Сжиженные углеводородные газы (СУГ) (англ. Liquefiedpetroleumgas (LPG) ) - смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от − 50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, бутан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.

Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.

В сосудах (цистернах, резервуарах, баллонах) для хранения и транспортировки СУГ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной, причем 85% от объема сосуда занимает жидкая фаза, 15% паровая. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает СУГ удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном (газообразном или парообразном) состоянии, а распределяется по газопроводам и используется (сжигается) в газообразном виде.

Среди обычно применяемых топлив сжиженные углеводородные газы (СУГ) единственные в своем роде топлива, которые при определенном давлении и температуре могут транспортироваться и храниться в жидком виде. Однако при нормальном давлении и сравнительно низких температурах эти смеси испаряются и используются как газы. Переход сжиженных углеводородных газов в газообразное или жидкое состояние зависит от трех факторов:

– давления;

– температуры;

– объема.

Среди обычно применяемых топлив сжиженные углеводородные газы единственные в своем роде топлива, которые при определенном давлении и температуре могут транспортироваться и храниться в жидком виде. Однако при нормальном давлении и сравнительно низких температурах эти смеси испаряются и используются как газы. Переход сжиженных углеводородных газов в газообразное или жидкое состояние зависит от трех факторов - давления, температуры и объема.

Основные характеристики СУГ:

Жидкие углеводы, входящие в состав сжиженных газов, характеризуются высоким объемным коэффициентом расширения, значительно превышающим коэффициент расширения бензина, керосина и воды, малой плотностью, значительной упругостью паров, возрастающей вповышением температуры жидкости.

Газообразные углеводороды, входящие в состав сжиженных газов, характеризуются различной плотностью, которая может быть меньше и больше плотности воздуха, медленной диффузией в атмосферу, особенно при отсутствии ветра, невысокой температурой воспламенения, низкими пределами взрываемости в воздухе, возможностью образования конденсата при снижении температуры до точки росы или при повышении давления.

Сжиженные газы пожаро– и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах, по степени воздействия на организм относятся к веществам 4-го класса опасности ГОСТ 12.1.007.

Сжиженные газы образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 % до 9,5 %, нормального бутана от 1,8 % до 9,1% (по объему), при давлении 0,1 МПа (1 атм.) и температуре 15 ÷ 20ºС. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470ºС, нормального бутана – 405ºС. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) предельных углеводородов (пропан, нормальный бутан) – 300 мг/м 3 , непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) – 100 мг/м 3 .

Сжиженные газы, попадая на тело человека, вызывают обморожение, напоминающее ожог. Пары сжиженного газа тяжелее воздуха и могут скапливаться в низких непроветриваемых местах.

Для обеспечения безопасности при использовании сжиженного газа, а также правильного обращения с этим продуктом необходимо учитывать основные свойства этого газа и специальные требования.

Технологические параметры сжиженного газа приведены в табл. 5.1:

Таблица 5.1

Технологические параметры сжиженного газа

Сжиженные углеводородные газы, подаваемые в населенные пункты, должны соответствовать требованиям ГОСТ 20448-90. Для коммунально-бытового потребления и промышленных целей стандартом предусматривается выпуск и реализация СУГ следующих марок:

– ПТ – пропан технический;

– СПБТ – смесь пропана и бутана техническая;

– БТ – бутан технический.

– СПБТЗ (смесь пропана и бутана технических зимняя).

–СПБТЛ (смесь пропана и бутана технических летняя).

Экономичность транспортировки

Для транспортировки сжиженных углеводородных газов СУГ нет необходимости в прокладке широкой сети газопроводов, строительстве опор и электрических сетей. СУГ транспортируют в резервуарах, баллонах и цистернах по железной дороге, по воде танкерами или автотранспортом в жидком состоянии. Поскольку в жидком состоянии газ занимает объем в несколько сот раз меньше своего первоначального объема, в единице объема этого газа сконцентрировано значительное количество тепловой энергии. Например, в 50-литровом баллоне содержится 22 кг СУГ, при испарении которого получается 11 м 3 паров пропана-бутана суммарной теплотворностью в 240 000 ккал. Такого баллона достаточно одной семье для приготовления пищи и подогрева воды в течение целого месяца.

При сжижении объем природного газа уменьшается более чем в 600 раз, что эквивалентно сжатию газа до давления 60 МПа. СУГ почти в два раза легче бензина, нетоксичен, химически не активен; удельная теплота сгорания (12000 ккал/кг) на 12 %, а октановое число на 15% выше, чем у бензина.

