Ciekły gaz z ropy naftowej

Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Nie mylić z skroplonym gazem ziemnym.
Dwa cylindry LPG o ciężarze 45 kg (99 lb) w Nowej Zelandii wykorzystywane do zasilania w dom.
Minibusy LPG w Hongkongu
LPG Ford Falcon taksówka w Perth
Cysterny w kanadyjskim pociągu do przewozu koleją skroplonego gazu z ropy.

Skroplony gaz ropopochodny lub ciekły gaz ropopochodny (LPG lub LP), zwany także po prostu propanem lub butanem, to łatwopalne mieszaniny gazów węglowodorowych wykorzystywanych jako paliwo w urządzeniach grzewczych, sprzęcie do gotowania i pojazdach.

Jest coraz częściej stosowany jako propelent aerozolowy[1] i czynnik chłodniczy,[2] zastępując chlorofluorowęglowodory w celu zmniejszenia uszkodzeń warstwy ozonowej. Kiedy jest używany jako paliwo samochodowe, często określa się go mianem autogazu.

Odmiany kupowanych i sprzedanych LPG obejmują mieszanki, które są głównie propanem (C
3
H
8
), głównie butan (C
4
H
10
) i najczęściej mieszanki zawierające zarówno propan jak i butan. Zimą na półkuli północnej mieszanki zawierają więcej propanu, a latem zawierają więcej butanu.[3][4] W Stanach Zjednoczonych sprzedawane są głównie dwie klasy LPG: komercyjny propan i HD-5. Te specyfikacje są publikowane przez stowarzyszenie Gas Processors Association (GPA)[5] oraz Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów (ASTM).[6] Propan / butan mieszanki są również wymienione w tych specyfikacjach.

Propylen, butyleny i różne inne węglowodory są zwykle obecne również w małych stężeniach. HD-5 ogranicza ilość propylenu, który można umieścić w LPG do 5%, i jest wykorzystywana jako specyfikacja autogazu. Dodaje się silny odorant, etanotiol, dzięki czemu można łatwo wykryć wycieki. Międzynarodową normą europejską jest EN 589. W Stanach Zjednoczonych tetrahydrotiofen (tiofan) lub amylomerkaptan są również zatwierdzonymi odorantami,[7] chociaż żaden z nich nie jest obecnie wykorzystywany.

LPG jest przygotowywany przez rafinację ropy naftowej lub "mokrego" gazu ziemnego, i prawie w całości pochodzi ze źródeł paliw kopalnych, jest wytwarzany podczas rafinacji ropy naftowej (ropy naftowej) lub wydobywany ze strumieni ropy naftowej lub gazu ziemnego, gdy wychodzą z ziemi. Po raz pierwszy został wyprodukowany w 1910 roku przez dr. Waltera Snellinga, a pierwsze komercyjne produkty pojawiły się w 1912 roku. Obecnie zapewnia około 3% całej zużywanej energii i spala się stosunkowo czysto, bez sadzy i bardzo niewielkiej emisji siarki. Ponieważ jest to gaz, nie stwarza zagrożenia dla ziemi ani wody, ale może powodować zanieczyszczenie powietrza. LPG ma typową określoną wartość opałową 46,1 MJ / kg w porównaniu z 42,5 MJ / kg dla oleju opałowego i 43,5 MJ / kg dla benzyny najwyższej jakości (benzyna).[8] Jednak gęstość energii na jednostkę objętości 26 MJ / L jest niższa niż gęstość benzyny lub oleju opałowego, ponieważ jego gęstość względna jest niższa (około 0,5-0,58 kg / L, w porównaniu do 0,71-0,77 kg / L dla benzyny) .

