Состав вода бутан пропан изобутан

Пропан, бутан

Газообразный

Пропан относиться к органическим веществам класса алканов. Пропан содержится в природном газе и может быть образован при крекинге нефтепродуктов. Пропан считается одним из самых ядовитых газов.

Физические свойства

Пропан – это бесцветный газ, который слабо растворяется в воде. Точка кипения пропана — 42,1С. При контакте с воздухом пропан образует взрывоопасную смесь (при концентрации паров от 2 до 9,5%). При давлении 760 мм ртутного столба температура возгорания пропана может составить порядка 466 °С.

Химические свойства

Химические свойства пропана аналогичны большинству свойств ряда алканов. К таким свойствам относятся: хлорирование, дегидрирование и так далее.

Применение пропана

Пропан широко используется как топливо для различных нужд. Он является важным компонентом сжиженных углеводородных газов. Используется пропан для производства растворителей и в пищевой промышленности (в качестве пропеллента, добавки E944).

Хладагент

Смесь изобутана (R-600a) и чистого пропана (R-290a) не наносит вред озоновому слою и имеет низкий показатель парникового потенциала (GWP). Поэтому данную смесь широко применяют в качестве хладагента. Эта смесь заменила устаревшие хладагенты в холодильных установках и кондиционерах.

Бутан (C₄H₁₀) — как и пропан, относиться к классу алканов. Это органическое соединение, которое очень токсично и вызывает отравление организма человека при вдыхании. В химии обычно бутаном называют смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3. Название бутан состоит из двух частей, корня «бут-», что с английского языка означает масляная кислота (butyric acid) и окончания «-ан», которое говорит о принадлежности этого вещества к алканам.

Изомерия

Бутан имеет два изомера:

температура плавления, °С

температура кипения, °С

Физические свойства

Бутан представляет собой бесцветный и легковоспламеняемый газ. При нормальном давлении и температуре ниже 0 °C легко сжижается. При повышении давления и обычной температуре — легколетучая жидкость. Растворимость в воде бутана составляет 6,1 мг на 100 миллилитров воды. Бутан при давлении 10 атмосфер и температуре 100 °C может образовывать азеотропное соединение с водой.

Нахождение и получение

Бутан находиться в нефтяном и газовом конденсате (его доля составляет примерно 12%). Получают бутан и методом гидрокаталитического или каталитического крекинга нефтяных фракций. В лабораторных условиях бутан получают по реакции Вюрца:

Применение и реакции

При свободнорадикальном хлорировании получается смесь 2-хлорбутана и 1-хлора. На воздухе при сгорании образуется вода и углекислый газ. Бутан широко используется в качестве смеси с пропаном в зажигалках и газовых баллонах. В них он находиться в сжиженном состоянии и имеет определенный запах из-за наличия в смеси одорантов. Различают «летние» и «зимние» смеси, которые имеют разные составы. Теплота сгорания одного килограмма бутана составляет примерно 45 МДж (12,72 кВт•ч).

При недостатке кислорода образуется сажа или угарный газ или того и другого вместе.

Компания Дюпон запатентовала метод получения малеинового ангидрида при каталитическом окислении из н-бутана

н-Бутан является хорошим сырьем для производства бутена, 1,3-бутадиена, которые являются важными компонентом бензина с высоким октановым числом. Чистый бутан используется как хладагент в холодильных установках и кондиционерах. Бутан лучше фреона за счет своей экологичности и безопасности для окружающей среды, но менее производителен, чем фреоновые хладагенты. Бутан зарегистрирован как пищевая добавка E943a в пищевой промышленности, а изобутан как добавка E943b, пропеллент. Эти вещества применяются в дезодорантах.

В пищевой промышленности бутан зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE943a, а изобутан — E943b, как пропеллент, например, в дезодорантах.

Влияние бутана на организм человека

Вдыхание человеком бутана может вызвать сердечную недостаточность и смерть от удушья. Попадание жидкого бутана или струи газа-бутан вызывает охлаждение до минус двадцати градусов, что очень опасно для человека.

Безопасность

Бутан очень легко воспламеняется. При концентрации бутана в воздухе 1,9 — 8,4 % от объема, может вызвать взрыв. ПДК300 мг/м³.

Источник

Сжиженный углеводородный газ (СУГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) является одним из видов альтернативного топлива.