Потребление

Сжиженный природный газ и сжиженный пропан-бутан используется для тех же целей, что и магистральный природный газ:

– получение электрической и тепловой энергии в установках локальной энергетики;

– газификация населенных пунктов и промышленных объектов;

– применение в качестве моторного топлива;

– использование как сырья для химической промышленности;

Благодаря «двойственной» природе, с одной стороны, сжиженные газы имеют преимущества жидкости при транспорте и хранении (легкая транспортабельность, малый занимаемый объем, возможность применения более тонкостенных сосудов, сравнительно простой арматуры и т. д.), а с другой стороны, находясь в газообразном состоянии, они приобретают преимущества, свойственные газам при их распределении по сетям и сжигании.

Сжиженный газ. Сжиженные углеводородные газы СУГ = Liquefied petroleum gas (LPG) и ШФЛУ == WSLH (wide spread of light hydrocarbons) = NGL (Natural gas liquids)

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) Liquefied petroleum gas (LPG) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипенияот −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 СУГ в процессе ректификации широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ = WSLH (wide spread of light hydrocarbons) = NGL (Natural gas liquids). ШФЛУ относится к сжиженным углеводородным газам и представляет собой легкокипящую и легковоспламеняющуюся жидкость, пожаро- и взрывоопасную, 4-го класса токсичности.

Таблица 1. Технические требования к ШФЛУ - это сырье для производства СУГ

Показатели	Марка А	Марка Б	Марка В
Углеводородный состав, % масс. С 1 - С 2 , не более	3	5	не регламентируется
С 3 , не менее	15	не регламентируется	не регламентируется
С 4 - С 5 , не менее	45	40	35
с 6 и выше, не более	11	25	30
Плотность при 20 о С, кг/м 3	515 - 525	525 - 535	535 и выше
Содержание сернистых соединений в пересчете на серу, % масс., не более	0,025	0,05	0,05
в том числе сероводорода, % масс., не более	0,003	0,003	0,003
Содержание взвешенной воды	Отсутствие
Содержание щелочи	Отсутствие
Внешний вид	Бесцветная прозрачная жидкость.

Пары ШФЛУ образуют с воздухом взрывоопасные смеси с 1,3 - 9,5 % об. при 98 066 Па (1 ата.) 15 - 20 о С.

Таблица 2. Температуры самовоспламенения компонентов ШФЛУ, о С

Пропан (С 3 Н 8)	Изо-бутан (С 4 Н 10)	Н-бутан (С 4 Н 10)	Изо-пентан (С 5 Н 12)	Н-пентан (С 5 Н 12)
466	462	405	427	287

Предельно допустимая концентрация паров ШФЛУ в воздухе рабочей зоны составляет не более 300 мг/м 3 . ШФЛУ попадающее на кожу человека вызывает обморожение напоминающее ожог.

Таблица 3. Классификация СУГ в РФ: Пропан технический, Пропан автомобильный, Пропан-бутан автомобильный, Пропан-бутан технический, Бутан технический:

В зависимости от компонентного состава СУГ подразделяются на следующие марки:

Таблица 4. Свойства Параметры торговых марок: Пропан технический, Пропан автомобильный, Пропан-бутан автомобильный, Пропан-бутан технический, Бутан технический

Наименование показателя	Пропан технический	Пропан автомобильный	Пропан-бутан автомобильный	Пропан-бутан технический	Бутан технический
1. Массовая доля компонентов
Сумма метана, этана и этилена	Не нормируется
Сумма пропана и пропилена	не менее 75 % масс.	Не нормируется
в том числе пропана	не нормируется	не менее 85±10 % масс.	не менее 50±10 % масс.	не нормируется	не нормируется
Сумма бутанов и бутиленов	не нормируется	не нормируется	не нормируется	не более 60 % масс.	не менее 60 % масс.
Сумма непредельных углеводородов	не нормируется	не более 6 % масс.	не более 6 % масс.	не нормируется	не нормируется
2. Доля жидкого остатка при 20 о С	не 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 паров	не менее 0,16 МПа (при минус 20 о С)	не менее 0,07 МПа (при минус 30 о С)	не более 1,6 МПа (при плюс 45 о С)	не нормируется	не нормируется
4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы в том числе сероводорода :	не более 0,013 % масс.	не более 0,001 % масс.	не более 0,001 % масс.	не более 0,013 % масс.	не более 0,013 % масс.
	не более 0,003 % масс.
5. Содержание свободной воды	отсутствие
6. 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. СУГ в воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) предельных углеводородов (пропан, бутан) — 300 мг/м 3 , непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) — 100 мг/м 3 . СУГ образуют с воздухом 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 о С. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470 о С, нормального бутана — 405 о С.