Ponieważ temperatura wrzenia jest niższa od temperatury pokojowej, LPG odparowuje szybko w normalnych temperaturach i ciśnieniach i jest zwykle dostarczany w ciśnieniowych naczyniach stalowych. Zazwyczaj są wypełnione do 80-85% ich pojemności, aby umożliwić rozszerzalność cieplną zawartej cieczy. Stosunek objętości odparowanego gazu i skroplonego gazu zmienia się w zależności od składu, ciśnienia i temperatury, ale zwykle wynosi około 250: 1. Ciśnienie, w którym LPG staje się płynne, zwane prężnością pary, również zmienia się w zależności od składu i temperatury; na przykład wynosi ona około 220 kilopaskali (32 psi) dla czystego butanu w temperaturze 20 ° C (68 ° F) i około 2200 kilopaskali (320 psi) dla czystego propanu w temperaturze 55 ° C (131 ° F). Gaz LPG jest cięższy od powietrza, w przeciwieństwie do gazu ziemnego, a zatem przepływa wzdłuż podłóg i ma tendencję do osiadania w niskich punktach, takich jak piwnice. Są na to dwa główne zagrożenia. Pierwsza z nich to potencjalna eksplozja, jeśli mieszanina gazu płynnego i powietrza znajduje się w granicach wybuchowości i istnieje źródło zapłonu. Drugim jest uduszenie spowodowane wyparciem gazu LPG, co powoduje zmniejszenie stężenia tlenu.

Używa

LPG ma bardzo szeroką gamę zastosowań, głównie do butli na wielu różnych rynkach, jako wydajny zbiornik paliwa w sektorach: rolniczym, rekreacyjnym, hotelarskim, calefrakcyjnym, budowlanym, żeglarskim i rybackim. Może służyć jako paliwo do gotowania, centralnego ogrzewania i ogrzewania wody i jest szczególnie opłacalnym i wydajnym sposobem ogrzewania domów z sieci.

Gotowanie

LPG jest używany do gotowania w wielu krajach ze względów ekonomicznych, dla wygody lub dlatego, że jest preferowanym źródłem paliwa.

W Indiach prawie 8,9 miliona ton LPG zostało zużyte w okresie od kwietnia do września 2016 r. (Sześć miesięcy) w sektorze krajowym, głównie do gotowania. Liczba połączeń krajowych wynosi 215 milionów (czyli jedno połączenie na każde sześć osób) z cyrkulacją ponad 350 milionów butli LPG.[9] Większość zapotrzebowania na LPG jest importowana. Rurociągi gazu miejskiego w Indiach nie są jeszcze rozwinięte na dużą skalę. LPG jest dotowane przez rząd w Indiach dla użytkowników krajowych. Wzrost cen LPG był w Indiach kwestią politycznie wrażliwą, ponieważ potencjalnie wpływa na wzór głosowania w klasie średniej.

LPG było kiedyś standardowym paliwem do gotowania w Hongkongu; jednak ciągła ekspansja miejskiego gazu do nowszych budynków zmniejszyła zużycie LPG do mniej niż 24% mieszkań. Jednakże inne niż kuchenka elektryczna, indukcyjna lub na podczerwień; Piec zasilany LPG jest jedynym rodzajem dostępnym w większości podmiejskich wiosek i wielu publicznych osiedlach mieszkaniowych.

LPG jest najpopularniejszym paliwem do gotowania w brazylijskich obszarach miejskich, wykorzystywanym praktycznie we wszystkich gospodarstwach domowych, z wyjątkiem miast Rio de Janeiro i São Paulo, które posiadają infrastrukturę rurociągu gazu ziemnego.Ubogie rodziny otrzymują dotację rządową ("Vale Gás") przeznaczoną wyłącznie na zakup gazu płynnego.

LPG jest powszechnie stosowany w Ameryce Północnej do gotowania domowego i grillowania na świeżym powietrzu.

Ogrzewanie obszarów wiejskich

Butle z gazem LP w Indiach

Zasadniczo w Europie i na obszarach wiejskich wielu krajów LPG może stanowić alternatywę dla elektrycznego ogrzewania, oleju opałowego lub nafty. LPG jest najczęściej wykorzystywany na obszarach, które nie mają bezpośredniego dostępu do rurociągowego gazu ziemnego.

