Пропан-бутан: состав, свойства и применение¶

Пропан-бутан — общее название смеси двух низкомолекулярных алканов — пропана (C₃H₈) и бутана (C₄H₁₀), которая широко применяется в качестве топлива и сырья в химической промышленности. При нормальных условиях оба компонента представляют собой газы, но под давлением легко сжижаются, что делает смесь удобной для транспортировки и хранения в баллонах и цистернах. В России под термином «пропан-бутан» чаще всего понимают товарные сжиженные углеводородные газы (СУГ), используемые для заправки автомобилей, отопления и бытовых нужд.

¶Состав и компоненты

Пропан и бутан относятся к алканам — предельным углеводородам с общей формулой CₙH₂ₙ₊₂. Оба вещества входят в состав природного газа и попутного нефтяного газа, а также получаются при перегонке нефти.

Соотношение компонентов в товарных смесях варьируется. Так, пропан марки П «пропан технический» содержит не менее 95 % пропана, а бутан марки Б — не менее 2 % пропана и не менее 60 % бутана. Смесь пропана с бутаном в различных пропорциях обозначается как ПБ (например, ПБ-2, ПБ-3, ПБ-4), где цифра указывает примерное содержание пропана в процентах.

¶Физические и химические свойства

Пропан-бутан при атмосферном давлении и комнатной температуре находится в газообразном состоянии. Сжижение происходит при давлении около 2–3 МПа, что позволяет хранить газ в прочных ёмкостях в жидкой фазе. Удельная теплота сгорания пропана составляет около 46,3 МДж/кг, бутана — около 45,3 МДж/кг, что сопоставимо с бензином и выше, чем у природного газа (метана).

Смесь горит голубоватым пламенем, образуя углекислый газ и воду. В чистом виде газ не имеет запаха, поэтому к товарным смесям добавляют одоранты — вещества с резким запахом (чаще всего этилмеркаптан), позволяющие обнаружить утечку. По классификации пожарной опасности пропан-бутан относится к горючим газам (класс ГГ), а его смесь с воздухом в определённых концентрациях образует взрывоопасные соединения.

¶Добыча и производство

Основные источники пропан-бутана — попутный нефтяной газ, который выделяется при добыче и первичной переработке нефти, и природный газ. При этом пропан и бутан извлекаются из газовой смеси путём фракционной перегонки на газоперерабатывающих заводах. В России крупнейшими производителями СУГ являются компании «Газпром нефть», «Лукойл», «Роснефть» и «Сибур».

Объёмы производства значительны: по данным отраслевых оценок, Россия ежегодно выпускает более 10 млн тонн сжиженных углеводородных газов, значительная часть экспортируется. Потребление внутреннее распределено между транспортным сектором, коммунальным хозяйством и промышленностью.

¶Применение

Пропан-бутан используется в самых разных отраслях:

• Транспорт. Сжиженный газ применяется как моторное топливо (автогаз, ГБО — газобаллонное оборудование). Он экологичнее бензина и дизеля, даёт меньшее количество сажи и оксидов азота.
• Коммунальное хозяйство. Газ используется для отопления зданий, горелок, котельных в районах, не газифицированных магистральным трубопроводом.
• Бытовые нужды. Баллоны с пропан-бутаном применяются для газовых плит, водонагревателей, переносных горелок.
• Химическая промышленность. Пропан и бутан служат сырьём для производства этилена, пропилена, бутадиена, сажи, а также различных полимеров и растворителей.
• Сельское хозяйство. Газ применяется в сушильных установках, теплицах, для работы газовых обогревателей.

¶Хранение и транспортировка

Сжиженный пропан-бутан хранят в наземных и подземных резервуарах, а также в баллонах различного объёма (от 5 до 50 л бытового назначения и до 800 л промышленного). Транспортировка осуществляется автомобильными цистернами, железнодорожными газовозами и морскими газовозами. При обращении с газом соблюдают требования пожарной безопасности: исключают источник возгорания, обеспечивают вентиляцию помещений, контролируют герметичность соединений.

¶Безопасность

Пропан-бутан образует взрывоопасные смеси с воздухом в диапазоне концентраций примерно от 2 до 10 % по объёму. При утечке в закрытом помещении газ, будучи тяжелее воздуха, скапливается у пола, что создаёт риск взрыва при поджигании. Отравление возможно при длительном нахождении в атмосфере с высокой концентрацией газа из-за вытеснения кислорода. Для предотвращения аварий в бытовых баллонах устанавливают редукторы, ограничивающие давление подачи.

¶Экологические аспекты

При сгорании пропан-бутана образуется меньше вредных выбросов по сравнению с твёрдым топливом и мазутом: практически отсутствует сажа, снижено содержание оксидов серы. Углекислый газ, выделяемый при сгорании, относится к парниковым газам, однако удельные выбросы CO₂ на единицу энергии у пропана ниже, чем у угля. В России сжиженный газ рассматривается как одно из переходных видов топлива на пути к более низкоуглеродной энергетике.

Источники:

• ГОСТ 31729-2012. Газы сжиженные углеводородные. Технические условия.
• Справочник химика. Том 2. Химические свойства.
• Министерство энергетики Российской Федерации. Статистика производства и потребления СУГ.
• Научно-технический журнал «Нефть и газ».