Измерение и регулирование расхода пропан-бутановой смеси
CORI-FLOW
mini CORI-FLOW
В ходе решения ряда задач часто возникает проблема измерения и регулирования расхода пропан-бутановой смеси (ПБС). В данной статье обсуждаются вопросы и трудности, которые появляются при невозможности точного определения агрегатного состояния смеси, а также возможные пути их решения.
Как правило считается, что данная смесь является газом при обычных условиях, т.е. при комнатной температуре и атмосферном давлении, и для измерения и регулирования ее расхода необходимо использовать регуляторы и измерители расхода газа. Этот факт также подтверждается житейским опытом, так как многие используют баллоны с данной смесью для питания газовых плит и горелок. Если рассматривать используемую смесь как механическую смесь пропана и бутана и исходить из их физико-химических свойств (см.
Таблица 1
| Наименование показателя | Пропан | Бутан |
| Молекулярная масса | 44,10 | 58,12 |
| Плотность жидкой фазы при нормальных условиях, кг/м3 | 510 | 580 |
| Плотность газовой фазы, кг/м3: | ||
| при нормальных условиях | 2,019 | 2,703 |
| при температуре 15 оС | 1,900 | 2,550 |
| Температура самовоспламенения, оС | 466 | 405 |
| Коэффициент объемного расширения жидкой фракции, % на 1 оС | 0,003 | 0,002 |
| Температура кипения при давлении 1 бар, 0 оС | -42,1 | -0,5 |
Кроме того, анализ диаграмм фазовых переходов жидкость-газ для чистых пропана (Рис.
1) и бутана (Рис. 2) показывает, что при комнатной температуре (20°С), пропан переходит в жидкую фазу при избыточном давлении выше 7,4 бар, а бутан при 1,1 бар. Таким образом можно предположить, что при избыточном давлении до 1 бар ПБС будет находиться в газообразном состоянии.
Рис. 1 Фазовая диаграмма жидкость-газ для пропана
Рис. 2 Фазовая диаграмма жидкость-газ для бутана
С другой стороны, при работе с реальными газами можно столкнуться с несколько иной ситуацией.
Дело в том, что в России наибольшее распространение имеют технические смеси, а также автомобильные смеси. В технических смесях можно выделить пропан технический, смесь пропан-бутана техническую и бутан технический. Физико-химические свойства данных смесей регламентируются ГОСТ 20448-90 и приведены в Таблице 2.
Таблица 2
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытания | ||
Пропан тех. (ПТ) |
Смесь пропан-бутан тех. (СПБТ) | Бутан тех. (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 бутана и бутиленов, | не нормируется | 60 | ||
| не менее | ||||
| не более | 60 | – | ||
| 2. Объемная доля жидкого остатка при 20 оС, %, не более | 0,7 | 1,6 | 1,8 | По п. 3.2 |
| 3. Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре | По ГОСТ 28656 | |||
| +45оС, не более | 1,6 | 1,6 | 1,6 | |
| -20 оС, не менее | 0,16 | – | – | |
| 4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более | 0,013 | 0,013 | 0,013 | По ГОСТ 22985 |
| в т.ч. 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 |
Конечно, состав реальных смесей отличается от значений по ГОСТу в лучшую сторону. Составы некоторых реальных газов, взятых из паспортов к данным газам, приведены в Таблице 3.
Таблица 3
| Наименование показателя | Пропан тех. (ПТ) | Смесь пропан-бутан тех. (СПБТ) | Смесь пропан-бутан тех. (СПБТ) |
| Поставщик | ООО “Газпром переработка” Сургутский ЗСК | ООО “Газпром добыча Астрахань” | РУП “ПО Белоруснефть” |
| 1. Массовая доля компонентов, % | |||
| сумма метана, этана и этилена | 2,1 | 3,19 | 4,37 |
| сумма пропана и пропилена | 83,3 | 55,56 | 47,44 |
| сумма бутанов и бутиленов | 14,6 | 41,23 | 48,19 |
2. Объемная доля жидкого остатка при 20 oС, % |
0,7 | 0,1 | 0,1 |
| 3. Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре: | |||
| +45 оС | 1,46 | 1,23 | 1,43 |
| -20 оС | 0,16 | – | – |
| 4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, % | 0,002 | 0,002 | 0,002 |
| в том числе сероводорода | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| 5. Содержание свободной воды и щелочи | отсутствует | отсутствует | отсутствует |
| 6. Интенсивность запаха, баллы, не менее | – | – | 3 |
Помимо технических газов есть еще автомобильные газы, применяющиеся в качестве топлива в различных видах автомобильного транспорта.
Их физико-технические характеристики регламентируются ГОСТ 27578-87 и приведены в Таблице 4.
