Сжи́женные углеводоро́дные га́зы (СУГ), или сжи́женный нефтяно́й газ (СНГ; ) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от −50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива, а также используются в качестве сырья для органического синтеза. Состав может существенно различаться; основные компоненты — пропан, изобутан и н-бутан. Производятся в процессе ректификации широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ).
Классификация В зависимости от компонентного состава СУГ подразделяются на следующие марки: + Марки сжиженных углеводородных газовМаркаНаименованиеКод ОКП (общероссийский классификатор продукции)ПТПропан технический02 7236 0101ПАПропан автомобильный02 7239 0501ПБАПропан-бутан автомобильный02 7239 0502ПБТПропан-бутан технический02 7236 0102БТБутан технический02 7236 0103+
Свойства
Параметры торговых марок Наименование показателяПропан техническийПропан автомобильныйПропан-бутан автомобильныйПропан-бутан техническийБутан технический1. Массовая доля компонентовСумма метана, этана и этилена Не нормируетсяСумма пропана и пропиленане менее 75 % масс. Не нормируетсяв том числе пропанане нормируетсяне менее 85±10 % масс.не менее 50±10 % масс.не нормируетсяне нормируетсяСумма бутанов и бутиленовне нормируетсяне нормируетсяне нормируетсяне более 60 % масс.не менее 60 % масс.Сумма непредельных углеводородовне нормируетсяне более 6 % масс.не более 6 % масс.не нормируетсяне нормируется2. Доля жидкого остатка при 20 °Cне более 0,7 % об.не более 0,7 % об.не более 1,6 % об.не более 1,6 % об.не более 1,8 % об.3. Давление насыщенных паровне менее 0,16 МПа (при −20 °C)не менее 0,07 МПа (при −30 °C)не более 1,6 МПа (при +45 °C)не нормируетсяне нормируется4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серыне более 0,013 % масс.не более 0,01 % масс.не более 0,01 % масс.не более 0,013 % масс.не более 0,013 % масс.в том числе сероводорода не более 0,003 % масс.5. Содержание свободной воды отсутствие6. Интенсивность запаха, баллы не менее 3+
Сжиженные углеводородные газы пожаро- и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах углеводородов, по степени воздействия на организм относятся к веществам 4-го класса опасности. Предельно допустимая концентрация СУГ в воздухе рабочей зоны (в пересчёте на углерод) предельных углеводородов (пропан, бутан) — 300 мг/м³, непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) — 100 мг/м³.
СУГ образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 до 9,5 %, нормального бутана от 1,8 до 9,1 % (по объёму), при давлении 0,1 МПа и температуре 15 — 20 °C. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470 °C, нормального бутана — 405 °C.
Физические характеристики {| class="wikitable" |- !|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 объём, м³/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/м³, при 0 °C |0,7168 |1,356 |1,260 |2,0037 |1,9149 |2,7023 |2,685 |2,55 |2,5022 |3,457
|Плотность газовой фазы, кг/м³, при 20° |0,668 |1,263 |1,174 |1,872 |1,784 |2,519 |2,486 |2,329 |2,329 |3,221
|Плотность жидкой фазы, кг/м³, при 0° |416 |546 |566 |528 |609 |601 |582 |646 |646 |645,5
|Температура кипения, при 101,3 кПа |−161 |−88,6 |−104 |−42,1 |−47,7 |−0,50 |−11,73 |−6,90 |3,72 |36,07
|Низшая теплота сгорания, МДж/м³ |35,76 |63,65 |59,53 |91,14 |86,49 |118,53 |118,23 |113,83 |113,83 |146,18
|Высшая теплота сгорания, МДж/м³ |40,16 |69,69 |63,04 |99,17 |91,95 |128,5 |128,28 |121,4 |121,4 |158
|Температура воспламенения, °C |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 воздухадля горения, м³/м³|9,52 |16,66 |14,28 |23,8 |22,42 |30,94 |30,94 |28,56 |28,56 |38,08 |+
Критические параметры газов Газы могут быть превращены в жидкое состояние при сжатии, если температура при этом не превышает определённого значения, характерного для каждого однородного газа. Температура, свыше которой данный газ не может быть сжижен никаким повышением давления, называется критической температурой. Давление, необходимое для сжижения газа при этой критической температуре, называется критическим давлением. +ПоказательМетанЭтанЭтиленПропанПропиленн-БутанИзобутанн-БутиленИзобутиленн-ПентанКритическая температура, °C−82,532,39,996,8491,94152,01134,98144,4155196,6Критическое давление, МПа4,584,825,0334,214,543,7473,63,9454,103,331+