СУГ — это смесь пропана, нормального бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других углеводородов.

Способы получения СУГ:

• как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ),
• при добыче нефти и природного газа.

Использование смеси данных газов в качестве топлива обусловлено рядом физико-химических свойств:

• высокие температуры кипения при атмосферном давлении — позволяют хранить сжиженную пропан-бутановую смесь в диапазоне эксплуатационных температур: — 40°С — + 45°С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа);
• СУГ не теряет и не изменяет своих свойств в течении долгого времени, не выветривается.
• октановое число СУГ — более благоприятно в сравнении с бензином и дизельным топливом и изменяется в интервале 90 -110, в зависимости от соотношения пропана и бутана в смеси.
• энергоэффективность СНГ ниже, чем у традиционных видов топлива из-за низкой энергии на ед. объема. Это повышает расход при сгорании на 10-20%, по сравнению с бензиновым топливом, но компенсируется в 2 раза меньшей ценой.
• СНГ сгорает более эффективно и безопасно даже в холодном двигателе, даже когда двигатель холодный, горит относительно чисто, без дыма и пепла, то есть более экологичен.

По сравнению с дизтопливом:

— 90 % меньше твердых частиц,

— 90 % меньше оксидов азота,

— 60 % меньше углекислого газа СО₂,

— СНГ не загрязняет почву, потому что не растворяется в воде.

Каждый из компонентов газа имеет определенную температуру кипения, поэтому давление паровой фазы СУГ зависит как от температуры, так и от его компонентного состава.

Компонентный состав сжиженного углеводородного газа регламентируется ГОСТ 20448-90 «ГАЗЫ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ СЖИЖЕННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ДЛЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ».

Стандарт предусматривает 3 марки газа:

• ПТ (пропан технический),
• СПБТ (смесь пропана и бутана технических),
• БТ (бутан технический).

Содержание пропана, бутана и других примесей в СУГ влияет на многие его свойства, потому что значительно влияет на величину октанового числа и плотность паров топлива.

Октановое число (ОЧ) — показатель сопротивления топлива детонации:

• растет за счет увеличения содержания насыщенных углеводородов (пропана, н-бутана, изобутана и тд),
• ненасыщенные углеводороды полимеризуются, что способствует образованию осадка — нагара в баке, в топливной системе и камере сгорания.

Упругость паров (летучесть смеси) является очень важной в низких температурах окружающей среды. Удержание ее на соответствующем уровне дает возможность СНГ выйти из бака. Оба компонента смеси являются газообразными и низкокипящими.

Пропан кипит при атмосферном давлении уже при — 42 ° С, бутан, в тех же условиях температуры при -0,5 ° С, поэтому в зимний период содержание пропана в топливном газе увеличивают для роста упругости паров газа.

Летом соотношение смеси составляет около 40% пропана и 60% бутана, а зимой соотношение является противоположным: 60/40.

Пропан дороже бутана, поэтому «зимняя» смесь тоже дороже «летней».

На АГЗС должны следить за составом смеси и не хитрить, заменяя зимнюю смесь на летнюю.

В отличие от АГЗС, на АГНКС используется компримированный сетевой природный газ из газопроводов.

Технологии производства СУГ:

• непосредственно из сырой нефти:
  • при добыче выделяется попутный нефтяной газ (ПНГ),
  • при стабилизации в резервуарах выделяется этан, пропан, бутан и пентан.
• каталитический риформинг, когда СНГ получается на НПЗ во время крекинга и гидрогенизации сырой нефти. Выход СНГ — примерно 2%.
• одгазолирование природного газа, произведенного в процессе переработки нефти, в тч разделение углеводородов из газа более тяжелых, чем этан.

