Как изготавливается баллон с бутаном?

Баллоны с бутаном Газовые баллоны повсеместно используются в современной жизни, обеспечивая питанием портативные плиты, походные обогреватели, зажигалки и даже некоторые небольшие приборы. Эти компактные баллоны под давлением хранят жидкий бутан — легковоспламеняющийся углеводород — до тех пор, пока он не будет выпущен в виде газа для горения. Процесс производства баллонов для бутана представляет собой высокоточное сочетание химического машиностроения, металлообработки и правил безопасности. В этой статье рассматривается весь жизненный цикл баллона для бутана: от производства самого бутана до окончательной сборки и испытаний баллона.

Прежде чем приступить к изготовлению баллонов, важно определиться с основным компонентом: бутаном. Бутан (C₄H₁₀) — это алкановый углеводород, побочный продукт нефтепереработки и переработки природного газа. При стандартной температуре и давлении (СТД) он существует в газообразном состоянии, но при умеренном давлении сжижается, что делает его идеальным для хранения в портативных баллонах.

Производство бутана является неотъемлемой частью нефтяной и газовой промышленности. Ниже приводится подробное описание процесса его производства:

Бутан в основном получают из двух источников:

• Переработка сырой нефти: в процессе фракционной перегонки сырой нефти более легкие углеводороды (включая бутан) испаряются при более низких температурах и отделяются от более тяжелых фракций, таких как бензин и дизельное топливо.
• Переработка природного газа: Добываемый из пластов природный газ содержит «газовую жидкость» (ПГД) – смесь пропана, бутана и этана. Эти ПГД разделяются с помощью процессов криогенной дистилляции или абсорбции.

После извлечения в составе природного газа или дистиллятов сырой нефти бутан подвергается дальнейшей очистке:

• Фракционная перегонка: смесь нагревают в ректификационной колонне, где бутан (температура кипения: -0,5°C) отделяется от пропана (температура кипения: -42°C) и более тяжелых углеводородов из-за разницы в летучести.
• Гидрогенизация: примеси, такие как соединения серы, удаляются путем гидрогенизации, что позволяет предотвратить коррозию в канистрах и обеспечить чистое сгорание.

Сама канистра спроектирована так, чтобы выдерживать высокое давление (обычно 7–10 бар при 20 °C) и предотвращать протечки. Её производство включает несколько высокоточных этапов:

Канистры изготавливаются из белой жести благодаря её прочности, пластичности и экономичности. Белая жесть прокатывается в тонкие листы (толщиной 0,2–0,5 мм) и покрывается антикоррозийным слоем (например, цинком) для предотвращения ржавчины.

• Вырубка: стальные листы разрезаются на круглые «заготовки» с помощью гидравлических прессов.
• Глубокая вытяжка: заготовки формуются в цилиндрические тела с помощью ряда штампов. Этот процесс превращает сталь в бесшовную чашу, формируя дно и боковые стенки канистры. Многоступенчатая вытяжка обеспечивает равномерную толщину и предотвращает появление трещин.

• Сварка основания: для более крупных канистр к днищу приваривается отдельный стальной диск с помощью контактной сварки, что создает герметичное соединение.
• Формование шейки: верхняя часть цилиндра сужается (формируется шейка) для размещения клапана с помощью ротационных машин, которые придают металлу форму, вращая его на высокой скорости.

• Изготовлены из латуни или стали, с резьбой для крепления регуляторов.
• Приваривается или обжимается на горлышке канистры, обеспечивая герметичное уплотнение.

Клапаны включают в себя такие функции безопасности, как клапаны сброса избыточного давления (OPRV), которые разрываются при избыточном давлении (например, из-за перегрева), предотвращая взрывы. Международная организация по стандартизации (ИСО) устанавливает мировые стандарты для клапанов газовых баллонов.

Заполнение — контролируемый процесс, обеспечивающий безопасность и точный объем газа:

Канистры проходят испытания на герметичность с использованием гелия (масс-спектрометрия) для выявления микропористости. Также они проверяются на наличие структурных дефектов с помощью рентгеновского или ультразвукового контроля.

• Канистру вакуумируют для удаления воздуха и влаги, которые могут вызвать внутреннюю коррозию или снизить чистоту бутана.
• Небольшое количество бутана впрыскивается и выпускается для удаления оставшихся загрязнений.

Бутан закачивается в баллон в жидком (а не газообразном) состоянии с помощью шлангов высокого давления. Заправочная машина автоматически останавливается по достижении заданного веса (например, 220 г, 250 г), как предписано такими нормативами, как EN 417 (европейский стандарт для газовых баллонов).

После наполнения клапан закрывается защитным колпачком, а канистра снова взвешивается для проверки точности наполнения.

Каждая канистра перед выпуском с завода проходит строгие испытания:

• Испытание под давлением: канистры погружают в воду и подвергают воздействию давления, в 1,5 раза превышающего рабочее, для проверки на герметичность.
• Испытание на падение: канистры сбрасывают с высоты (например, 1,2 метра) на бетон, чтобы убедиться в их целостности.
• Циклическое изменение температуры: Канистры подвергаются воздействию экстремальных температур (от -40 °C до 60 °C) для имитации реальных условий и проверки функциональности клапанов.

• Маркировка: на канистрах печатаются предупреждения о безопасности (например, «Беречь от тепла»), масса наполнения и сертификационные знаки.
• Упаковка: Канистры упаковываются в картонные коробки или пластиковые лотки для предотвращения повреждений при транспортировке.

Производство баллона для бутана – это синергия химической технологии (очистка бутана) и механической точности (изготовление баллона). Каждый этап – от перегонки нефти до установки клапана – регулируется строгими стандартами безопасности для обеспечения безопасности пользователя. По мере роста спроса на портативные источники энергии инновации в области лёгких материалов и экологичных хладагентов продолжают формировать отрасль.