Таблица 4
| Наименование показателя | Норма для марки | |
| Пропан авт. | Смесь пропан-бутан авт. | |
| 1. Массовая доля компонентов, % | ||
| сумма метана, этана и этилена | Не нормируется | |
| сумма пропана и пропилена, не менее | 90+-10 | 50+-10 |
| углеводороды С4 и выше | Не нормируется | |
| непредельные углеводороды, не более | 6 | |
| 2. Объемная доля жидкого остатка при 40 оС, %, не более | 0,7 | 1,6 |
3. Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре: |
||
| +45 оС, не более | – | 1,6 |
| -20 оС, не менее | – | 0,07 |
| 4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более | 0,01 | 0,01 |
| в том числе сероводорода, не более | 0,003 | 0,003 |
| 5. Содержание свободной воды и щелочи | Отсутствие | |
| 6. Интенсивность запаха, баллы, не менее | 3 | 3 |
Таким образом, при дозировании ПБС с помощью термомассовых расходомеров газа, возникают две проблемы.
Во-первых, наличие в ПБС жидкого компонента, который при попадании в расходомер приведет к его засорению или даже выходу из строя. Решить данную проблему возможно установкой фильтров и влагоотделителей.
Во-вторых, это сжижение ПБС внутри самого расходомера, а особенно регулятора. При использовании термомассовых расходомеров для измерения расходов ПБС, газовая фаза проходить через систему тонких капилляров, в которых возможна конденсация ПБС в результате “дроссельного” эффекта. Особенное это актуально, при регулирование ПБС на больших расходах (более 70 н.л/мин), когда конденсация возможна не только внутри измерителя, а также внутри регулирующего клапана. При этом происходит постепенное уменьшение пропускной способности клапана вплоть до полной потери возможности пропускания газа.
Использование кориолисового расходомера компании Bronkhorst позволяет значительно упростить решение проблемы появления жидкой фазы в ПБС.
Принцип измерения кориолисовых расходомеров основан на прямых измерениях массового расхода и позволяет измерять расход вещества независимо от агрегатного состояния. Газ или жидкость проходят через колеблющуюся нержавеющую трубку достаточно большого диаметра, что позволяет избежать “дроссельного” эффекта и уменьшает риск засорения жидкими компонентами. В этом случае можно отказаться от влагоотделителей и даже измерять расход в области критического состояния газа, что позволит увеличить входное давление.
Решение с использованием кориолисовых расходомеров и регуляторов расхода компании Bronkhorst является наиболее целесообразным для большинства задач измерения и регулирования расходов пропан-бутановых смесей. Помимо описанного выше преимущества в прямом измерении массы проходящего вещества, кориолисовые измерители и регуляторы расхода обладают высокой точностью и стабильностью, а также быстрым временем отклика.
Статья подготовлена по материалам сайтов:
www.centrogas.
ru
www.gazpromlpg.ru
www.fas.su
Что такое сжиженный газ
Сжиженный газ – это углеводородный газ (СУГ), состоящий из легких углеводородов, которые переведены в жидкость под давлением (с точкой кипения от -50 до 0 °С). Состав такого газа может быть совершенно разным. Основными компонентами являются н-бутан и бутилен, изобутан, пропилен, изобутилен. В настоящее время для систем независимого газоснабжения используют смеси, состоящие из сжиженного бутана и пропана (ГОСТ 20448-90), а не сжиженный природный газ, коим является метан. Для его хранения используются специальные криогенные емкости, что требует установки испарителей и экономически не выгодно для отопления частных построек и домов.
Характеристики СУГ
Сжиженный газ при небольшом повышении давления переходит в жидкое состояние, что позволяет с легкостью его транспортировать и хранить. Если температура немного повышается или незначительно снижается давление, жидкая фаза СУГ начинает испаряться с переходом в газообразное насыщенное состояние.
На давление насыщенного газа влияет исключительно внешняя температура среды, и он не зависит от прежнего объема жидкости.
Всего один литр СУГ способен превратиться примерно в 25 дм3 испаряющегося газа. Зимой подача газа падает за счет снижения давления. Если начать ускоренное высвобождение паров газа, например, включить котел отопления на 100% мощности, то быстрое испарение жидкого газа приводит к его немедленному охлаждению и, следовательно, снижению производительности оборудования.
Для того чтобы получить нужные объемы газа, увеличивают количество криогенных сосудов, заполненных сжиженным газом. Пропан обладает оптимальными свойствами – при морозах его газовая фаза довольно устойчива, хотя пропан стоит дороже и хорош исключительно в суровых зимних условиях. Летом, в условиях жары, давление пропана доходит до предельных уровней, которые допустимы для стенок ёмкости, содержащей его (около 1,6 МПа). Чтобы газ не доходил до предельного расширения его разбавляют бутаном (он дешевле и испаряется медленнее пропана).