Таблица 4. Физические характеристики: Метан, Этан, Этилен, Пропан, Пропилен, н-Бутан, Изобутан, н-Бутилен, Изобутилен, н-Пентан

Показатель	Метан	Этан	Этилен	Пропан	Пропилен	н-Бутан	Изобутан	н-Бутилен	Изобутилен	н-Пентан
Химическая формула	СН 4	С 2 Н 6	С 2 Н 4	С 3 Н 8	С 3 Н 6	С 4 Н 10	С 4 Н 10	С 4 Н 8	С 4 Н 8	С 5 Н 12
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 о 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 о	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 о	416	546	566	528	609	601	582	646	646	6455
Температура кипения, при 101,3 кПа	минус 161	минус 88,6	минус 104	минус 42,1	минус 47,7	минус 0,5	минус 11,73	минус 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, о 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

Таблица 5. Критические параметры (температура и давление) газов: Метан, Этан, Этилен, Пропан, Пропилен, н-Бутан, Изобутан, н-Бутилен, Изобутилен, н-Пентан

Газы могут быть превращены в жидкое состояние при сжатии, если температура при этом не превышает определенного значения, характерного для каждого однородного газа. Температура при 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.

Показатель	Метан	Этан	Этилен	Пропан	Пропилен	н-Бутан	Изобутан	н-Бутилен	Изобутилен	н-Пентан
Критическая температура, о 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

Таблица 6. Упругость насыщенных паров МПа, Метан, Этан, Этилен, Пропан, Пропилен, н-Бутан, Изобутан, н-Бутилен, Изобутилен, н-Пентан

Упругостью насыщенных паров сжиженных газов называется давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии со своей газовой фазой. При такой двухфазной системе не происходит ни конденсации паров ни испарения жидкости. Каждому компоненту СУГ при определенной температуре соответствует определенная упругость паров, возрастающая с ростом температуры.

Температура, о 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

Таблица 6. Зависимость плотности от температуры: Пропан, Изобутан, н-Бутан

Температура, о 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

Наиболее распространенным является использование СУГ в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Обычно для этого используется смесь пропан-бутан. В некоторых странах СУГ использовались с 1940 года как альтернативное топливо для двигателей с искровым зажиганием. СУГ являются третьим наиболее широко используемым моторным топливом в мире. В 2008 более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 млн тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.

Использование СУГ в качестве топлива в промышленных и коммунально-бытовых нагревательных аппаратах позволяет осуществлять регулирование процесса горения в широком диапазоне, а возможность хранения СУГ в резервуарах делает его более предпочтительным по сравнению с природным газом в случае использования СУГ на автономных узлах теплоснабжения.

Таблица 7. Использование СУГ для производства продуктов для органического синтеза

Основное направление химической переработки СУГ — это термические и термокаталитические превращения. В первую очередь здесь подразумеваются процессы пиролиза и дегидрирования, приводящие к образованию ненасыщенных углеводородов — ацетилена, олефинов, диенов, которые широко применяются для производства высокомолекулярных соединений и кислородсодержащих продуктов. Это направление включает в себя также процесс производства сажи термическим разложением в газовой фазе, а также процесс производства ароматических углеводородов. Схема превращений углеводородных газов в конечные продукты представлена в таблице.

