Пропан-бутановые смеси

 Введение

Пропан-бутановая смесь – бесцветный газ с резким запахом – является побочным продуктом переработки нефти и относятся к группе тяжелых углеводородов. Состоит из пропана (C₃H₈) с примесью бутана (C₄H₁₀) в количестве от 5 до 30 %, а суммарное количество должно быть не менее 93 %. Кроме того, в его состав входит не более 4 % этана (C₂H₅) и этилена (C₂H₄), а также не более 3 % бутана (C₄H₁₀) и бутилена (C₄H₈). Эти смеси также называют техническим пропаном, а иногда сжиженными нефтяными газами.

В нормальных условиях смеси находятся в газообразном состоянии, а при пониже-нии температуры или повышении давления становятся жидким (таблица 4).

Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 0 °С. Пропан-бутан тяжелее воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом.

Сжиженные газы, обеспечивающие достаточно высокую температуру газокислородного пламени, относительно дешевые, недефицитные, удобные для транспортирования и хранения, широко применяются в качестве заменителей ацетилена. Пропан, бутан и их смеси можно использовать при сварке стали толщиной до 6 мм (в отдельных случаях – до 12 мм), сварке и пайке чугуна, цветных металлов и сплавов, кислородной и кислородно-флюсовой резке (разделительной и поверхностной) сталей, наплавке, поверхностной закалке, металлизации, нагреве при гибке, правке, формовке и других подобных процессах.

При разделительной резке, сварке цветных металлов, пламенной закалке и пайке 0,3 т сжиженного газа заменяют 1 т карбида кальция (что эквивалентно примерно 235 м³ ацетилена).

Углеводородные сжиженные газы должны изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 20448-90.

В зависимости от содержания основного компонента марки сжиженных газов приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Марки сжиженных газов

Марка	Наименование
ПТ	Пропан технический
ССБТ	Смесь пропана и бутана технических
БТ	Бутан технический

 Свойства

Основные свойства сжиженных газов приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Основные свойства сжиженных газов

Показатель	Данные показателя
Плотность пропана, кг/м3	1,88
Плотность бутана, кг/м3	2,52
Плотность пропан-бутановой смеси, кг/м3	1,92
Температура самовоспламенения пропана, °С	466
Температура самовоспламенения бутана, °С	405
Температура пламени пропан-бутановой смеси, °С	2400-2700
Низная теплота сгорания пропана, МДж/м3	87
Низная теплота сгорания бутана, МДж/м3	116

По физико-химическим показателям сжиженные газы должны соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблице 3.

Таблица 3 — Физико-химические показатели сжиженных газов

Наименование показателя	Норма для марки
	ПТ	ССБТ	BТ
Массовая доля пропана и пропилена, %, не менее	75	Не нормируется
Массовая доля бутанов и бутиленов, %, не менее	Не нормируется	не более 60	не менее 60
Объемная доля жидкого остатка при 20 °С, %, не более	0,7	1,6	1,8
Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при +45 °С, не более	1,6	1,6	1,6
Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при -20 °С, не менее	0,16	—	—
Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более	0,013	0,013	0,013
Содержание свободной воды и щелочи	Отсутствие
Интенсивность запаха, баллы, не менее	3	3	3
Примечания: 1. По согласованию изготовителя с потребителем допускается вырабатывать газ марки СПБТ с массовой долей пропана и пропилена не менее 60 %. 2. При массовой доле меркаптановой серы в сжиженном газе 0,002 % и более допускается не определять интенсивность запаха. При массовой доле меркаптановой серы менее 0,002 % или интенсивности запаха менее 3 баллов сжиженные газы должны быть одорированы по методике, утвержденной в установленном порядке. 3. При выработке газа марки ПТ из диэтанизированного сырья давление насыщенных паров при температуре минус 20 °С допускается не менее 0,14 МПа.

При нормальном давлении пропан-бутановая смесь переходит в жидкое состояние при температуре примерно –40 °С. В таблице 4 указаны условия перехода пропана и бутана в жидкое состояние. При испарении 1 кг жидкого пропана получается около 0,535 м³ паров, а 1 кг жидкого бутана – 0,406 м³ паров.

