравнительные характеристики метана и пропан-бутана:

1. Установка пропанового газобаллонного оборудования обойдётся более чем в два раза ниже по цене.
2. По стоимости топлива - метан гораздо дешевле пропан-бутана.
3. Суг снижает показатели мощности автомобиля по сравнению с бензином до 3-5%, что проявляется на скорости от 140 км в час. Метан способен «ослабить» двигатель автомобиля до 20%. Современные поколения ГБО этот показатель нивелируют.
4. По степени экологичности - у сжиженного газа больше примесей, пропан-бутан не относится к полностью безопасным веществам. Метановый газ отличается тем, что на данный момент это самый чистый топливный ресурс наряду со спиртовым, превосходит по безопасности электродвигатели.
5. По весу газовых баллонов и объему горючего, у пропана-бутана, сжатого под невысоким давлением, явное преимущество, его объёма хватит на путь в три раза длиннее.
6. Уровень взрывоопасности метана, который моментально рассеивается на открытом воздухе, в два раза ниже. Прочные метановые резервуары при аварии меньше подвержены деформации.
7. По доступности заправочных азс - пропановые искать не нужно, они почти на одном уровне с бензиновыми. Метановые автозаправки - в крупных городах.
8. Октановое число у пропан-бутановой смеси 100, у метановой 110.

Итоговая разница следующая: газ метан дешевле и безопасней, но дороже по монтажу и обслуживанию. Чтобы заправляться пропан-бутаном, не обязательно жить в большом городе. ГБО доступное по цене, баллоны более лёгкие, но газ более вредный и опасный.

Поэтому понятно, почему владельцы частных и коммерческих грузовых автомобилей останавливают выбор на метане. Машины не чувствуют веса баллонного оборудования, потеря мощности не чувствительна. Экономия на горючем существенная.

Почему выгодно заправлять авто газом

При всех достоинствах и недостатках, у разновидностей газового горючего есть общие «бонусы», привлекательные для автовладельцев:

• автогаз имеет более низкую стоимость относительно бензина;
• высокая экологическая составляющая, газ оказывает меньшее негативное воздействие на человека, токсичность газовых выхлопов незначительна;
• установка ГБО увеличивает запас гсм в автомобиле, если залить полный бак бензина и наполнить газовый баллон;
• использование газа в комплексе с бензиновым горючим замедляет износ деталей машины (эффективнее, если двигатель приспособлен к газу с завода).

Эти качества позволяют автовладельцам использовать газ вместо бензина, сеть агзс год от года расширяется.

Мнение о том, что газобаллонное оборудование способно выводить из строя верхнюю часть блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, справедливо, когда ГБО на автомобиль установлено кустарным способом.

Газовая система будет иметь статус отличной надёжности, полную безопасность, высокий кпд, если устанавливать её у профессионалов, заправлять автомобиль качественным газом, не игнорировать регулярное прохождение технического осмотра. Правильно выполненный монтаж газового баллона поможет избежать повреждения оборудования в ДТП.

На заметку! Что касается утечек газа, то добавленные в газ меркаптаны с характерным запахом позволят сразу заметить дефекты в системе.