Продукты прямого превращения углеводородных газов	Производное вещество		Конечный продукт
	первичное	вторичное
Этилен	Полиэтилен		Полиэтиленовые пластмассы
	Окись этилена		Поверхностно-активные вещества
		Этиленгликоль	Полиэфирное волокно, антифриз и смолы
		Этаноламины	Промышленные растворители, моющие вещества, мыло
	Хлорвинил	Хлорполивинил	Пластиковые трубы, пленки
	Этанол	Этиловый эфир, уксусная кислота	Растворители, химические преобразователи
	Ацетальдегид	Уксусный ангидрид	Ацетатная целлюлоза, аспирин
		Нормальный бутан
	Винилцетат	Поливиниловый спирт	Пластификаторы
		Поливинилацетат	Пластиковые пленки
	Этилбензол	Стирол	Полистироловые пластмассы
	Акриловая кислота		Волокна, пластмассы
	Пропиональдегид	Пропанол	Гербициды
		Пропионовая кислота	Консервирующие средства для зерна
Пропилен	Акрилонитрил	Адипонитрил	Волокна (нейлон-66)
	Полипропилен		Пластичные пленки, волокна
	Окись пропилена	Пропиленкарбонат	Полиуретановые пены
		Полипропиленгликоль	Специальные растворители
		Аллиловый спирт	Полиэфирные смолы
	Изопропанол	Изопропилацетат	Растворители типографических красок
		Ацетон	Растворитель
	Изопропилбензол	Фенол	Фенольные смолы
	Акролеин	Акрилаты	Латексные покрытия
	Аллилхлориды	Глицероль	Смазочные вещества
	Нормальные и изомолярные альдегиды	Нормальный бутанол	Растворитель
		Изобутанол	Амидные смолы
	Изопропилбензол
Номальные бутены	Полибутены		Смолы
	Вторичный бутиловый спирт	Метилэтиловый кетон	Промышленные растворители, покрытия, связывающие вещества
			Депарафинизирующие добавки к нефти
Изобутилен		Изобутиленметиловый бутадиеновый сополимер
	Бутиловая смола		Пластмассовые трубы, герметики
	Третичный бутиловый спирт		Растворители, смолы
	Метилбутиловый третичный эфир		Повыситель октанового числа бензина
	Метакролеин	Метилметакрилат	Чистые пластиковые листы
Бутадиен		Стирилбутадиеновые полимеры	Буна-каучуковая синтетическая резина
	Адипонитрил	Гексаметилендиамин	Нейлон
	Сульфолен	Сульфолан	Очиститель промышленного газа
	Хлоропрен		Синтетическая резина
Бензол	Этилбензол	Стирол	Полистироловые пластмассы
	Изопропилбензол	Фенол	Фенольные смолы
	Нитробензол	Анилин
	Линейный алкилбензол		Разлагающиеся под действием бактерий моющие вещества
	Малеиновый ангидрид		Модификаторы пластмасс
	Циклогексан	Капролактам	Нейлон-6
		Адипиновая кислота	Нейлон-66
Толуол	Бензол	Этилбензол, стирол	Полистироловые пластмассы
		Изопропилбензол, фенол	Фенольные смолы
		Нитробензол, хлорбензол, анилин, фенол	Красители, резина, фотохимикаты

Кроме перечисленного СУГ используют в качестве аэрозольного энергоносителя. Аэрозолем является смесь активного компонента (духов, воды, эмульгатора) с пропиленом. Это коллоидный раствор, в котором тонкодиспергированные (размером 10 — 15 мкм) жидкие или твердые вещества взвешены в газовой или жидкой, легкоиспаряющейся фазе сжиженного углеводородного газа. Дисперсная фаза — активный компонент, из-за которого и вводят пропеллент в аэрозольные системы, применяющиеся для распыления духов, туалетной воды, полирующих веществ и др.

Газы углеводородные сжиженные (пропан-бутан, в дальнейшем СУГ) - смеси углеводородов, которые при нормальных условиях (атмосферное давление и Т воздуха = 0 ° С) находятся в газообразном состоянии, а при небольшом повышении давления (при постоянной температуре) или незначительном понижении температуры (при атмосферном давлении) переходят из газообразного состояния в жидкое.
Основными компонентами СУГ являются пропан и бутан. Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ, СНГ, по-английски - liquified petroleum gas, LPG) - это смесь двух газов . В состав сжиженного газа входят в небольших количествах также: пропилен, бутилен, этан, этилен, метан и жидкий неиспаряющийся остаток (пентан, гексан).
Сырьем для получения СУГ являются в основном нефтяные попутные газы, газоконденсатных месторождений и газы, получаемые в процессе переработки нефти.
С заводов СУГ в железнодорожных цистернах поступает на газонаполнительные станции (ГНС) газовых хозяйств, где хранится в специальных резервуарах до продажи (отпуска) потребителям. Потребителям СУГ доставляется в баллонах или автоцистернами.
В сосудах (цистернах, резервуарах, баллонах) для хранения и транспортировки СУГ одновременно находится в 2-х фазах: жидкой и парообразной. СУГ хранят, транспортируют в жидком виде под давлением, которое создаётся собственными парами газа. Это свойство делает СУГ удобными источниками снабжения топливом коммунально-бытовых и промышленных потребителей, т.к. сжиженный газ при хранении и транспортировке в виде жидкости занимает в сотни раз меньший объем, чем газ в естественном (газообразном или парообразном) состоянии, а распределяется по газопроводам и используется (сжигается) в газообразном виде.
Сжиженные углеводородные газы, подаваемые в населенные пункты, должны соответствовать требованиям ГОСТ 20448-90. Для коммунально-бытового потребления и промышленных целей стандартом предусматривается выпуск и реализация СУГ трех марок:
ПТ - пропан технический;
СПБТ - смесь пропана и бутана техническая;
БТ - бутан технический.

