Propan-Butan: Eigenschaften und Anwendungsgebiete der Flüssiggase

122 Pages·1966·3.957 MB·German

by  Dr.-Ing. Geert Oldenburg (auth.)

Propan-Butan
Eigenschaften und Anwendungsgebiete
der Fliissiggase
Von
Dr.-Ing. Geert Oldenburg
Hamburg
Zweite erweiterte Auflage
Mit 52 Abbildungen
Springer -Verlag
Berlin IHeidelberg I New York
1966
ISBN-13: 978-3-642-92919-9 e-ISBN-13: 978-3-642-92918-2
DOl: 10.1007/978-3-642-92918-2
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Titelnummer 0752
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berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dal.l solche Namen iIll
Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher
von jedermann benu!zt werden diirften
Vorwort
Die leichten gasformigen Kohlenwasserstoffe, die bei der Verarbeitung
von Erdol in den Mineralolraffinerien anfallen, waren urspriinglich Ab
fallprodukte, fiir die es wenig Verwendungsmoglichkeiten gab. Man lieB
sie ungenutzt entweichen, d.h., sie wurden abgefackelt. - Allenfalls lieBen
sich diese brennbaren Gase als BrennstoffIiir die zahlreiehen und mannig
faltigen Feuerstellen im Werk selbeI' verbrauchen, wurden also einem
Verwendungszweck zugefiihrt, der sonst iiberwiegend durch schwere De
stillationsriickstande, das Reizol, bestritten wurde. Nieht lange vor die
sem Stadium war auch das Benzin einmal ein solcher AnfalliiberschuB
gewesen und muBte teilweise abgefackelt werden, bis die zunehmende
Motorisierung un serer Zeit es als wertvollen Brennstoff aufnehmen
konnte. - Gerade diese Motorisierung mit ihrem groBen Bedarf an Ver
gaser- und Dieselkraftstoff ist es gewesen, die dureh EinIiihrung von
Crack- und Hydrieranlagen, in denen die Destillationsriickstande zu
leichten Bestandteilen aufgespalten wurden, den Anfall von groBen Men
gen an leichten gasformigen Kohlenwasserstoffen herbeiIiihrte. Durch
die Abtrennung der Fraktion Propan bis Butan erhielt man das "Fliissig
gas", IiiI' das sich anfanglich nur beschrankte Verwendungsmoglich
keiten im Haushalt als "Brenngas" und im Ottomotor des Kraftwagens
als "Treibgas" fanden. Del' weitere Ausbau diesel' Verwendungsgebiete
sowie die weitere Verbesserung des Fliissiggases durch Trennung der
Komponenten Propan und Butan und Abzweigung der ungesattigten
Bestandteile, der Olefine, fiir die Weiterverarbeitung in der chemischen
Industrie schufen neue Abnehmerkreise nicht zuletzt in der Industrie und
iIll Gewerbe.
Reute werden bereits iiber 1300000 t Fliissiggas jahrlich in der Bun
desrepublik verbraucht und finden als hochwertiges und begehrtes Pro
dukt Abnehmer. Allein etwa 1,6 Mill. Haushalte verbrauchen jahrlich
rd. 130000 t Fliissiggas. Das alte klassische Anwendungsgebiet als Treib
gas fiir den Betrieb von Kraftfahrzeugen wurde nieht zuletzt aus fiskali
schen Griinden fast vollig fallengelassen, so daB die hierfiir verbrauchten
Mengen heute nicht mehr ins Gewicht fallen. Allein die chemische In
dustrie iiberniIllmt fast 700000 t ungesattigte Verbindungen jahrlich fiir
die Weiterverarbeitung zu cheIllischen Produkten.
4 Vorwort
Auch bei geplanten Produktionserweiterungen und moglichen Im
porterhohungen in den nachsten Jahren ist kein Anteil zu erwarten, del'
die Bedarfskapazitat uberschreitet.
Das Flussiggas hat sich heute in der Bundesrepublik einen aufnahme
fahigen Markt erobert, der sich ebenso wie im Ausland weite interessante
industrielle Anwendungsgebiete erschlieBt.
