В ході вирішення ряду завдань часто виникає проблема вимірювання і регулювання витрати пропан-бутанової суміші (ПБС). У даній статті обговорюються питання і труднощі, які виникають при неможливості точного визначення агрегатного стану суміші, а також можливі шляхи їх вирішення.

Як правило вважається, що дана суміш є газом при звичайних умовах, тобто при кімнатній температурі і атмосферному тиску, і для вимірювання і регулювання її витрати необхідно використовувати регулятори і вимірювачі витрати газу . Цей факт також підтверджується життєвим досвідом, так як багато хто використовує балони з даної сумішшю для харчування газових плит і пальників. Якщо розглядати використовувану суміш як механічну суміш пропану і бутану і виходити з їх фізико-хімічних властивостей (див. Таблицю 1), то дійсно, для більшості застосувань така суміш буде газоподібної.

Таблиця 1

Молекулярна маса 44,10 58,12 Щільність рідкої фази при нормальних умовах, кг / м3 510 580 Щільність газової фази, кг / м3: при нормальних умовах 2,019 2,703 при температурі 15 ° С 1,900 2,550 Температура самозаймання, оС 466 405 Коефіцієнт об'ємного розширення рідкої фракції,% на 1 оС 0,003 0,002 Температура кипіння при тиску 1 бар, 0 ° С -42,1 -0,5

Крім того, аналіз діаграм фазових переходів рідина-газ для чистих пропану (Рис. 1) і бутану (Рис. 2) показує, що при кімнатній температурі (20 ° С), пропан переходить в рідку фазу при надмірному тиску вище 7,4 бар , а бутан при 1,1 бар. Таким чином можна припустити, що при надмірному тиску до 1 бар ПБС буде перебувати в газоподібному стані.

Мал. 1 Фазова діаграма рідина-газ для пропану

Мал. 2 Фазова діаграма рідина-газ для бутану

З іншого боку, при роботі з реальними газами можна зіткнутися з дещо іншою ситуацією.

Справа в тому, що в Росії найбільшого поширення мають технічні суміші, а також автомобільні суміші. У технічних сумішах можна виділити пропан технічний, суміш пропан-бутану технічну і бутан технічний. Фізико-хімічні властивості даних сумішей регламентуються ГОСТ 20448-90 і наведені в Таблиці 2.

Таблиця 2

Найменування показника Норма для марки Метод випробування Пропан тех. (ПТ) Суміш пропан-бутан тех. (СПБТ) Бутан тех. (БТ) 1. Масова частка компонентів,% За ГОСТ 10679 сума метану, етану і етилену не нормується сума пропану і пропілену, не менше 75 не нормується сума бутану і бутиленов, не нормується 60 не менше не більше 60 - 2. Об'ємна частка рідкого залишку при 20 оС,%, не більше 0,7 1,6 1,8 За п. 3.2 3. Тиск насичених парів, надмірне, МПа, при температурі По ГОСТ 28656 + 45оС, не більше 1,6 1,6 1, 6 -20 оС, не менше 0,16 - - 4. Масова частка сірководню і меркаптанової сірки,%, не більше 0,013 0,013 0,013 За ГОСТ 22985 в т.ч. сірководню, не більше 0,003 0,003 0,003 За ГОСТ 22985 або ГОСТ 11382 5. Зміст вільної води і лугу Відсутність По п. 3.2 6. Інтенсивність запаху, бали, не менше 3 3 3 За ГОСТ 22387.5 і п. 3.4 цього стандарту

Звичайно, склад реальних сумішей відрізняється від значень за ГОСТом в кращу сторону. Склади деяких реальних газів, узятих з паспортів до даних газам, наведені в Таблиці 3.