Марка	Наименование	Код ОКП
ПТ	Пропан технический	02 7236 0101
СПБТ	Смесь пропана и бутана технических	02 7236 0102
БТ	Бутан технический	02 7236 0103

Наименование показателя	Норма для марки			Метод испытания
	ПТ	СПБТ	БТ
1. Массовая доля компонентов, %:				По ГОСТ 10679
сумма метана, этана и этилена	Не нормируется
сумма пропана и пропилена, не менее	75	Не нормируется
сумма бутанов и бутиленов, не менее	Не нормируется	-	60
не более		60	-
2. Объемная доля жидкого остатка при 20 °С, %,				По п. 3.2
не более	0,7	1,6	1,8
3. Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре:				По п. 3.3 или ГОСТ 28656
плюс 45 °С,не более	1,6	1,6	1,6
минус 20 °С,не менее	0,16	-	-
4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более	0,013	0,013	0,013	По ГОСТ 22985
в том числе сероводорода, не более	0,003	0,003	0,003	По ГОСТ 22985 или ГОСТ 11382
5. Содержание свободной воды и щелочи	Отсутствие			По п. 3.2
6. Интенсивность запаха, баллы, не менее	3	3	3	По ГОСТ 22387.5 и п.3.4 настоящего стандарта

Применение СУГ по маркам связано с наружными температурами, от которых зависит упругость(давление) паров сжиженных газов, находящихся в баллонах на открытом воздухе или в подземных резервуарах.
В зимних условиях при низких температурах, для создания и поддержания необходимого давления в системах газоснабжения, в составе сжиженного газа должен преобладать более легко испаряющийся компонент СУГ- пропан. Летом основной компонент в СУГ - бутан.

Основные физико-химические свойства компонентов сжиженных углеводородных газов и продуктов их сгорания:
- температура кипения (испарения) при атмосферном давлении для пропана - 42 0 С, для бутана - 0,5 0 С;
Это означает, что при температуре газа выше указанных величин происходит испарение газа, а при температуре ниже указанных величин происходит конденсация паров газа, т.е. из паров образуется жидкость (конденсат сжиженного газа). Т.к. пропан и бутан в чистом виде поставляются редко, то приведенные температуры не всегда соответствуют температуре кипения и конденсации применяемого газа. Применяемый в зимнее время газ обычно нормально испаряется при температуре окружающего воздуха до минус 20 0 С. Если же заводы-изготовители поставят газ с повышенным содержанием бутана, то конденсация паров газа может быть и в летнее время при небольших заморозках.
- низкая температура воспламенения при атмосферном давлении:
для пропана - 504-588 0 С, для бутана - 430-569 0 С;
Это означает, что воспламенение(вспышка) может произойти от нагретых, но еще не светящихся предметов, т.е. без наличия открытого огня.
- низкая температура самовоспламенени я при давлении 0,1 МПа (1 кгс/см 2)
для пропана - 466 0 , для бутана - 405 0 С;
- высокая теплота сгорания (количество тепла, которое выделяется при сжигании 1 м 3 паров газа):
для пропана 91-99 МДж/м 3 или 22-24 тыс.ккал,
для бутана 118-128 МДж/м 3 или 28-31 тыс.ккал.
- низкие пределы взрываемости (воспламеняемости):
пропана в смеси с воздухом 2,1-9,5 об.%,
бутана в смеси с воздухом 1,5-8,5 об.%,
смеси пропана и бутана с воздухом 1,5-9,5 об.%.
Это означает, что газовоздушные смеси могут воспламеняться (взрываться) только в том случае, если содержание газа в воздухе или кислороде находится в определенных пределах, вне которых эти смеси без постоянного притока (наличия) тепла или огня не горят. Существование этих пределов объясняются тем, что по мере увеличения содержания в газовоздушной смеси воздуха или чистого газа уменьшается скорость распространения пламени, увеличиваются тепловые потери и горение прекращается.
С увеличением температуры газовоздушной смеси пределы взрываемости (воспламеняемости) расширяются.
- плотность паров газа (смеси пропана и бутана) - 1,9-2,58 кг/м 3 ;
Пары СУГ значительно тяжелее воздуха (плотность воздуха 1,29 кг/м 3) и собираются в нижней части помещения, где может образоваться взрывоопасная газовоздушная смесь при очень малых утечках газа. При затекании паров СУГ (в виде стелющегося тумана или прозрачного мерцающего облака) в не проветриваемые подвалы, устройства канализации, заглубленные помещения они могут оставаться там очень долго. Часто это происходит при утечках газа из подземных резервуаров и газопроводов. Особенно опасно то, что внешним осмотром такую утечку обнаружить нельзя, т.к. газ не всегда выходит на поверхность земли, а распространяясь под землей может попадать в канализацию или подвалы на большом удалении от места утечки.
- плотность газа в жидком состоянии - О,5-0,6 кг/л.
- коэффициент объемного расширения жидкой фазы СУ Г- в 16 раз больше, чем у воды. При повышении температуры газа его объём значительно увеличивается, что может привести к разрушению (разрыву) стенок сосуда с газом.
- для полного сгорания паров СУГ необходимо
на 1м 3 паров пропана - 24м 3 воздуха или 5,0 м 3 кислорода
на 1м 3 паров бутана - 31м 3 воздуха или 6,5 м 3 кислорода.
- объем паров газа с 1 кг пропана - 0,51 м 3 ,
с 1 л пропана - 0,269м 3 ,
с 1 кг бутана - 0,386м 3 ,
с 1 л бутана - 0,235м 3 .
- максимальная скорость распространения пламени горящего пропана- 0,821м/с, бутана - 0,826 м/с.
СУГ бесцветны (невидимы) и большей частью не имеют сильного собственного запаха, следовательно, в случае их утечки в помещении может образоваться взрывоопасная газовоздушная смесь. Для того, чтобы своевременно обнаружить утечки газа, горючие газы подвергают одоризации, т. е. придают им резкий специфический запах.
В качестве одоранта используют технический этилмеркаптан.