Nur wenigen sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften
von Propan und Butan vertraut. Einerseits ist dieser Brennstoff zu jung,
um zum allgemeinen Wissensgebiet zu gehoren, und andrerseits bietet die
deutschsprachige Fachliteratur sehr verstreut und nur wenig Material.
Aus diesem Grunde wurde der Inhalt des vorliegenden Buches bewuBt
auf die Praxis eingestellt und auf eine zu theoretische Behandlung des
Themas verzichtet.
Hamburg, im Friihjahr 1966
G. Oldenburg
Inhaltsverzeichnis
A. Eigenschaften der :fliissiggase .................................. 7
1. Begriffserklarung fiir Fliissiggas .................................. 7
2. Gewinnung von Propan-Butan-Fliissiggas . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 8
a) RohOldestilIation ............................................. 9
b) Reformieren ................................................. 10
c) Cracken ..................................................... 11
3. Chemische Zusammensetzung und Struktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12
4. Physikalische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13
a) Siedeverhalten ............................................... 13
b) Temperaturausdehnung der Fliissigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19
c) Verbrennungseigenschaften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21
d) Ziindverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25
e) Thermische Bestandigkeit ..................................... 29
5. SicherheitsmaBnahmen und Vorschriften .. . . . . . . .. .. . . . .. . . . . . . . . .. 32
B. Anwendung der FIiissiggase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38
1. Lagerung, Abfiillung und Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38
a) Entleerung mit Pendelleitung . _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44
b) Entleerung mit beheizter "Uberlisterleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44
c) Entleerung mittels Kompressors in der Gasphasenleitung. . . . . . . . .. 45
2. Der Druckregler ................................................ 47
3. Fliissiggasverdampfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54
4. Verwendung im Haushalt ........................................ 58
5. Einsatz in Gaswerken zur zentralen Verteilung.... .. ..... . .. . . . . . . .. 66
a) Verteilung von Fliissiggas in einem Rohrleitungssystem. . . . . . . . . . .. 67
b) Verwendung von Fliissiggas-Luft-Mischungen.. . . . .. . . . . . . . . . . . . .. 68
c) Anwendung von Fliissiggas als Zusatz zum Stadtgas .............. 70
d) Reformierung von Fliissiggas .................................. 72
6. Verwendung in der Industrie ....... . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. 72
a) Verwendung in Verbindung mit Sauersto:fJ . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . .. 72
Brennschneiden S. 72 - Fugenhobeln und BlockHammen S. 83 -
SchweiBen von Nichteisenmetallen S. 85 - Hartloten S. 88 - Auf
spritzen von Metallen S. 89 - Anwarmen S. 92 - Entrosten S. 93 -
Oberflachenharten S. 95
b) Schmelzen und Blasen von Glas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96
