Сжиженный газ¶

Сжиженный газ — газообразное вещество, переведённое в жидкое состояние путём охлаждения до критической температуры или сжатия при обычной температуре. Сжижение позволяет в разы увеличить плотность вещества и хранить либо транспортировать его в компактном виде. Термин широко применяется в промышленности и быту для обозначения смесей углеводородов (пропана, бутана, изобутана), а также сжиженного природного газа (СПГ), состоящего преимущественно из метана.

¶Физические принципы сжижения

Любой газ может быть переведён в жидкое состояние при условии, что его температура не превышает критическую. Для большинства простых веществ критические температуры очень низки, поэтому их сжижение требует глубокого охлаждения: азот сжижается при −195,8 °C, кислород — при −183 °C, природный газ (метан) — при −161,5 °C. Углеводородные газы — пропан (C₃H₈) и бутан (C₄H₁₀) — имеют более высокие критические температуры и при обычном давлении переходят в жидкость уже при −42 °C и −0,5 °C соответственно. Именно поэтому пропан-бутановые смеси удобно хранить в прочных баллонах при умеренном давлении без использования криогенных технологий.

¶Виды сжиженных газов

¶Пропан-бутановая смесь (СУГ)

Сжиженные углеводородные газы (СУГ) — наиболее распространённая категория. Смесь включает пропан, бутан и их изомеры. В России по ГОСТ 31729-2012 различают:

• пропан технический — не менее 95 % пропана;
• пропан-бутан технический — смесь с содержанием пропана от 40 до 60 %;
• бутан технический — не менее 95 % бутана.

Пропан-бутановые смеси применяются в качестве топлива для газовых баллонов, заправки автомобилей на ГБО, в металлургии, пищевой промышленности (как пропеллент в аэрозолях) и в сельском хозяйстве.

¶Сжиженный природный газ (СПГ)

СПГ — природный газ, охлаждённый до −162 °C, при котором метан переходит в жидкое состояние. Плотность жидкого метана примерно в 600 раз выше газообразного, что позволяет транспортировать большие объёмы морскими газовозами. Россия является одним из крупнейших производителей СПГ: основные заводы — «Сахалин-2» (о. Сахалин), «Ямал СПГ» (Салехард) и «Арктик СПГ-2» (Утреннее месторождение). Завод «Ямал СПГ», запущенный в 2017 году, производит около 16,5 млн тонн СПГ в год.

¶Сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Термин СНГ (LPG — liquefied petroleum gas) в международной практике является синонимом пропан-бутановой смеси, получаемой при переработке нефти или на газоперерабатывающих заводах. В России чаще используется аббревиатура СУГ.

¶Производство и хранение

Технология производства СУГ включает фракционную перегонку попутного нефтяного газа или каталитический крекинг. Полученная смесь очищается от сернистых соединений и воды, затем сжижается под давлением 1,6–1,8 МПа и хранится в цистернах, резервуарах и баллонах.

Хранение СПГ требует криогенных резервуаров с многослойной теплоизоляцией, поддерживающих температуру −162 °C. Испарение в нормальных условиях составляет около 0,1–0,2 % от объёма в сутки.

¶Применение

¶Коммунально-бытовое

В России около 12 млн домохозяйств используют газовые баллоны с пропан-бутановой смесью для приготовления пищи и отопления, особенно в сельской местности, где отсутствует магистральный газопровод.

¶Транспорт

Автомобили, работающие на СУГ (ГБО), получают распространение как альтернатива бензину: стоимость километра пробега ниже, а выбросы частицы твёрдых веществ и оксидов азота сокращаются. На СПГ работают грузовики, автобусы и железнодорожные локомотивы.

¶Промышленность

Сжиженный газ применяется в металлургии (резка и сварка металлов), в качестве сырья для нефтехимии (производство полиэтилена, полипропилена), в пищевой промышленности.

¶Безопасность

Сжиженные углеводородные газы тяжелее воздуха, поэтому при утечке они скапливаются в низинах и подвалах, образуя взрывоопасные смеси. Концентрация 2–10 % пропана в воздухе взрывоопасна. Баллоны подвергаются периодическому освидетельствованию: пропановые — раз в пять лет, армированные пластиком — раз в десять лет. В России безопасность регулируется техническим регламентом о безопасности оборудования, работающего на сжиженном углеводородном газе.

¶Экологические аспекты

При сгорании СУГ образует в 2–3 раза меньше углекислого газа на единицу энергии по сравнению с углём. Однако утечки при добыче и транспортировке метана — сильного парникового газа — являются предметом международного регулирования.

Источники:

• ГОСТ 31729-2012. Газ сжиженный углеводородный. Технические условия
• Ф. И. Турунов. «Сжиженные газы в России: состояние и перспективы»
• В. А. Соколов. «Газовые ресурсы России»
• М. А. Митрофанов. «Сжиженный природный газ: технологии и рынки»