Источник

Физико-химические свойства сжиженных углеводородных газов

Зависимость плотности от температуры

Температура, º С	Пропан				Изобутан				н-Бутан
	Удельный объём		Плотность		Удельный объём		Плотность		Удельный объём		Плотность
	Жидкость, л/кг	Пар, м 3 /кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м 3	Жидкость, л/кг	Пар, м 3 /кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м 3	Жидкость, л/кг	Пар, м 3 /кг	Жидкость, кг/л	Пар, кг/м 3
минус 60	1,650	0,901	0,606	1,11
минус 55	1,672	0,735	0,598	1,36
минус 50	1,686	0,552	0,593	1,810
минус 45	1,704	0,483	0,587	2,07
минус 40	1,721	0,383	0,581	2,610
минус 35	1,739	0,308	0,575	3,250
минус 30	1,770	0,258	0,565	3,870	1,616	0,671	0,619	1,490
минус 25	1,789	0,216	0,559	4,620	1,639	0,606	0,610	1,650
минус 20	1,808	0,1825	0,553	5,480	1,650	0,510	0,606	1,960
минус 15	1,825	0,156	0,548	6,400	1,667	0,400	0,600	2,500	1,626	0,624	0,615	1,602
минус 10	1,845	0,132	0,542	7,570	1,684	0,329	0,594	3,040	1,635	0,514	0,612	1,947
минус 5	1,869	0,110	0,535	9,050	1,701	0,279	0,588	3,590	1,653	0,476	0,605	2,100
0	1,894	0,097	0,528	10,340	1,718	0,232	0,582	4,310	1,664	0,355	0,601	2,820
плюс 5	1,919	0,084	0,521	11,900	1,742	0,197	0,574	5,070	1,678	0,299	0,596	3,350
плюс 10	1,946	0,074	0,514	13,600	1,756	0,169	0,5694	5,920	1,694	0,254	0,5902	3,94
плюс 15	1,972	0,064	0,507	15,51	1,770	0,144	0,565	6,950	1,715	0,215	0,583	4,650
плюс 20	2,004	0,056	0,499	17,740	1,794	0,126	0,5573	7,940	1,727	0,186	0,5709	5,390
плюс 25	2,041	0,0496	0,490	20,150	1,815	0,109	0,5511	9,210	1,745	0,162	0,5732	6,180
плюс 30	2,070	0,0439	0,483	22,800	1,836	0,087	0,5448	11,50	1,763	0,139	0,5673	7,190
плюс 35	2,110	0,0395	0,474	25,30	1,852	0,077	0,540	13,00	1,779	0,122	0,562	8,170
плюс 40	2,155	0,035	0,464	28,60	1,873	0,068	0,534	14,700	1,801	0,107	0,5552	9,334
плюс 45	2,217	0,029	0,451	34,50	1,898	0,060	0,527	16,800	1,821	0,0946	0,549	10,571
плюс 50	2,242	0,027	0,446	36,800	1,9298	0,053	0,5182	18,940	1,843	0,0826	0,5426	12,10
плюс 55	2,288	0,0249	0,437	40,220	1,949	0,049	0,513	20,560	1,866	0,0808	0,536	12,380
плюс 60	2,304	0,0224	0,434	44,60	1,980	0,041	0,505	24,200	1,880	0,0643	0,532	15,400

Физические характеристики

Показатель	Метан	Этан	Этилен	Пропан	Пропилен	н-Бутан	Изобутан	н-Бутилен	Изобутилен	н-Пентан
Химическая формула	СН4	С2Н6	С2Н4	С3Н8	С3Н6	С4Н10	С4Н10	С4Н8	С4Н8	С5Н12
Молекулярная масса, кг/кмоль	16,043	30,068	28,054	44,097	42,081	58,124	58,124	56,108	56,104	72,146
Молекулярный объем, м 3 /кмоль	22,38	22,174	22,263	21,997	21,974	21,50	21,743	22,442	22,442	20,87
Плотность газовой фазы, кг/м 3 , при 0 º С	0,7168	1,356	1,260	2,0037	1,9149	2,7023	2,685	2,55	2,5022	3,457
Плотность газовой фазы, кг/м 3 , при 20 º	0,668	1,263	1,174	1,872	1,784	2,519	2,486	2,329	2,329	3,221
Плотность жидкой фазы, кг/м 3 , при 0 º	416	546	566	528	609	601	582	646	646	6455
Температура кипения, при 101,3 кПа	-161	-88,6	-104	-42,1	-47,7	-0,5	-11,73	-6,9	3,72	36,07
Низшая теплота сгорания, МДж/м 3	35,76	63,65	59,53	91,14	86,49	118,53	118,23	113,83	113,83	146,18
Высшая теплота сгорания, МДж/м 3	40,16	69,69	63,04	99,17	91,95	128,5	128,28	121,4	121,4	158
Температура воспламенения, º С	545-800	530-694	510-543	504-588	455-550	430-569	490-570	440-500	400-440	284-510
Октановое число	110	125	100	125	115	91,20	99,35	80,30	87,50	64,45
Теоретически необходимое количество воздуха для горения, м 3 /м 3	3,52	16,66	14,28	23,8	22,42	30,94	30,94	28,56	28,56	38,08