c) Brennen von Feinporzellan .................................... 98
d) Sengen (Glattbrennen) von Garnen ............................. 99
e) Loten jeder Art ............................................... 100
6 Inhaltsverzeichnis
f) Abbrennen von Farbe ......................................... 102
g) Beheizung von Harte- und Gliihiifen .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 102
h) Erzeugungvon Schutzgas ..................................... 10~
i) Betrieb von WarmestraWern ................... . . . . . . . . . . . . . . .. 107
k) BeIeuchtung .................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 110
I) AerosoIdosen ................................................. 110
m) EntnebeIung von FIughafen .................................... 112
n) Entsalzung von Meerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 112
0) Schwimmbadbeheizung ....................................... 113
p) Pflanzenwuchsfiirderung durch KohIensaure ...................... 114
q) Unkrautvertilgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 115
r) Das Brennstofl'eIement ........................................ 116
s) Weitere Anwendungsgebiete ................................... 117
7. Quellenangaben ................................................ 118
Inhaltsverzeicbnis
Einflihrung in das Fachgebiel Seile
Tafeln I-VIII. 6
Die wichligslen Eigenschaften des Propans und der verwandlen Gase 14
Propan-Brenner und Propan-Verbrennung . 16
Ziindmoglichkeil von Propan-Luftgemischen . 22
Propanleilungen und Leilungsabsperrvenlile 23
Propanbehalier, Propanflaschenvenlile und Regier 25
Propan-Verdampfung 32
Propan-Armaturen, Versorgungsanlagen, Propangeriile, Anwendungsbeispiele 37
SANO-PROPAN-Armaturen und Anlagen 38
SANO-Aulomalikanlagen 46
Anwendungsbeispiele 49
Sonstige Propan-Armaluren 51
Verdampfer und Zubehor, Verdampferanlagen 54
Versorgung von Gewerbe und Induslrie . 64
Dichlpriifgerale, Dichl- und Schmiermillel . 67
Rohrverbindungsleile (Schneidring-Verschraubungen)
und Inslallationszubehor 68
Propan-Gerale
fUr Inslallalions- und Baugewerbe (Maler, Dachdecker, Isolierer, Fu~bodenleger)
Slra~enbau 71
Eisen- und Slahlverarbeilung (Brennschneiden, Fugenhobeln, Enlroslen usw.) 80
Glasblaser und Glasinduslrie . 82
}irzle, Zahnlechniker, Goldschmiede, Laboralorien usw. 85
Landwirlschaft, Melzgereien, Wurstfabriken 88
Kondiloreien, Backereien . 92
Gaslslallen, Pensionen, Holels, Kanlinen, Krankenhauser, Anslalien 93
zum Wursl- und Schaschlikbralen u. dergl. . 98
Leuchlen und Scheinwerfer . 100
Gerale und Brenner fUr verschiedene allgemeine Anwendungsgebiele 102
Zahler und Miinzzahler . 105
Sammel-Versorgungsanlagen 106
Warmwasserbereilung
Durchlauferhitzer 108
Au~enwand-Durchlauferhilzer . 111
Hei~wasserspeicher 113
Sonslige Anwendungsgebiele . 114
Alphabelisches Sachwortverzeichnis fUr Armaturen, Anlagen und Gerale 115
SANO-PROPAN GMBH NORNBERG-MONCHEN
5
n Stadt gas 0,56-0,61 0,43 ~ -1700 -1790 G.m.b.H
VergleichsdafeWassersfoff Acetylen C2H2 H H-H He""eH 2,0156 26,04 a 92,4 7,6 100 0,0708 0,518 0,08987 1,1709 0,069 0,900 239,9 35,7 63,6 13,2 -81,8 2592 252,8 -83,6 -- 111,6 164,1 (3,42 ) 1,93) ( 14,1 11130 85li 11740 900 SANO-PROPAN
