Пропан-бутан — сжиженный углеводородный газ¶
Пропан-бутан — общее название смеси двух насыщенных (алкановых) углеводородов — пропана (C₃H₈) и бутана (C₄H₁₀), относящихся к классу парафинов. В быту и промышленности под этим термином обычно понимают сжиженный углеводородный газ (СУГ), применяемый как топливо и химическое сырьё. При нормальных условиях пропан и бутан — газы, однако при повышении давления или охлаждении они легко переходят в жидкое состояние, что делает их удобными для хранения и транспортировки в баллонах и цистернах.
¶Состав и свойства
Пропан и бутан — предельные углеводороды общей формулы CₙH₂ₙ₊₂. Пропан имеет три атома углерода, бутан — четыре. Оба вещества образуются при переработке природного газа и нефти.
| Параметр | Пропан (C₃H₈) | Бутан (C₄H₁₀) |
|---|---|---|
| Молярная масса, г/моль | 44,1 | 58,1 |
| Температура кипения, °C | −42,1 | −0,5 |
| Плотность при 0 °C, кг/м³ | 2,01 | 2,49 |
| Нижний предел воспламеняемости в воздухе, % | 2,1 | 1,8 |
| Верхний предел воспламеняемости, % | 9,5 | 8,4 |
| Теплота сгорания, МДж/м³ | ≈91 | ≈118 |
Оба газа не имеют цвета и запаха, легче воды, практически нерастворимы в ней. Для обнаружения утечек в смесь добавляют одоранты — вещества с резким запахом (обычно этилмеркаптан).
¶Сжижение и хранение
Ключевое свойство пропан-бутановой смеси — способность сжижаться при умеренном давлении. Пропан переходит в жидкость при давлении около 4,3 бар при 20 °C, бутан — уже при 2,4 бар. Поэтому СУГ хранят и перевозят в стальных баллонах, газгольдерах и цистернах под давлением 1,5–16 МПа. Масса сжиженного газа в баллоне существенно меньше объёма, который он занимает в газообразном виде, что определяет его экономичность при транспортировке.
¶Добыча и производство
Пропан и бутан извлекают из трёх основных источников:
- Попутный нефтяной газ — растворённые в нефти углеводороды, выделяемые при её добыче и сепарации.
- Природный газ — пропан-бутановая фракция отделяется от метана при глубокой переработке (криогенной сепарации).
- Нефтепереработка — бутан и пропан получаются как продукты каталитического крекинга и ректификации.
В России крупнейшие производители СУГ — «Газпром нефть», «Лукойл», «Роснефть» и «Сибур». СУГ производится на нефтеперерабатывающих заводах и газоперерабатывающих комплексах, в частности в Сургуте, Нижневартовске, Ямбурге.
¶Применение
¶Топливо
Основная область применения пропан-бутана — топливо. СУГ используется:
- в автомобильном транспорте как газомоторное топливо (ГМТ) — газовые баллоны устанавливаются на легковые автомобили, автобусы, грузовики;
- в коммунально-бытовых целях — отопление домов, приготовление пищи на газовых плитах (баллоны 5 и 50 л), особенно в районах без централизованного газоснабжения;
- в промышленности — как топливо для котельных, печей, сушилок;
- в сельском хозяйстве — для обогрева теплиц, сушильных установок, в холодильных агрегатах.
По сравнению с бензином и дизелем сжиженный газ даёт меньшее количество сажи и оксидов серы, что делает его более экологичным топливом.
¶Химическое сырьё
Пропан и бутан — важные сырьевые компоненты нефтехимии. Из пропана получают пропилен (пиролизом), из бутана — бутадиен и изобутан. Эти вещества служат основой для производства полиэтилена, полипропилена, синтетического каучука, различных растворителей и топлива для реактивных двигателей.
¶Бытовые газовые баллоны
В России бытовые баллоны с пропан-бутаном ёмкостью 5 и 50 литров распространены в частных домах, на дачах, в полевых условиях. Состав смеси регулируется ГОСТ 20448-2014: зимняя смесь содержит больше пропана (он не замерзает при низких температурах), летняя — больше бутана.
¶Безопасность
Пропан-бутан — горючие газы, образующие с воздухом взрывоопасные смеси. Основные меры безопасности:
- хранение баллонов в проветриваемых помещениях или на улице вдали от источников тепла;
- использование редукторов для снижения давления;
- периодическая проверка целостности баллонов и шлангов;
- запрет использования открытого огня при обнаружении запаха газа.
Утечки обнаруживаются по запаху одоранта, а также с помощью газоанализаторов. При накоплении газа в замкнутом объёме возможно воспламенение или взрыв.
¶Экологические и экономические аспекты
СУГ считается относительно чистым топливом: при сгорании пропана образуется меньше углекислого газа на единицу энергии, чем при сжигании угля или мазута. В России сжиженный газ традиционно недорог — он является побочным продуктом нефтегазодобычи, поэтому широко доступен для населения и малого бизнеса.
¶Регулирование в России
Оборот СУГ в России регулируется техническим регламентом о безопасности сетей газопотребления и ГОСТ 20448-2014 «Газ сжиженный углеводородный для коммунально-бытового потребления». Требования предъявляются к составу смеси, давлению в баллонах, маркировке и условиям хранения.
Источники:
- ГОСТ 20448-2014. Газ сжиженный углеводородный для коммунально-бытового потребления.
- Ф. И. Турунов. «Справочник по сжиженному газу». — М.: Недра.
- В. А. Рыбкин. «Нефтехимия: учебное пособие». — СПб.: Химиздат.
- «Нефть и газ» — научно-технический журнал (материалы по СУГ).
- Энциклопедия «Британника»: статьи Propane, Butane.