Условия размещения СУГ
Сжиженный нефтяной газ не рекомендуют размещать в подвалах и цокольных этажах, если площадь остекления в них составляет менее 1 м2. Так как для полного сгорания пропан-бутановой смеси требуется много кислорода, в котельных помещениях следует обеспечить хорошее вытяжное вентилирование, организовать естественное освещение (без попадания прямых солнечных лучей) и установить датчики с автоматическими запорными клапанами, реагирующие на утечку газов.
По всем интересующим Вас вопросам можете обращаться по телефону
компании “Тепломеханика” (384-2) 67-02-88.
Имея опыт в проектировании, монтаже, пуско-наладочных работах и сервисном обслуживании систем автономного газоснабжения, мы создаём качественный, надёжный и сбалансированный по цене комплекс оборудования, который будет служить Вам многие десятки лет.
БУДЕМ РАДЫ ВИДЕТЬ ВАС В ЧИСЛЕ НАШИХ КЛИЕНТОВ!
Какое давление в баллоне с пропаном? | Ferrellgas
Для конечного пользователя пропан является безопасным и простым в использовании источником тепла, который может питать грили-барбекю, домашние системы отопления и даже холодильники.
Но по пути, от добычи в полевых условиях до хранения в местном офисе Ferrellgas, пропан подвергается ряду различных процессов, чтобы подготовить его для коммерческого и бытового использования.
Почему пропан находится под давлением?
Ключом к мобильности пропана и тому, что упаковывает так много энергии в относительно небольшой объем пространства, является давление. В своем естественном состоянии пропан представляет собой парообразный газ. Однако под давлением этот пар преобразуется в форму, которую легче транспортировать и хранить. Сжиженный нефтяной газ, или сжиженный нефтяной газ, является результатом сжатия газообразного пропана, в результате чего его температура кипения падает ниже -44 градусов по Фаренгейту.
При этой температуре или ниже пропан остается в жидком состоянии, что позволяет конденсировать большое количество энергии в небольшом объеме жидкости. Когда температура пропана повышается, он начинает «выкипать», и этот пар представляет собой полезную форму пропана, которая превращается в пламя и нагревает ваши приборы.
В этом состоянии газообразный пропан имеет естественную реакцию расширения до тех пор, пока не достигнет равновесия или не нормализуется с атмосферным давлением.
В каком диапазоне должно находиться давление в баллоне с пропаном?
Существует четыре «газовых закона», которые объясняют взаимосвязь между газами, давлением, температурой и объемом. Как правило, давление пропана должно находиться в пределах от 100 до 200 фунтов на квадратный дюйм, что обеспечивает сохранение жидкого газообразного пропана в жидком состоянии.
| > 100 фунтов на кв. дюйм | Низкий |
100–200 фунтов на кв. дюйм | Нормальный диапазон |
<200 фунтов на кв. дюйм | Высокий |
Обычно давление внутри баллона с пропаном слегка колеблется в зависимости от температуры наружного воздуха.
Например, стандартный 20-фунтовый баллон с пропаном при температуре 70 градусов будет иметь внутреннее давление 145 фунтов на квадратный дюйм. В том же резервуаре в 100-градусный день давление будет 172 фунта на квадратный дюйм.
Уровни давления пропана, превышающие 200 фунтов на квадратный дюйм, могут вызвать срабатывание предохранительного клапана, обычно устанавливаемого на резервуарах для хранения пропана. Это устройство позволяет газу пропану безопасно выходить из баллона при избыточном давлении.
Соображения безопасности
Чрезмерное тепло
Если баллон с пропаном находится в контакте с экстремально высокой температурой, например, при пожаре в гараже, внешнее тепло может вызвать повышение температуры внутри баллона, вызывая BLEVE — взрыв расширяющегося пара кипящей жидкости. . Поскольку тепло повышает температуру пропана, пары расширяются и повышают давление внутри баллона, что может привести к разрыву.
Низкие температуры
С другой стороны, пропан сам по себе вряд ли замерзнет – для этого потребуется температура ниже -306 градусов по Фаренгейту.
Однако небольшое количество воды в линиях подачи может замерзнуть внутри топливных портов и фитингов в экстремально холодных условиях.
Как проверить давление в баллоне с пропаном
Чтобы проверить давление в баллоне:
- Используйте манометр. Это устройство может быть установлено между запорным клапаном и начальным регулятором и особенно распространено в больших жилых системах.
- Сбросьте полное давление в баке на манометр, позволяя пройти достаточному количеству газа, чтобы понизить показания манометра на 10 фунтов на квадратный дюйм.