lsobu/ylen (i-Bulylen) C4 Hs H H I I H-C-C-C-H ~p II-C-H 56,108 85,6 14,4 0,60 2,5 1,94 144,7 - 40,9 -140 --7,1 - 325 -350 93 ( 0,58) 1,67 ( 400) (422 )
8utylen Bulylen) (n-C4 Hs H HH I I I C=C-C-C-H I I I I ""HH 56,108 85,6 14,4 0,60 2,5 1,94 1'13,9 40,S -185 -6,3 325-350 96 (0,56) 1,8 0,4 - 1,67 400 422
Tafel I Dalen von Kohlenwassersloflen (Brenngase) alen verschiedener VerotfenllichungenJ Propan A"fhylen Propylen Butan Isobutan (n-Butan) (i-Bufan) C2H4 C3H. C3HG C4 C4 Hlo HIO HflH I I I H H HHH H H H-C-C-C-H UHHH I I I I I I I I I I I I II c-c H J.I-C-C-C-H C=C-C-H H H-C-C-C-C-H I I I I I I I I I I I I H HHHH H H HH H-C-II fIfifi I II 58,124 44,097 42,081 58,12" 054 lB, 81,7 85,6 82,7 82,7 85,6 17,3 14,4 18,3 14,4 17,3 0,4) 0,509 ( 0,522 0,583 0,563 1,261 1,965 1,874 2,675 2,668 1,481 2,065 0,975 1,550 2,091 152,3 133,7 96,8 9,5 91,4 38,8 43,4 37,8 52,4 47,0 -188 -169 -185 -138 -159 ---42,2 -47,7 -104 11,7 0,5 355 -375 380-400 425-460 400-435 400-435 92,1 87,6 101,8 105 115,4 .77 80 0,50) ( 0,51 0,58 7,5 9,5 1,2 2,1 3,8 5,1 0,05 0,65 -2,5 3,6 0,12 1,88 1,72 T,67 1,96 1,92 1,72 1,78 ( 2,5) 1,89 2,32 1,98 373 375 508 795 530 535 395 393 560 838 zung nachsle Seite)
d brennlechnische Tei! Miftelwerfe aus D A'than Me than CH4 C2H~ H HH I I I H-C-H I-/-C-C-J-I I I I H H H 16,03 30,070 79,9 75 25 20, 1 0,324 0,374 1,356 0,717 0,555 1,051 -82,5 32,2 47,2 50,6 -183 -184 -161 -89 540-675 435 -450 136 117,0 27 37,5 23,3 18,0 2,68 3,45 738 1400 781 11,77 (Forlsel
Physikalische un [Zum Mane;n-Mellbedingungen heiten % Gew. % Gew. bei 15'C kg/I be; O·C , lafa k9/NmJ beiI5·C, Luff= I ·C ·C ·C ·C Tata bei ·C be; Tata beim Siedepunkt, lata keal/ kg bei 30·C, unler Uberdrud: keal/kg ·C keal/kg 20·C be; atii oW O'C bei bei -10 ·C alii O·C , bei lata I/kg be; 15'C , lata I/kg 60·C, 1 ata I/kg bei O·C , 1 ata I/kg bei be; 15'C , ata Ilkg 1
Kohlenwassorstotte und Vergleichsgase Strukturformel H· Wassersfoffatome c· Kohlens/offalome Molekulargewieht Kohlensloffgehall Wassersfoffgehalf der Dichle (Wichte, spez. (jew.) fliissigM Phose des Gases Normgewichf) Diehteverhiillnis Gas/Luff (rela/iv. Krilische Temperafur Kritischer Druck Schmelzpuflkf (frslarrungsfemperalur) Siedepunk/ (Verflussigun9sfempera/ur) Z erselzungsfempera/ur Verdamp!ungswarme Spezl{ische Wc'irme der flussigen Phose Dampfdruek (Verf/ossi9ungsdruck) 1 Volumen von kg {Iussiger Phase 1 . Volumen von kg Gasphase
1 2 3 4- 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
6
Stadtgas -3,8 -8,4 -6,5 0,81 ~ 1,95 ~ 1,37 ~ ~6500 ~3850 ~3650 -1920 -2730 -560 35 6,0 - 4,0 -70 ~68 -710 -60 AN G.mb.H 7
Acetylen 11,9 13,3 10,25 2,5 3,08 2,15 11620 13600 12900 2325 3100 335 2,3-82 2,8-93 130 1310 O-PROP
N
Wassers/rJf/ 2,38 34,6 26,7 0,5 8 5,6 28570 2580 2450 2045 2525 510 -530 4,1-75 4,5-95 267 890 72,8 74,1 SA
/sobutylen 28,6 14,8 11,5 6,0 3,38 2,4 10770 (27000) (25600) 1930 2870 445 1,75 -9,0 30,6 52 55
Butylen 28,6 14,8 II,S 6,0 3,38 2,4 10860 27150 25700 1925 2870 445 1,75 -9,0 30,6 52 55