Gaz płynny może być wykorzystywany jako źródło energii dla skojarzonych technologii grzewczych i energetycznych (CHP). CHP to proces generowania zarówno energii elektrycznej, jak i użytecznego ciepła z jednego źródła paliwa. Technologia ta pozwoliła na wykorzystanie LPG nie tylko jako paliwa do ogrzewania i gotowania, ale także do zdecentralizowanego wytwarzania energii elektrycznej.

Gaz płynny można przechowywać na różne sposoby. Gaz płynny, podobnie jak inne paliwa kopalne, można łączyć z odnawialnymi źródłami energii w celu zapewnienia większej niezawodności przy jednoczesnym ograniczeniu emisji CO2 emisje. Jednak w przeciwieństwie do odnawialnych źródeł energii wiatrowej i słonecznej, LPG może być wykorzystywany jako samodzielne źródło energii bez prohobodatkowych kosztów magazynowania energii elektrycznej. W wielu klimatach odnawialne źródła, takie jak energia słoneczna i wiatrowa, nadal wymagałyby budowy, instalacji i konserwacji niezawodnych źródeł zasilania podstawowego, takich jak generowanie LPG, aby zapewnić energię elektryczną przez cały rok. Możliwe jest 100% wiatru / energii słonecznej, co jest zastrzeżeniem, że nawet w 2018 r. Koszt dodatkowej mocy obliczeniowej niezbędnej do ładowania akumulatorów, a także koszt magazynowania energii elektrycznej w akumulatorach, czyni tę opcję ekonomicznie wykonalną tylko w nielicznych przypadkach.

Paliwo silnikowe

Złącze do napełniania LPG w samochodzie
Główny artykuł: Autogaz
Biały, graniczący z zielonym symbolem diamentu, używany w pojazdach zasilanych LPG w Chinach

Kiedy LPG jest używany do zasilania silników spalinowych, często określa się go mianem autogazu lub autopompanu. W niektórych krajach jest on używany od lat czterdziestych jako alternatywna benzyna do silników z zapłonem iskrowym. W niektórych krajach istnieją dodatki w płynie, które wydłużają żywotność silnika, a stosunek butanu do propanu jest utrzymywany dość precyzyjnie w paliwie LPG. W dwóch ostatnich badaniach zbadano mieszanki paliwowe na paliwo LPG i stwierdzono, że emisje dymu i zużycie paliwa są mniejsze, ale emisje węglowodorów są zwiększone.[10][11] Badania podzielono na emisje CO, a jedno stwierdzenie znaczących wzrostów,[10] a drugie stwierdzenie to nieznaczny wzrost przy niskim obciążeniu silnika, ale znaczny spadek przy wysokim obciążeniu silnika.[11] Jego zaletą jest to, że jest nietoksyczny, niekorozyjny i wolny od tetraetylu lub jakichkolwiek dodatków, i ma wysoką liczbę oktanową (102-108 RON w zależności od lokalnych specyfikacji). Spala się bardziej czysto niż benzyna lub olej opałowy i jest szczególnie wolny od cząstek stałych obecnych w tej ostatniej.

Gaz LPG ma niższą gęstość energii na litr niż benzyna lub olej opałowy, więc ekwiwalentne zużycie paliwa jest wyższe. Wiele rządów nakłada mniej podatku na LPG niż na benzynę lub olej opałowy, co pomaga zrównoważyć większe zużycie LPG niż benzyny lub oleju opałowego. Jednak w wielu krajach europejskich ulga podatkowa jest często rekompensowana wyższym rocznym podatkiem od samochodów napędzanych LPG niż samochodów korzystających z benzyny lub oleju opałowego. Propan jest trzecim najczęściej używanym paliwem silnikowym na świecie. Szacuje się, że na całym świecie ponad 24,9 miliona pojazdów napędzanych jest gazem propan. Ponad 25 milionów ton (ponad 9 miliardów galonów amerykańskich) jest wykorzystywanych corocznie jako paliwo do pojazdów.