Этилмеркаптан - легкоиспаряющаяся жидкость с резким неприятным запахом.

Этилмеркаптан - бесцветная, прозрачная, подвижная, легковоспламеняющаяся жидкость с резким отвратительным запахом. Запах этилмеркаптана обнаруживается в очень низких концентрациях (до 2*10 -9 мг/л). Этилмеркаптан растворим в большинстве органических растворителей, в воде растворяется слабо. В разбавленных растворах этилмеркаптан существует в виде мономера, при концентрировании формируются димеры преимущественно линейного строения за счет образования водородных связей S-H...S. Этантиол легко окисляется. В зависимости от условий окисления можно получить диэтилсульфоксид (C 2 H 5 ) 2 SO (действием кислорода в щелочной среде), диэтилдисульфид (C 2 H 5 )SS(C 2 H 5 ) (действием активированного MnO 2 или перекиси водорода) и другие производные. В газовой фазе при 400°C этилмеркаптан разлагается на сероводород и этилен. В природе этантиол используется некоторыми животными для отпугивания врагов. В частности, он входит в состав жидкости, вырабатываемой скунсом.

Получение.

Промышленный способ получения этилмеркаптана основан на реакции этанола с сероводородом при 300-350°C в присутствии катализаторов.

C 2 H 5 OH + H 2 S --> C 2 H 5 SH + H 2 O

Применение.

в качестве одоранта природного газа, пропан-бутановой смеси, а также других топливных газов. Практически все топливные газы почти не имеют запаха, добавка этилмеркаптана позволяет вовремя обнаружить утечку газа.

как промежуточный реагент при получении некоторых видов пластмасс, инсектицидов, антиоксидантов.