- Закройте запорный клапан и дайте системе постоять в течение трех минут без повышения или понижения давления. Любое повышение давления указывает на неисправность клапана, а снижение — на утечку.
Советы по безопасности при поддержании давления в баллоне
1. Будьте осторожны с прямыми солнечными лучами.
В небольших системах, таких как грили для барбекю на пропане, важно помнить, что воздействие прямых солнечных лучей может повысить как температуру, так и давление внутри баллона с пропаном.
2. Следите за танками темного цвета.
Если ваш бак окрашен в черный или другой темный цвет, поглощающий тепло, это может привести к дальнейшему повышению внутренней температуры и давления в баке.
3. Храните аквариум в затененном, хорошо проветриваемом месте.
Лучше всего хранить гриль и бак в затененном и хорошо проветриваемом месте. Хотя ваш баллон будет оснащен предохранительным клапаном, также известным как «отсекающий клапан», на случай, если давление поднимется слишком высоко, нет необходимости испытывать судьбу или тратить купленный пропан впустую.
4. Избегайте поврежденных и ржавых резервуаров.
Кроме того, важно убедиться, что ваш бак не поврежден и не содержит ржавчины, которая также может повлиять не только на производительность бака, но и на его способность поддерживать надлежащее давление.
Покраска резервуаров и удаление ржавчины компанией Ferrellgas
Предприятия Ferrellgas предлагают услуги по покраске резервуаров и удалению ржавчины, а квалифицированные специалисты могут осмотреть ваш резервуар, чтобы убедиться в его хорошем рабочем состоянии.
Ferrellgas также выпускает ресурсы с ценной информацией о безопасности баллонов с пропаном и дополнительной информацией, которая поможет вам получить максимальную отдачу от вашего баллона.
Важно знать, какое давление в баллоне с пропаном, но это только часть информации, которую вам нужно знать, чтобы получить максимальную отдачу от вашего опыта работы с пропаном.
Свяжитесь с ближайшим к вам отделением Ferrellgas по телефону
Понимание того, как ваш баллон — и пропан — реагируют на экстремальные температуры, доступные устройства безопасности, а также важность безопасности и технического обслуживания, поможет вам получить максимальную отдачу от каждого баллона с пропаном, который вы используете. использовать. И не забывайте, что рядом с вами есть филиал Ferrellgas с экспертами, готовыми помочь вам ответить на любой вопрос.
Почему пропан хранится в бытовых резервуарах, а природный газ – нет?
Категория: Химия Опубликовано: 2 мая 2013 г.
Изображение общественного достояния, источник: Кристофер С. Бэрд.
Чтобы получить полезное количество газообразного топлива в баке разумного размера, вы должны сжижать его. Некоторые виды топлива легче сжижать, чем другие. Согласно учебнику «Органическая химия» Джозефа М. Хорнбэка, температура кипения пропана составляет -44° F (-42° C) при атмосферном давлении, а метана (природный газ) имеет температуру кипения -260° F (- 162°С) при атмосферном давлении. Это означает, что метан должен быть охлажден до гораздо более низкой температуры, чем пропан, чтобы превратиться в жидкость, которую можно хранить в резервуаре. Молекулы пропана состоят из трех атомов углерода, связанных в цепочку с восемью атомами водорода, связанными с этими атомами углерода. Напротив, молекула метана состоит всего из одного атома углерода, связанного с четырьмя атомами водорода. Молекулы метана обладают высокой степенью симметрии. В результате у них нет постоянного электрического диполя. Связь между постоянными диполями является доминирующим механизмом связи между молекулами, поскольку они превращаются в жидкость для многих веществ, таких как вода.
Симметрия метана и, следовательно, отсутствие постоянного электрического диполя означает, что его молекулы могут связываться только благодаря гораздо более слабому эффекту, известному как лондонская дисперсионная сила или сила Ван-дер-Ваальса. В этом эффекте молекулы индуцируют временные диполи друг в друге, и эти диполи затем соединяются. Поскольку этот механизм связывания очень слаб, молекулы метана должны быть охлаждены до низкой температуры, пока они не станут достаточными для связывания и образования жидкости. Напротив, пропан не требует такой низкой температуры для сжижения.
Но бытовой пропан обычно не хранится в жидком состоянии при низкой температуре. Вместо этого используется высокое давление. Чтобы пропан оставался жидким при комнатной температуре (70° F или 21° C), его необходимо держать в резервуаре под давлением около 850 кПа. Этого можно добиться с помощью прочного металлического бака. Напротив, для поддержания метана в жидком состоянии при комнатной температуре требуется резервуар, который может поддерживать давление около 32 000 кПа.