Nie wszystkie silniki samochodowe są odpowiednie do stosowania z LPG jako paliwem. LPG zapewnia mniejsze smarowanie górnego cylindra niż benzyna lub olej napędowy, więc silniki napędzane LPG są bardziej podatne na zużycie zaworu, jeśli nie są odpowiednio zmodyfikowane. Wiele nowoczesnych silników wysokoprężnych z common rail dobrze reaguje na wykorzystanie LPG jako paliwa dodatkowego. To tutaj LPG jest używany zarówno jako paliwo, jak i olej napędowy. Obecnie dostępne są systemy integrujące się z systemami zarządzania silnikiem OEM.

Konwersja do benzyny

Gaz płynny można przekształcić w alkilat, który jest mieszanką benzyny najwyższej jakości, ponieważ ma wyjątkowe właściwości przeciwstukowe i zapewnia czyste spalanie.

Chłodzenie

LPG odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu chłodzenia poza siecią, zwykle za pomocą lodówki absorpcyjnej.

Mieszanka czystego, suchego propanu (oznacznik czynnika chłodniczego R-290) i izobutanu (R-600a) mieszanka "R-290a" ma znikomy potencjał niszczenia warstwy ozonowej i bardzo niski współczynnik globalnego ocieplenia i może służyć jako funkcjonalny zamiennik dla R-12, R-22, R-134a i inne czynniki chłodnicze chlorofluorowęglowe lub fluorowęglowodorowe w konwencjonalnych stacjonarnych systemach chłodniczych i klimatyzacyjnych.[12]

Takie zastępowanie jest szeroko zabronione lub odradzane w systemach klimatyzacji pojazdów mechanicznych, ponieważ stosowanie palnych węglowodorów w systemach oryginalnie zaprojektowanych do przewozu niepalnego czynnika chłodniczego stwarza znaczne ryzyko pożaru lub wybuchu.[13][14]

Sprzedawcy i zwolennicy węglowodorowych czynników chłodniczych sprzeciwiają się takim zakazom ze względu na fakt, że było ich bardzo niewiele w porównaniu do liczby systemów klimatyzacji pojazdów napełnionych węglowodorami.[15][16] Jeden szczególny test, przeprowadzony przez profesora z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii, niezamierzony przetestował scenariusz najgorszego przypadku nagłego i pełnego wydalenia czynnika chłodniczego do przedziału pasażerskiego, a następnie kolejnego zapłonu. On i kilku innych w samochodzie doznali lekkich oparzeń na twarzy, uszach i dłoniach, a kilku obserwatorów otrzymało rany od pękniętej szyby przedniego pasażera. Nikt nie odniósł poważnych obrażeń.[17]

Globalna produkcja

Globalna produkcja LPG osiągnęła w 2015 roku ponad 292 miliony ton metrycznych rocznie, a globalne zużycie LPG do ponad 284 milionów ton rocznie.[18] 62% gazu płynnego jest wydobywane z gazu ziemnego, a pozostałe są produkowane przez rafinerie petrochemiczne z ropy naftowej.[19] 44% globalnej konsumpcji przypada na sektor krajowy. USA jest wiodącym producentem i eksporterem LPG.[20]

Bezpieczeństwo dostaw

Ze względu na gaz ziemny i przemysł rafinacji ropy naftowej, Europa jest prawie samowystarczalna w zakresie LPG. Bezpieczeństwo dostaw w Europie jest dodatkowo chronione przez:

  • szeroki wachlarz źródeł, zarówno w Europie, jak i poza nią;
  • elastyczny łańcuch dostaw drogą wodną, ​​koleją i drogą z licznymi trasami i punktami wejścia do Europy;

Według szacunków na lata 2010-2012, potwierdzone światowe rezerwy gazu ziemnego, z których pochodzi najwięcej LPG, wynoszą 300 bilionów metrów sześciennych (10,600 bilionów stóp sześciennych). Dodany do gazu płynnego uzyskiwanego z krakingu ropy naftowej, stanowi to główne źródło energii, które jest praktycznie niewykorzystane i ma ogromny potencjał. Produkcja w dalszym ciągu rośnie w średnim rocznym tempie 2,2%, praktycznie zapewniając, że nie istnieje ryzyko, że popyt przewyższy podaż w dającej się przewidzieć przyszłości.

