Что легче метан или вода

Какой газ лучше заправлять в авто, метан или пропан

Общая информация

Историческая справка

Начиная с середины XX века, все большее распространение в двигательных системах тяжелого и легкового транспорта начинают получать установки, работающие на углеводородных газах. К концу столетия и в начале XXI века такие установки становятся почти повсеместными и начинают активно внедряться на производстве крупными заводами не только для автобусов и грузовых автомобилей, но также и собственных линеек легковых авто, особенно внедорожников и минивенов, а также различных малогабаритных гибридных моделей.

Причина использования природного газа достаточно проста – он более экологичен и более дешев в использовании в сравнении с бензином. Изначально основанием для использования газовых установок была именно защита экологии, с увеличением стоимости нефти и сообразного роста цен на бензин, более остро встал и финансовый фактор использования газовых ГБО.

Выбор газа как такового понятен, но возникает вопрос, что лучше – пропан или метан. Дать однозначный ответ – погрешить против истины, но для осознанного решения необходимо знать полезные характеристики обоих «претендентов».

Пропан

Пропан относится к классу алканов и является органическим веществом, которое выделяется при крекинге (процессе переработки) нефтепродуктов, также он может выделяться из природного газа. Для целей создания топливной смеси пропан смешивается с этаном и бутаном, в сжиженном состоянии он помещается в баллоны под давлением в 10-15 атмосфер. Пропан – углеводородный газ, он тяжелее воздуха и взрывоопасен при содержании в окружающей среде в количестве 2,1 и выше процентов.

Пропан представляет собой, в промышленном отношении продукт разделения нефтяного или «жирного» природного газа – то есть обладает достаточно высоким содержанием примесей, масел, сопутствующих веществ, нуждается в качественной очистке и фильтрации. Кроме того, согласно известным исследованиям при достаточной концентрации пропан может оказывать наркотическое воздействие на человеческий организм. Увидеть пропан в быту можно в обычной газовой зажигалке.

Метан

Метан относится к категории простейших углеводородов, он существенно легче воздуха и почти не растворяется в воде. Метан находится в обширных подземных месторождениях, где добывается фактически в чистом виде, а затем проходит процедуру фильтрации, дополнения одорантами для запаха. Для использования в качестве топлива метан сжимается до 200-250 атмосфер, содержится в баллоне повышенной прочности и обычно достаточно высокого веса. Взрывоопасность метана наступает при концентрации выше 4,4 процентов в воздухе, при этом он легко уносится воздушными потоками и может накапливаться только в замкнутых помещениях.

Основное удобство метана – его невысокая цена. Кроме того метан является самым чистым газом из всех, доступных для использования в топливных целях, он почти не содержит примесей и нуждается лишь в самой примитивной очистке. При этом для метана, с учетом специфики его использования, требуется достаточно дорогая установка. Данный газ, как и пропан, обладает наркотическим влиянием на человеческий организм, но незначительным, ввиду разреженного нахождения в воздухе. Увидеть метан в быту можно при использовании любой бытовой газовой плиты.

Сравнение метана и пропана

Общие преимущества газов в топливе

Оба газа имеют общие преимущества относительно бензина, что позволяет год от года расширять их применение в двигательных установках.

• Более низкая цена относительно бензина;
• Экологическая безопасность, меньшее влияние на здоровье человека;
• Увеличение срока езды без заправки за счет большего объема топлива, которое можно запасти;
• В комплексе замедление износа деталей автомобиля, особенно при использовании изначально приспособленного двигателя.

Общие недостатки газов в топливе

Существует также несколько оснований, по которым бензин все еще сохраняет лидирующее положение как автомобильное топливо.

• Меньшая доступность газов для потребителя (количество заправок, а также центров обслуживания автомобилей с газовыми установками);
• Падение мощности автомобиля при использовании газового топлива;
• Повышенный износ некоторых особо чувствительных участков двигателя (например, клапанов) с учетом специфики «сухого горения» газового топлива.

Основные различия метана и пропана

Метан и пропан существенно отличаются друг от друга как по специфике хранения, так и по специфике использования в качестве топлива, каждый имеет свои преимущества и недостатки.