Упругость насыщенных паров

Температура, º С	Этан	Пропан	Изобутан	н-Бутан	н-Пентан	Этилен	Пропилен	н-Бутилен	Изобутилен
минус 50	0,553	0,07	1,047	0,100	0,070	0,073
минус 45	0,655	0,088	1,228	0,123	0,086	0,089
минус 40	0,771	0,109	1,432	0,150	0,105	0,108
минус 35	0,902	0,134	1,660	0,181	0,127	0,130
минус 30	1,050	0,164	1,912	0,216	0,152	0,155
минус 25	1,215	0,197	2,192	0,259	0,182	0,184
минус 20	1,400	0,236	2,498	0,308	0,215	0,217
минус 15	1,604	0,285	0,088	0,056	2,833	0,362	0,252	0,255
минус 10	1,831	0,338	0,107	0,0680	3,199	0,423	0,295	0,297
минус 5	2,081	0,399	0,128	0,084	3,596	0,497	0,343	0,345
0	2,355	0,466	0,153	0,102	0,024	4,025	0,575	0,396	0,399
плюс 5	2,555	0,543	0,182	0,123	0,030	4,488	0,665	0,456	0,458
плюс 10	2,982	0,629	0,215	0,146	0,037	5,000	0,764	0,522	0,524
плюс 15	3,336	0,725	0,252	0,174	0,046	0,874	0,594	0,598
плюс 20	3,721	0,833	0,294	0,205	0,058	1,020	0,688	0,613
плюс 25	4,137	0,951	0,341	0,240	0,067	1,132	0,694	0,678
плюс 30	4,460	1,080	0,394	0,280	0,081	1,280	0,856	0,864
плюс 35	4,889	1,226	0,452	0,324	0,096	1,444	0,960	0,969
плюс 40	1,382	0,513	0,374	0,114	1,623	1,072	1,084
плюс 45	1,552	0,590	0,429	0,134	1,817	1,193	1,206
плюс 50	1,740	0,670	0,490	0,157	2,028	1,323	1,344
плюс 55	1,943	0,759	0,557	0,183	2,257	1,464	1,489
плюс 60	2,162	0,853	0,631	0,212	2,505	1,588	1,645

Критические параметры

Показатель	Метан	Этан	Этилен	Пропан	Пропилен	н-Бутан	Изобутан	н-Бутилен	Изобутилен	н-Пентан
Критическая температура, º С	минус 82,5	32,3	9,9	96,84	91,94	152,01	134,98	144,4	155	196,6
Критическое давление, МПа	4,58	4,82	5,033	4,21	4,54	3,747	3,6	3,945	4,10	3,331

Опытные коэффициенты объемного расширения β_р

Продукт	При t = 15ºС	Интервал температур, ºС
		-20 / +10	+10 / +40
Пропан	0,00306	0,00290	0,00372
Пропилен	0,00294	0,00280	0,00368
н-Бутан	0,00212	0,00209	0,00220
н-Бутилен	0,00203	0,00194	0,00210
Керосин	0,00095	–	–
Вода	0,00019	–	–

Зависимость коэффициента объемного расширения β_р , °С -1 •10 -5 от температуры и давления

Давление, МПа	Температура, °С
	20	40	60	80	100
Сжиженный пропан
2,0	313	384	–	–	–
4,0	293	345	480	805	–
6,0	277	312	406	603	929
8,0	261	287	353	480	656
10,0	248	265	311	400	510
15,0	223	227	251	297	354
20,0	205	204	218	251	294
Сжиженный н-бутан
2,0	226	225	247	321	446
4,0	217	212	227	287	393
6,0	209	201	210	259	355
8,0	202	191	195	239	327
10,0	195	182	182	223	306
15,0	182	164	164	197	273
20,0	169	151	151	183	255

Зависимость коэффициента объемного сжатия β_сж от давления, МПа -1 •10 -6

Источник