Porównanie z gazem ziemnym

LPG składa się głównie z propanu i butanu, natomiast gaz ziemny składa się z lżejszego metanu i etanu. Gaz LPG, odparowany i pod ciśnieniem atmosferycznym, ma wyższą wartość opałową (46 MJ / m3 odpowiednik 26,1 kWh / m3) niż gaz ziemny (metan) (38 MJ / m3 odpowiednik 10,6 kWh / m3), co oznacza, że ​​LPG nie może po prostu zastąpić gazu ziemnego. Aby umożliwić stosowanie tego samego sterowania palnikiem i zapewnić podobną charakterystykę spalania, LPG można mieszać z powietrzem w celu wytworzenia syntetycznego gazu ziemnego (SNG), który można łatwo zastąpić. Stosunek mieszania LPG / powietrza wynosi średnio 60/40, choć jest to zmienne w zależności od gazów tworzących LPG. Metoda wyznaczania stosunków mieszania polega na obliczaniu wskaźnika Wobbe mieszanki. Gazy mające ten sam wskaźnik Wobbego są uważane za wymienne.

SNG na bazie LPG jest stosowany w systemach awaryjnego tworzenia kopii zapasowych dla wielu instalacji publicznych, przemysłowych i wojskowych, a wiele zakładów energetycznych wykorzystuje szczytowe instalacje do golenia LPG w czasach dużego zapotrzebowania, aby uzupełnić niedobory gazu ziemnego dostarczanego do ich systemów dystrybucji. Instalacje LPG-SNG są również wykorzystywane podczas wstępnych wprowadzeń systemu gazowego, gdy infrastruktura dystrybucji jest na miejscu, zanim można będzie podłączyć dostawy gazu. Rozwijające się rynki w Indiach i Chinach (między innymi) wykorzystują systemy LPG-SNG do budowania baz klientów przed rozbudową istniejących systemów gazu ziemnego.

SEGG na bazie gazu LPG lub gaz ziemny z lokalną siecią magazynowania i dystrybucji rurociągów do gospodarstw domowych dla gastronomii w każdym klastrze 5000 odbiorców domowych można zaplanować w początkowej fazie miejskiego systemu sieci gazowej. Wyeliminowałoby to transport drogowy cylindrów LPG ostatniej mili, co jest przyczyną utrudnień w ruchu drogowym i bezpieczeństwie w indyjskich miastach. Te zlokalizowane sieci gazu ziemnego z powodzeniem działają w Japonii z możliwością uzyskania połączenia z szerszymi sieciami w obu wioskach i miastach.

Efekty środowiskowe

Komercyjnie dostępny LPG pochodzi obecnie głównie z paliw kopalnych. Spalanie LPG uwalnia dwutlenek węgla, gaz cieplarniany. W reakcji powstaje także tlenek węgla. LPG oddaje jednak mniej CO
2
za jednostkę energii niż węgiel lub olej. Emituje 81% CO
2
za kWh wyprodukowaną przez olej, 70% węgla i mniej niż 50% energii emitowanej przez węgiel, dystrybuowanej za pośrednictwem sieci.Zielone finanse i inwestycje promujące czysty miejski transport publiczny i zielone inwestycje w Kazachstanie. Publikacja OECD. 2017. str. 124. ISBN 9264279644. Będąc mieszanką propanu i butanu, LPG emituje mniej węgla na dżul niż butan, ale więcej węgla na dżul niż propan.

LPG pali się bardziej czysto niż węglowodory o wyższej masie cząsteczkowej, ponieważ uwalnia mniej cząstek stałych.[21]