• По ГБО – дополнение двигателя автомобиля пропановой установкой существенно (до 70%) дешевле, чем установка метанового ГБО;
• По стоимости – в перспективе, после того, как окупится установка ГБО, метан дает высокую экономию средств на топливо относительно пропана;
• Снижение мощности – пропан, относительно бензина, дает незначительное снижение мощности до 3-5% двигателя, и то при развитии скорости выше 140 километров в час. Метан «ослабляет машину» до 20%. Но стоит учитывать, что данное обстоятельство было почти нивелировано в современных специализированных установках;
• Экологическая чистота – пропан имеет примеси и не считается полностью безопасным для человека и экологии. Метан – самое чистое топливо на планете, по своей безопасности превосходящий электрические двигатели и солнечные батареи, находящийся на одном уровне со спиртовыми установками;
• Вес баллонов и объем топлива – пропан, сжимаемый под невысоким давлением вместе со своим резервуаром, весит в несколько раз легче, чем баллон сжатого метана. При этом пропана можно запасти на путь втрое более долгий, чем метана;
• Взрывоопасность – метан вдвое менее взрывоопасен, чем пропан, а с учетом рассеивания считается максимально безопасным относительно почти всех других видов топлива. Стоит также отметить, что баллоны метана при аварии повреждаются и деформируются существенно меньше, чем баллоны пропана. Таким образом, доставка пропана становится в перспективе более опасной;
• Доступность заправок – метановые заправки являются редкостью, их приходится специально искать, заправки с пропаном почти также часты, как бензиновые. При этом оборудование для сжимания, очистки и заправки метана существенно менее сложное, чем пропановое.

Таблица преимуществ и недостатков пропана и метана

Заправка газом может быть удобней, экономичней и функциональней, чем использование бензина, а окончательно определиться в выборе удобного газа можно при помощи следующей таблицы.

Фактор	Пропан	Метан
Стоимость ГБО	Низкая	Высокая
Относительно дешевле бензина	1,8-2 раза	В 3 раза дешевле
Расход относительно бензина (на 10 литров)	11-11,5 литров	8-8,5 кубов
Вес среднего баллона	20-30 кг	60-125 кг
Запас топлива на средний комплект (километров хода)	600-1000 км	250-350 км
Взрывоопасная концентрация в воздухе	2,1%	4,4%
Вредное влияние на детали двигателя	высокое	низкое
Сжатие в баллоне	10-15 атмосфер	200-250 атмосфер
Экологическая безопасность	Высокая	Полная
Падение мощности двигателя относительно бензина	5%	20-30%
Октановое число	100	110
Доступность заправок	Почти равно бензиновым	По 1-2 на крупный город

Вывод

Конечный выбор остается за автомобилистом – метан безопасней и дешевле, но дороже по установке и эксплуатации, пропан более распространен, дешевле по установке, баллоны меньше весят, но он взрывоопасен и более вреден. В любом случае – газовая заправка на АГЗС остается удобной и перспективной альтернативой заправки бензином, при этом она более функциональна, чем езда на электричестве или спирте.

Источник

Метан, Methane

Часто этот взрывоопасный газ называют «болотным». Всем известен его специфический запах, но на самом деле это — специальные добавки «с запахом газа», которые добавляются для того, чтобы его распознать. При сгорании он практически не оставляет вредных продуктов. Помимо всего прочего, этот газ довольно активно участвует в образовании всем известного парникового эффекта.

Метан — газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им. И уж если не для Титана, то для Марса биологические источники метана столь же вероятны, как и геологические. Метана много на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, где он возник как продукт химической переработки вещества протосолнечной туманности. На Земле он редок: его содержание в атмосфере нашей планеты — всего 1750 частей на миллиард по объему (ppbv).

Источники и получение метана

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Свойства метана

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м 3 . С воздухом образует взрывоопасные смеси . Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горные выработки, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, на сортировочных установках. Так, при содержании в воздухе до 5–6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5–6% до 14–16% взрывается, свыше 16% может гореть при притоке кислорода извне. Снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву. Кроме того, значительное увеличение концентрации метана в воздухе бывает причиной удушья (например, концентрации метана 43% соответствует 12% O₂).

Взрывное горение распространяется со скоростью 500—700 м/сек; давление газа при взрыве в замкнутом объёме равно 1 Мн/м 2 . После контакта с источником тепла воспламенение метана происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных из-за присутствия метана (главным образом, угольные шахты), вводится т.н. газовый режим.

При 150-200 °С и давлении 30-90 атм метан окисляется до муравьиной кислоты.

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности . Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу , при каталитическом окислении — формальдегид , при взаимодействии с серой — сероуглерод .

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана— важные промышленные методы получения ацетилена .

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др. Важное производное метана — нитрометан .

Автомобильное топливо

Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Метан и парниковый эффект

Метан является парниковым газом . Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.

Сейчас среднее содержание метана CH₄ в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO₂), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО₂. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO₂, паров воды, метана и некоторых других примесей средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C.

Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

Недалеко от Санта-Барбары со дна океана в больших объемах в виде пузырьков выделяется метан – активный парниковый газ

Особенно опасен метан при проведении горных работ

Метан вместо бензина? Легко

Когда в атмосфере Марса был обнаружен метан, у ученых появилась надежда найти на планете следы жизни

Источник