Упругость насыщенных паров Упругостью насыщенных паров сжиженных газов называется давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии со своей газовой фазой. При таком состоянии двухфазной системы не происходит ни конденсации паров, ни испарения жидкости. Каждому компоненту СУГ при определённой температуре соответствует определённая упругость насыщенных паров, возрастающая с ростом температуры. Давление в таблице указано в МПа. +Температура, °CЭтанПропанИзобутанн-Бутанн-ПентанЭтиленПропиленн-БутиленИзобутилен−500,5530,071,0470,1000,0700,073−450,6550,0881,2280,1230,0860,089−400,7710,1091,4320,1500,1050,108−350,9020,1341,6600,1810,1270,130−301,0500,1641,9120,2160,1520,155−251,2150,1972,1920,2590,1820,184−201,4000,2362,4980,3080,2150,217−151,6040,2850,0880,0562,8330,3620,2520,255−101,8310,3380,1070,0683,1990,4230,2950,297−52,0810,3990,1280,0843,5960,4970,3430,34502,3550,4660,1530,1020,0244,0250,5750,3960,399+52,5550,5430,1820,1230,0304,4880,6650,4560,458+102,9820,6290,2150,1460,0375,0000,7640,5220,524+153,3360,7250,2520,1740,0460,8740,5940,598+203,7210,8330,2940,2050,0581,0200,6880,613+254,1370,9510,3410,2400,0671,1320,6940,678+304,4601,0800,3940,2800,0811,2800,8560,864+354,8891,2260,4520,3240,0961,4440,9600,969+401,3820,5130,3740,1141,6231,0721,084+451,5520,5900,4290,1341,8171,1931,206+501,7400,6700,4900,1572,0281,3231,344+551,9430,7590,5570,1832,2571,4641,489+602,1620,8530,6310,2122,5051,5881,645+
Зависимость плотности от температуры Плотность жидкой и газовой фаз СУГ существенно зависит от температуры. Так, плотность жидкой фазы с ростом температуры падает, и наоборот, плотность паровой фазы — растет.
Необходимо отметить, что при изменении условий хранения (температура, давление) компонентный состав фаз СУГ также изменяется, что важно учитывать для некоторых приложений.
В таблице ниже приведены удельные объём и плотность жидкой и равновесной с ней паровой фазы для основных компонентов СУГ. Температура,°CПропанИзобутанн-БутанУдельный объёмПлотностьУдельный объёмПлотностьУдельный объёмПлотность Жидкость, л/кг Пар, м³/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м³ Жидкость, л/кг Пар, м³/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м³ Жидкость, л/кг Пар, м³/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м³−601,6500,9010,6061,11−551,6720,7350,5981,36−501,6860,5520,5931,810−451,7040,4830,5872,07−401,7210,3830,5812,610−351,7390,3080,5753,250−301,7700,2580,5653,8701,6160,6710,6191,490−251,7890,2160,5594,6201,6390,6060,6101,650−201,8080,18250,5535,4801,6500,5100,6061,960−151,8250,1560,5486,4001,6670,4000,6002,5001,6260,6240,6151,602−101,8450,1320,5427,5701,6840,3290,5943,0401,6350,5140,6121,947−51,8690,1100,5359,0501,7010,2790,5883,5901,6530,4760,6052,100 01,8940,0970,52810,3401,7180,2320,5824,3101,6640,3550,6012,82051.9190.0840.52111.9001.7420.1970.5745.0701.6780.2990.5963.350101,9460,0740,51413,6001,7560,1690,56945,9201,6940,2540,59023,94151,9720,0640,50715,511,7700,1440,5656,9501,7150,2150,5834,650202,0040,0560,49917,7401,7940,1260,55737,9401,7270,1860,57095,390252,0410,04960,49020,1501,8150,1090,55119,2101,7450,1620,57326,180302,0700,04390,48322,8001,8360,0870,544811,501,7630,1390,56737,190352,1100,03950,47425,301,8520,0770,54013,001,7790,1220,5628,170402,1550,0350,46428,601,8730,0680,53414,7001,8010,1070,55529,334452,2170,0290,45134,501,8980,0600,52716,8001,8210,09460,54910,571502,2420,0270,44636,8001,92980,0530,518218,9401,8430,08260,542612,10552.2880.02490.43740.2201.9490.0490.51320.5601.8660.08080.53612.380602,3040,02240,43444,601,9800,0410,50524,2001,8800,06430,53215,400
Транспорт От заводов производителей к потребителям сжиженные углеводородные газы доставляются в сосудах под давлением или в изотермических (то есть сохраняющих одинаковую температуру) ёмкостях, а также по трубопроводам. Доставка — сложный организационно-хозяйственный и технологический процесс, включающий транспортирование сжиженных газов на дальние расстояния, обработку газов на железнодорожных и морских терминалах, на кустовых базах и газонаполнительных станциях, транспортирование их на ближайшие расстояния для непосредственной доставки газа потребителям.