Предельно допустимая концентрация этилмеркаптана в воздухе рабочей зоны - 1 мг/м 3 . Специфический запах этилмеркаптана ощущается при ничтожно малых концентрациях его в воздухе.
Для придания запаха на заводах-изготовителях в СУГ добавляют этилмеркаптан в количестве 42-90 граммов на тонну жидкого газа, в зависимости от содержания в газе меркаптана серы.
Запах СУГ, имеющих низкие пределы взрываемости, должен ощущаться при наличии их в воздухе: ПТ - О,5 об.%, СПБТ - 0,4% об.%, БТ - 0,3% об.%.
Пары СУГ действуют на организм наркотически. Признаками наркотического действия являются недомогание и головокружение, затем наступает состояние опьянения, сопровождаемое беспричинной веселостью, потерей сознания. СУГ неядовит, но человек, находящийся в атмосфере с небольшим содержанием паров СУГ в воздухе, испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях паров в воздухе может погибнуть от удушья.
Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (в перерасчете на углерод) паров углеводородов от 100 до 300 мг/м 3 . Для сравнения можно отметить, что подобная концентрация паров газа примерно в 15-18 раз ниже предела взрываемости.
При попадании жидкой фазы СУГ на одежду и кожные покровы вследствие ее моментального испарения происходит интенсивное поглощение тепла от тела, что вызывает обмораживание. По характеру воздействия обмораживание напоминает ожог. Попадание жидкой фазы на глаза может привести к потере зрения. Работая с жидкой фазой СУГ, нельзя надевать шерстяные и хлопчатобумажные перчатки, так как они не оберегают от ожогов (плотно прилегают к телу и пропитываются жидким газом). Необходимо пользоваться кожаными или брезентовыми рукавицами, прорезиненными фартуками, очками.
При неполном сгорании паров СУГ выделяется окись углерода (СО) - угарный, являющийся сильным ядом, вступающим в реакцию с гемоглобином крови и вызывающим кислородное голодание. Концентрация угарного газа в воздухе помещения от 0,5 до 0,8 об.% опасна для жизни даже при кратковременном воздействии. Наличие 1об.% угарного газа в воздухе помещения через 1-2 минуты вызывает смерть. По санитарным нормам величина предельно допустимой концентрации угарного газа в воздухе рабочей зоны 0,03 мг/литр.

Используемые источники
1. Физико-химические свойства сжиженных углеводородных газов для коммунально - бытового потребления согласно Г0СТ 20448-90.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Термин «сжиженные углеводородные газы», относится к пропану, бутану, «изо-бутану, смеси пропана и бутана. Среди обычно применяемых топлив сжиженные углеводородные газы -- пока единственные в своем роде виды топлива, которые при сравнительно небольшом давлении и обычной температуре могут транспортироваться и храниться в жидком виде. Однако при обычном давлении и сравнительно низких температурах эти смеси способны испаряться, в этом случае их используют как газы. Переход сжиженных углеводородных газов в газообразное или жидкое состояние зависит от трех факторов -- давления, температуры и объема.

Газообразные углеводороды, входящие в состав сжиженных газов, имеют плотность, которая значительно превышает плотность воздуха, и характеризуются медленной диффузией в атмосферу, невысокой температурой воспламенения, низкими пределами взрываемости в воздухе, возможностью образования конденсата при снижении температуры до точки росы или при повышении давления. В соответствии с ГОСТ 20448--80 для коммунально-бытового потребления выпускают сжиженные углеводородные газы трех марок: СПБТЗ, СПБТЛ -- смесь пропана и бутана технических соответственно зимняя и летняя, БТ -- бутан технический. Чистый пропан как сжиженный газ в качестве топлива можно использовать без регазификации и при температуре до 253 К.

Бутаны без регазификации можно применять в качестве топлива только при температурах, превышающих 273 К. При более низких температурах упругость их паров меньше атмосферного давления. При температурах 318, 313 и 258 К давление я-бутана составляет соответственно 0,49, 0,42 и 0,06 МПа.

Если сжиженные газы используют при высоких температурах, то желательно применение бутанов, так как при одинаковой температуре давление их насыщенных паров примерно в три раза ниже, чем у пропана. Это позволяет хранить жидкую фазу бутанов при обычных температурах (313 К) в резервуарах, рассчитанных на давление 0,7 МПа, а при температурах до 353 К -- в резервуарах, рассчитанных на давление 1,6 МПа.

Плотность жидкой фазы сжиженного газа при температуре 273 К и давлении 0,1 МПа в зависимости от состава равна 0,58--0,6 от плотности воды, т. е. жидкая фаза сжиженного газа примерно в два раза легче воды. Следовательно, отстой воды будет происходить в нижней части резервуаров и аппаратов.

При интенсивном отборе из резервуара паровой фазы температура жидкой, фазы будет снижаться за счет расхода тепла жидкости на испарение. Максимальная температура, при которой жидкость не испаряется, для пропана составляет 231 К, для бутана 273 К. Для смесей пропана и бутанов эта температура является переменной. Она зависит от состава смеси.

ОСОБЕННОСТИ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Сжиженные углеводородные газы являются насыщенными (кипящими жидкостями) при наличии свободной поверхности жидкой фазы. При этом всегда возникает двухфазная система (жидкость -- пар). Давление паров зависит от температуры жидкой фазы и может достигать значительной величины при изменении температуры внешней среды. Это свойство сжиженных углеводородных газов при разрыве аппарата или трубопроводов обусловливает поддержание в них давления в течение длительного времени (до полного освобождения от жидкой фазы), что создает значительно большую опасность для окружающих объектов, чем при разрыве нефтепровода или газопровода природного газа, в которых давление при разрыве быстро снижается до нуля.