nngase) Isobufan 31,0 IS,S 12,0 6,5 3,59 2,51 10890 29300 27800 1895 (2850 ) 475 -540 1,8 -8,5 1,8 -48 32 350 -370 33,5 54,8 57,4
wassersloflen (Bre otfentlichungen] Propylen Butan 21,42 31,0 ''',77 IS,S 11,3 12,0 4,5 6,5 3,36 3,59 2,35 2,51 11000 10920 21050 28900 20000 27400 1935 1895 2880 2850 455 (430j-4g0 1,5 -8,5 2,0-11 2,1 -53 1,3 -47 32 350 -370 32,9 33,S 51,S 54,B 54-,S 57,4
Forlsetzung von Tafel I kalische und brennlechnische Dalen von Kohlen [Zurn Teil Mitlelwerte aus Daten verschiedener Ver I'-Ihylen Propan Methan Ma/Jeinheiten "'than Nnllu/f/ 23,87 14,3 9,6 16,7 NmJGas Gas 17,2 15,9 14,7 15,64 kg kg Lut!/ 13,4 12,3 11,4 12,15 Gas NmJW{I/kg /tWGas 3,5 NmJDz 3,0 5,0 2,0 3,64 3,69 3,4 02 / kg kg Gat; 2,55 2,58 2,38 Gas kg Nm'02 / 11070 11250 11300 kcal/kg 11900 kcal/Nm' 8600 14200 22180 15300 8150 kaJl/ 14500 13500 21000 fill ·C 1925 1894 1974 ·C 2850 ·C 455-545 650-750 470-630 510 4,9-16 % Vol. 9,5 Gas 3,0-15 2,75-30 2,0 - Vol. Gas % 3,0 -3,0 -80 2,0 -48 66 24 32 em/sec 450 em/sec NmJ/NmJGas 18,2 15,3 25,8 (10,6) ·C 51,5 59,3 56,3 55,0 ·C 54,S 57,S 61,4 58,7 ·C9 = 1,3 10 % bei Luflzahl n Taupunkt.onkun9' ca. (in
Physi Me8bedingungen bei ala 1 IS·C, bei O·C, 1 ala b« 15 OC, I ala be; OgHtO/Nm' be; J 20gHzO/m (z. B. emperaf"r
L",tbedar! {iir die Verbrennung (stachiomelrisch) 0.) ( Sauer!1foffbedarf (stO·chiomelrisch) Unterer Hllizwllrt ( Hu ) (dill Liferofurangaben s!reuen slark) Luff Hochsle Verbrennungstemperafur mit (ma)(. t=lammenlefllperatur) mit Souersfoff Ziindlemperalur mit Lufl co. 5-30·C (Kohlenwassersfo/{pmif Sauerstoff liefar) Ga, mil Lu{t Ziindgrenzen Gas mit Sauersfolf Malt. Verbrennungsgeschwindi9keil mit Luft SaNrsfoff mil Vo/umflfl der Verbrennungsprodukte (C02, H20, N21 Taupunkt eMr Verbrennun9sprodIJkfQ -) mit (sfochiomelrische Verbrennung LUft) % lao 20,6·C) (20g H20/m' -Luflfwchtigkeif bei Be; LuflUberschlJi!. Abnahme der Toupunktt0)
17 18 79 20 21 22 23 24 25
Tafel II
Temperalur- und Druckabfall von verschiedenen Propan-Bufangemischen
bei konlinuierlicher Gasenlnahme aus einer 5 kg Propanflasche
+10 o -10 -20
atii
7
6
5
q.
3
2
7
0,5
o
~--~--~~~~--~~~~
o 20 40 60 80 700
Hlnufen
SANO-PROPAN G. m. b. H.
Fiillung: jeweils 3 kg Fliissiggas
Gasenlnahme: konslanl 1 kg/h
Fliissiggaslemperalur: bei Me~beginn 160 C
Raumlemperalur: 160 C - 180 C
Ende der Messungen: Gasdruck 0,5 alii
Die Kurven zeigen die Verdampfung von:
Propan handelsiiblich (4 % C2-, 95,2 % C3- und 0,8 % C4-Kohlenwassersloffe)
(nach ca. 100 Min. Verdampfungsdauer: ca. -360 C, 0,5 alii)
II Gemisch von ca. 7S % Propan + lS % Bulan handelsiiblich
(nach ca. 80 Min. Verdampfungsdauer: ca. - 25 0 C, 0,5 alii,
Flascheninhalt: ca. 62 % Propan + 38 % Bulan)
III Gemisch von ca. SO % Propan + SO % Bulan
(nach ca. 60 Min. Verdampfungsdauer: ca. - 14 0 C, 0,5 alii,
Flascheninhalt: ca. 40 % Propan + 60 % Bulan)
IV Gemisch von ca. 2S % Propan + 7S % Bulan
(nach ca. 40 Min. Verdampfungsdauer: ca. - 40 C, 0,5 alii,
Flascheninhalt: ca. 17 % Propan + 83 % Bulan)
V Bulan handelsiiblich (ca. 50 % n-Bulan + 50 % Isobulan)
(nach ca. 20 Min. Verdampfungsdauer: ca. + 60 C, 0,5 alii)
SANO-PROPAN GMBH NlJRNBERG-MlJNCHEN
8