Таблиця 3

Найменування показника Пропан тех. (ПТ) Суміш пропан-бутан тех. (СПБТ) Суміш пропан-бутан тех. (СПБТ) Постачальник ТОВ "Газпром переробка" Сургутський ЗСК ТОВ "Газпром видобуток Астрахань" РУП "ПО Белоруснефть" 1. Масова частка компонентів,% сума метану, етану і етилену 2,1 3,19 4,37 сума пропану і пропілену 83, 3 55,56 47,44 сума бутанов і бутиленов 14,6 41,23 48,19 2. Об'ємна частка рідкого залишку при 20 оС,% 0,7 0,1 0,1 3. Тиск насичених парів, надмірне, МПа, при температурі: +45 оС 1,46 1,23 1,43 -20 ° С 0,16 - - 4. Масова частка сірководню і меркаптанової сірки,% 0,002 0,002 0,002 в тому числі сірководню 0,0000 0,0000 0,0000 5 . Зміст вільної води і лугу відсутня відсутня отсу тствует 6. Інтенсивність запаху, бали, не менше - - 3

Крім технічних газів є ще автомобільні гази, що застосовуються в якості палива в різних видах автомобільного транспорту. Їх фізико-технічні характеристики регламентуються ГОСТ 27578-87 і наведені в Таблиці 4.

Таблиця 4

Найменування показника Норма для марки Пропан авт. Суміш пропан-бутан авт. 1. Масова частка компонентів,% сума метану, етану і етилену не нормується сума пропану і пропілену, не менше 90 + -10 50 + -10 вуглеводні С4 і вище не нормується ненасичені вуглеводні, не більше 6 2. Об'ємна частка рідкого залишку при 40 оС,%, не більше 0,7 1,6 3. Тиск насичених парів, надмірне, МПа, при температурі: +45 оС, не більше - 1,6 -20 ° С, не менше - 0,07 4. Масова частка сірководню і меркаптанової сірки,%, не більше 0,01 0,01 в тому числі сірководню, не більше 0,003 0,003 5. Зміст вільної води і лугу Відсутність 6. Інтенсивність запаху, бали, не менше 3 3

Таким чином, при дозуванні ПБС за допомогою термомассових витратомірів газу , Виникають дві проблеми.

По-перше, наявність в ПБС рідкого компонента, який при потраплянні в витратомір призведе до його засмічення або навіть виходу з ладу. Вирішити дану проблему можливо установкою фільтрів і вологовіддільників. При цьому необхідно враховувати можливе падіння тиску на встановлюваних елементах. якщо фільтруючі елементи матимуть великий опір потоку при максимальних витратах (більше 0,5 бар), то для забезпечення максимальної витрати буде потрібно збільшення тиску на вході в систему, що може привести до зрідження ПБС.

По-друге, це скраплення ПБС всередині самого витратоміра, а особливо регулятора. При використанні термомассових витратомірів для вимірювання витрат ПБС, газова фаза проходити через систему тонких капілярів, в яких може з'явитися ПБС в результаті "дроссельного" ефекту. Особливе це актуально, при регулювання ПБС на великих витратах (більш 70 Н.Л. / хв), коли конденсація можлива не тільки всередині вимірювача, а також всередині регулюючого клапана . При цьому відбувається поступове зменшення пропускної здатності клапана аж до повної втрати можливості пропускання газу.

Використання коріолісового витратоміра компанії Bronkhorst дозволяє значно спростити вирішення проблеми появи рідкої фази в ПБС. Принцип вимірювання коріолісових витратомірів заснований на прямих вимірах масової витрати і дозволяє вимірювати витрату речовини незалежно від агрегатного стану. Газ або рідина проходять через коливається нержавіючу трубку досить великого діаметру, що дозволяє уникнути "дроссельного" ефекту і зменшує ризик засмічення рідкими компонентами. В цьому випадку можна відмовитися від вологовіддільників і навіть вимірювати витрату в області критичного стану газу, що дозволить збільшити вхідний тиск.

Рішення з використанням коріолісових витратомірів і регуляторів витрати компанії Bronkhorst є найбільш доцільним для більшості завдань вимірювання і регулювання витрат пропан-бутанових сумішей. Крім описаного вище переваги в прямому вимірі маси проходить речовини, коріолісову вимірювачі та регулятори витрат володіють високою точністю і стабільністю, а також швидким часом відгуку.

Стаття підготовлена за матеріалами сайтів:
www.centrogas.ru
www.gazpromlpg.ru
www.fas.su