Плотность паровой фазы сжиженных углеводородных газов значительно больше плотности воздуха. Плотность паров сжиженных углеводородных газов при температуре 273 К и давлении 0,1 МПа колеблется в пределах 19,6--26,46 кг/м 3 . Относительная плотность (по воздуху) пропана равна 15,62 изо-бутана -- 20,64, н-бутана -- 20,91.

Паровая фаза сжиженных углеводородных газов не рассеивается в атмосфере, поднимаясь вверх (подобно природному газу). Она стелется по поверхности земли или полу помещения (подобно СО 2 и другим тяжелым газам). В связи с этим необходимо устраивать вентиляцию помещений на уровне пола, сквозное проветривание площадки КБ (ГНС) на уровне земли, избегать заглублений и приямков как в помещениях, так и на самой площадке.

Сжиженные углеводородные газы при атмосферном давлении не обладают токсическим (отравляющим) воздействием на организм человека, так как они мало растворяются в крови. Однако, попадая в воздух, они смешиваются с ним и уменьшают содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся в такой, атмосфере, испытывает кислородное голодание, а при значительном содержании сжиженного углеводородного газа в воздухе может погибнуть от удушья. Вдыхание в течение 10 мин воздуха, содержащего 1 % пропана или бутана, не вызывает никаких симптомов отравления. Двухминутное, вдыхание воздуха с 10 %-ным содержанием сжиженных газов вызывает головокружение. Пропилен и бутилен обладают наркотическими свойствами. При содержании в воздухе 15% пропилена потеря сознания наступает через 30 мин, при содержании 24 % -- через 3 мин, при содержании 35--40 % -- через 20 с. В связи с этим все компоненты сжиженных углеводородных газов включены в список вредных для организма человека веществ. Санитарными нормами установлена предельно допустимая концентрация сжиженных углеводородных газов в воздухе рабочей зоны производственных помещений, равная 300 мг/м 3 (в перерасчете на углерод). Эти нормы должны соблюдаться также в рабочей зоне наружных установок. Подобная концентрация примерно в 15--18 раз меньше нижнего предела взрываемости.

Опасное воздействие на человека сжиженных углеводородных газов значительно возрастает, если они содержат сероводород и другие сернистые соединения, являющиеся сильными ядами. При содержании сероводорода в воздухе от 150 до 230 мг/м 3 через несколько часов у человека появляются симптомы легкого отравления, при содержании 310 мг/м 3 --через 5--8 мин наступает сильное раздражение слизистой оболочки глаз, носа и горла. Повышение концентрации от 770 до 1080 мг/м 3 через 1 ч вызывает серьезное отравление, а при концентрации 1540--4620 мг/м 3 наступает смерть.

Пары сжиженных углеводородных газов в смеси с воздухом образуют взрывоопасную смесь. При температуре 273 К и давлении 0,1 МПа предел взрываемости пропана наступает при объемном содержании его в воздухе, равном 2,3--9,5 %, н-бутана--16, 1,5--8,4%, изо-бутана--1,8--8,4%. Вследствие этого, а также из-за очень медленного рассеивания паров сжиженных углеводородных газов в атмосфере смесь их паров с воздухом долгое время и на большом расстоянии от места испарения остается взрыво- и пожароопасной.

Бесконтрольное сгорание сжиженных углеводородных газов в помещениях или на открытых площадках приводит к пожарам. Пожарная опасность этих газов характеризуется жаропроизводительностью, которая превышает 2273 К и обеспечивает измеренную приборами температуру пламени в пределах 2103-- 2198 К, значительной теплотой, выделяемой при сгорании газовоздушной смеси, низкими пределами воспламенения и взрываемости, низкой температурой самовоспламенения, большой потребностью в воздухе при сгорании и большим количеством образующихся при этом продуктов сгорания.

Взрыв газовоздушной смеси возникает при воспламенении и горении ее в ограниченном пространстве (производственном помещении, подвале, канале, резервуаре, топке котла, печи и т. д.). При взрыве газовоздушной смеси в помещении образуется большое количество нагретых газов, в результате увеличения объема которых повышается давление (до 0,858 МПа). Под воздействием такого давления разрушаются строительные конструкции. Фактический объем паровой фазы пропана при испарении жидкой фазы его при температуре 273 К и давлении 0,1 МПа составляет 269 м 3 , мзо-бутана -- 229 м 3 , н-бутана -- 235 м 3 .