Железнодорожный транспорт Для транспортировки сжиженных углеводородных газов по сети железных дорог используют железнодорожные вагон-цистерны специальной конструкции. Цистерна представляет собой сварной цилиндрический резервуар с эллиптическими днищами, расположенный на железнодорожных тележках. Крепление резервуара к раме осуществляется стяжными болтами.
+ Техническая характеристика специальных вагонов-цистерн для перевозки сжиженных углеводородных газовМодель15-120015-1200-0215-122815-120915-1229Грузоподъёмность, т3140,856,15153,5Масса тары, т36 ± 3 %37,6 ± 3 %36,4…37,9 ± 3 %36,7 ± 3 %40Объём кузова (котла), м³ (полный)55,773,911083,8396,68Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН170194,8200217,78230,3на один погонный метр, кН/м56,664,87072,576,6Скорость конструкционная, км/ч120120120120120Габарит по ГОСТ 9238-8302-BM1-T1-T1-T1-TДлина, мпо осям автосцепок12,0212,0215,2812,0215,28по концевым балкам рамы10,810,814,0610,814,06Ширина максимальная, м3,0563,0563,2823,198Модель тележки18-10018-10018-10018-10018-100Диаметр котла внутренний, мм2600300032003000Давление в котле, МПаизбыточное2,02,01,651,8создаваемое при гидравлическом испытании3,03,02,52,5Основной материалСталь 09Г2С — 13 ГОСТ 5520-79Ширина колеи, мм1520 (1435)152015201520Срок службы, лет4040404040
Автомобильный транспорт В России на сравнительно небольшие расстояния (до 300 км) сжиженные углеводородные газы перевозят в автоцистернах. Автомобильная цистерна представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд, в заднее днище которого вварен люк с приборами. Автоцистерны по конструкции и назначению подразделяются на транспортные и раздаточные. Транспортные цистерны служат для перевозки относительно больших количеств сжиженного газа с заводов-поставщиков до кустовых баз и газонаполнительных станций, от КБ и ГНС до крупных потребителей и групповых установок со сливом газа в резервуары. Раздаточные автоцистерны предназначены для доставки сжиженного углеводородного газа потребителю с розливом в баллоны и снабжены полным комплектом оборудования (насос, раздаточная рамка) для розлива. При необходимости раздаточные автоцистерны могут использоваться как транспортные. Наружную поверхность всех автоцистерн окрашивают алюминиевой краской. С обеих сторон защитного кожуха цистерны по средней его линии на всю длину наносятся отличительные полосы красного цвета шириной 200 мм. Над отличительными полосами и по окружности фланца чёрным цветом делаются надписи «Пропан» (или другой сжиженный газ) и «Огнеопасно». На металлической табличке, прикрепляемой к автоцистерне, выбиваются следующие клейма: завод-изготовитель; номер цистерны по списку завода, год изготовления и дата освидетельствования, общая масса цистерны в тоннах, вместимость цистерны в м³, рабочее и пробное давление в МПа; клеймо ОТК завода.