Таблица 4 — Условия перехода пропана и бутана в жидкое состояние

Температура, °С	Давление, при котором газ переходит в жидкое состояние, кгс/см2
	Пропан	Бутан
-20	2,7	0,45
-10	3,7	0,68
0	4,8	0,96
+10	6,4	1,5
+20	8,5	2,1
+40	14,3	3,9

 Транспортирование и хранение

Крупные потребители получают углеводородные газы в железнодорожных или автомобильных цистернах, из которых их переливают в заводские стационарные емкости (хранилище). Из них газ проходит через газификатор или отбирается в паровой фазе и поступает в заводской газорегуляторный пункт (ГРП) и далее в межцеховые газопроводы.

Мелкие потребители пользуются обычно баллонами, получаемыми со станции наполнения. Баллоны устанавливаются в разрядные рампы или применяются для индивидуального питания постов. Давление пропан-бутана, подаваемого по трубопроводу, при максимальном отборе газа должно быть не менее 0,01 МПа (0,1 кгс/см²).

Транспортировка газов железнодорожным, автомобильным и водным транспортом должна осуществляться в соответствии с правилами перевозок опасных грузов, действующих на соответствующем виде транспорта, и правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденными в установленном порядке.

Хранят и транспортируют пропан-бутановые смеси в сжиженном состоянии в баллонах вместимостью 40 и 55 л под давлением 1,6…1,7 МПа (16…17 кгс/см³). Жидкость смесью заполняют только половину баллона, так как при нагреве значительное повышение давления может привести к взрыву баллона.

 Требования безопасности

Сжиженные углеводородные газы пожаро- и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах.

По степени воздействия на организм газы относятся к веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.

Пропано-бутановые смеси значительно тяжелее воздуха, поэтому при утечке газа они могут скапливаться в нижних слоях атмосферы, на полу в помещении и в углублениях, что может привести к образованию взрывоопасных концентраций.

Сжиженные газы образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,1 до 9,5 %, нормального бутана от 1,5 до 8,5 % (по объему) при давлении 98066 Па (1 атм) и температуре 15-20 °С.

Температура самовоспламенения пропана в воздухе при нормальных условиях составляет 466 °С, нормального бутана 405 °С, изобутана – 462 °С.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) предельных углеводородов (пропана, нормального бутана) 300 мг/м³, непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) – 100 мг/м³.

Сжиженные газы, попадая на тела человека, вызывают обмораживание, напоминающее ожог.

Человек, находящийся в атмосфере с небольшим содержанием паров сжиженного газа в воздухе, испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях в воздухе может погибнуть от удушья.

Сжиженные углеводородные газы действуют на организм наркотически.

Признаками наркотического действия являются недомогание и головокружение, затем наступает состояние опьянения, сопровождаемое беспричинной веселостью, потерей сознания.

Пары сжиженных углеводородных газов быстро накапливаются в организме при вдыхании и столь же быстро выводятся через легкие, в организме человека не аккумулируются.

При высоких концентрациях сжиженных углеводородных газов необходимо использовать шланговые изолирующие противогазы с принудительной подачей чистого воздуха. При небольших концентрациях используют фильтрующие противогазы марки БКФ, коробка защитного цвета.

В производственных помещениях должны соблюдаться требования санитарной гигиены по ГОСТ 12.1.005. Все производственные помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей десятикратный воздухообмен в 1 ч и чистоту воздуха рабочей зоны производственных помещений.

В помещениях производства, хранения и перекачивания сжиженных углеводородных газов запрещается обращение с открытым огнем, искусственное освещение должно быть выполнено во взрывозащищенном исполнении, все работы следует проводить инструментами, не дающими при ударе искру.

Защита оборудования от вторичных проявлений молний и статического электричества должна соответствовать правилам защиты от статического электричества производств химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

При загорании применяют следующие средства пожаротушения: углекислотные огнетушители и пенные марки ОХП-10, воду в виде компактных и распыленных струй в тонкораспыленном виде, сухой песок, водяной пар, асбестовое полотно и др.