Аббревиатура СУГ значит «сжиженный углеводородный газ». Углеводородный газ — не природный, его не добывают из недр, а получают путем переработки. Сырье для СУГ собирают при добыче нефти и на нефтеперерабатывающих заводах.
Сжижение газа — многоступенчатый процесс, при котором увеличивается давление и/или снижается температура. В результате вещество переходит из газообразного в жидкое агрегатное состояние. Перевод газа в жидкость делают для удобства хранения и транспортировки — так он занимает в сотни раз меньше места, хоть и весит больше. При сжижении газ конденсируют и охлаждают ступенями — на каждой из них он уменьшается в объеме в 6−13 раз, а в итоге сжимается примерно в 600 раз.
Метан не относится к СУГ, потому что это природный газ. Значит, его добывают и доставляют потребителю без изменений, если не считать добавления одоранта — ароматизатора, чтобы быстрее обнаруживать утечку. Стандартные ДВС работают и на метане, и на СУГ, но метан не сжижают, а просто закачивают в баллоны.
Виды сжиженных газов
Сделать жидким можно любое газообразное вещество. Для этого его нужно сжать или охладить, но чаще то и другое вместе.
Только охлаждением сжижают:
- кислород и воздух;
- водород и азот;
- метан и фтор;
- гелий.
Только давление применяют для:
- аммиака и фтора;
- углекислого газа;
- закиси озота;
- фреонов.
В промышленности задействованы все известные виды газов. Два самых распространенных сжиженных углеводородных — пропан и бутан. Они есть почти на каждой придорожной заправке.
Марка |
Название |
ПТ |
Пропан технический |
ПА |
Пропан автомобильный |
ПБА |
Пропан-бутан автомобильный |
ПБТ |
Пропан-бутан технический |
БТ |
Бутан технический |
Оба СУГ образуются в качестве попутного продукта при крекинге нефти — расщепления через нагрев. Проще говоря, нефть практически кипятят, чтобы разложить таким образом на тяжелые и легкие вещества. Тяжелые оседают в виде масел и мазута, а легкие перегоняют в бензин, керосин. Пары от «кипящей» нефти остаются на стенках больших баллонов-конденсаторов, а газы собирают отдельно. Это и есть пропан и бутан.
Где применяется сжиженный газ
По отдельности или в смеси пропан и бутан имеют высокую воспламеняемость и взрывоопасность. Это значит, что они полезны в переносных газовых установках, — для огневых работ и в качестве топлива.
Применение СУГ при сгорании:
- для расплавления битума при кровельных и дорожных работах;
- для резки и сварки металла;
- в газогенераторных электрических установках;
- в качестве топлива ДВС автомобилей и других тепловых установок;
- для отопления технических помещений;
- при термической обработке пищевых продуктов.
Применение пропана и СУГ как химического вещества:
- сырье для полипропилена;
- сырье для растворителей;
- пропеллент — газ для баллонов с аэрозольной краской или лаком;
- как пищевая добавка Е944.
Смесь осушенного пропана и изобутана R290а и R600 активно применяют в качестве хладагентов для заправки криоустановок и обычных холодильников. Они безопасны для озонового слоя и не вызывают парниковый эффект. Устаревшие жидкости типа R12, R22 можно заменить на R290, R600 вместе с компрессорным маслом. Бутан отдельно добавляют к бензину, чтобы повысить октановое число.
Параметры сжиженных газов
СУГ пропан и метан как топливо имеют почти одинаковый показатель удельной теплоты сгорания. Это значит, что в качестве горючего для тепловой установки ДВС нет большой разницы, какой из них использовать. Но другой их параметр отличается сильно — это точка кипения.
Параметр |
Пропан |
Бутан |
Удельная теплота сгораниям, Дж/кг |
48 |
45,8 |
Точка кипения, °С |
-42°С |
-1°С |
Точка замерзания |
-188°С |
-138°С |
Точка кипения |
+97°С |
+152°С |
Критическое давление, мПа |
4,3 |
3,8 |
Использование этих газов по отдельности неудобно:
- пропан эффективен в морозы, но опасен в жарком климате или в условиях высокой температуры;
- бутан теряет свойства в морозы, но устойчив и безопасен при нагревании.
У каждого из этих видов СУГ есть полезные незаменимые свойства. Они сохраняются при смешивании, поэтому производителям удается получать эффективные смеси для заправки машины, которые работают и в жару, и зимой. Их, как и дизельное топливо, разделяют на «обычный» и «зимний» варианты:
- для регионов с умеренным температурным режимом — не более 60% бутана;
- для северных областей — не менее 75% метана.
Пропан считается более ценным из-за своих «противоморозных» свойств. При производстве топлива для установок, работающих при нормальной температуре, в смесь добавляют больше бутана, чтобы реализовать газ и избавиться от остатков.
Безопасность СУГ для автомобилей
Пропан и пропан-бутан подходят для бензинового ДВС. Чтобы перейти с бензина на газ, двигатель не нужно переделывать, но подача топлива в новом режиме будет отличаться. Потребуется сертифицированный набор газобаллонного оборудования (ГБО). Кондиции газообразного горючего для легковых автомобилей регулирует ГОСТ 27578-2018. В нем детально указаны параметры смеси.
СУГ пропан и бутан для автомобилей стабильны, а значит, их самопроизвольная детонация исключена. Современные ГО стандарта Евро−4 имеют несколько степеней защиты буквально на все случаи жизни:
- заправка баллона не более чем на 80% — избыточное давление исключено;
- клапан — сбрасывает избыточное давление, если не сработал «поплавок»;
- отсекатель скоростного сброса — блокирует подачу газа при обрыве трубопровода;
- пожарный клапан — сбрасывает давление при нагревании, предотвращает взрыв баллона;
- ручной вентиль, чтобы самостоятельно перекрыть подачу;
- «катушка» — перекрывает подачу при выключении двигателя.
У многих водителей есть опасения, что баллон может взорваться при ДТП. Толщина стенки баллона 3 мм против 0,5−0,8 мм у топливного бака — вероятность разлива бензина в случае механического контакта намного выше.
ГОСТ 2757-2018 регламентирует температуру самовоспламенения СУГ для автомобилей:
- пропан — 470°С;
- бутан — 372°С;
- изобутан — 460°С.
Температура, которую развивает пожар в автомобиле, ниже примерно в два раза.